【正文】 =R3R2R1 ?s =R3R2R1as SinE es21? (417) Z ?s 0 24 利用轉(zhuǎn)換關(guān)系 Rz(Θg)得到相應(yīng)的地球坐標(biāo)系的坐標(biāo)了！ CosΘg SinΘg 0 而 Rz(Θg) = SinΘg CosΘg 0 (418) 0 0 1 25 第五章 GPS 的 matlab 仿真 衛(wèi)星可見性的估算 當(dāng)初，衛(wèi)星星座的設(shè)計(jì)要求在全球范圍內(nèi)任何時(shí)候，任何位置都必須保證至少四顆以上的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。 3利用衛(wèi)星 —地心 —用戶之間的張角，可以估算出來(lái)可衛(wèi)星信號(hào)能否被收到。)。m39。 case 7 plot3(x,y,z,39。 27 z=[z0 z0+Lz z0+Lz z0 z0 z0+Lz z0+Lz z0]。 for k=1:6 plot3c(x(index(k,:)),y(index(k,:)),z(index(k,:)),color) hold on end 它主要 是用來(lái)表示用戶的空間位置的。 z=z*r*sin(w1(n))。 unit=ones(1,1)。 x=r*cos(temp)*sin(temp2)。 end z0(:,1)=[]。 %標(biāo)示出來(lái)地球球心的位置。 tempx=0。 cube=100。 它的作用就是畫出一個(gè)在上述地球坐標(biāo)圖當(dāng)中的衛(wèi)星。對(duì)于前面的假設(shè)用戶位置（ 6400，3352， 5410）進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下 ： 36 圖 56 用戶位置的計(jì)算 由圖 13 可見，根據(jù)最小二乘法的原理，計(jì)算出來(lái)了用戶在一個(gè)時(shí)刻的位置坐標(biāo)，并把它表示在了這個(gè)天球坐標(biāo)系當(dāng)中。 GPS 衛(wèi)星作為一個(gè)高空動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)，其位置是隨時(shí)間不斷變化的，因此，在給出衛(wèi)星運(yùn)行位置的同時(shí)，必須給出相應(yīng)的瞬時(shí)時(shí)刻。所以，根據(jù)衛(wèi)星軌道的星座參數(shù)，找出在某時(shí)刻的近地點(diǎn)幅角（一般是零時(shí)刻），然后在此基 礎(chǔ)上以時(shí)間為基礎(chǔ)進(jìn)行疊加，確定出每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)近地點(diǎn)幅角值。她淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，對(duì)工作盡心盡職的精神和平易近人的品格都深深感染了我，將會(huì)讓我受益終身。設(shè)計(jì)一個(gè)子函數(shù)，命名為。 要計(jì)算衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡及位置，所需要的參數(shù)很多，衛(wèi)星在空間繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)，除了受到地球重力場(chǎng)的引力作用 外，還受到太陽(yáng)、月亮和其他天體引力以及太陽(yáng)光壓、大氣阻力和地球潮汐等因素影響。這點(diǎn)，可以根據(jù)程序當(dāng)中的參數(shù) Error 的設(shè) 定而有所出入。對(duì)于我們?cè)诘厍蛏厦娴囊粋€(gè)用戶來(lái)說(shuō)，一天當(dāng)中的不同時(shí)刻看到的衛(wèi)星是不相同的。 end function drawsatellite(moveX,moveY,moveZ,color)。 tempz=0。紅色表示 X軸，綠色 Y軸，褐紅色 Z軸。 y0(:,1)=[]。 z1=unit*z。 x0=ones(1,1)。 x=temp*sin(j1)。 time=0。 index(1,:)=[1 2 3 4 1]。)。 case 5 plot3(x,y,z,39。g39。特別的，當(dāng)這個(gè)角度剛剛為 90 度的時(shí)候，我們一般認(rèn)為是收不到的。一顆衛(wèi)星信號(hào)能否被接收與下列因素是有 關(guān)系的 [7]： 1 地球是否影響了該 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的傳播。由于有以下的關(guān)系成立： ascosEs=rcosfs+ases (49) 于是將上式帶入到 (41)中就得到： Cosfs=EsEse es scos1cos? ? (410) 或者得到以下常用的形式： Tan( 2fs )= )2tan(11 eseses?? (411) 衛(wèi)星瞬時(shí)位置的求解 對(duì)于任意的觀測(cè)時(shí)刻，根據(jù)衛(wèi)星的平均運(yùn)行速度 n,根據(jù) 49， 410， 411，便可以唯一確定真近點(diǎn)角 fs。 圖 43 開普勒軌道 參數(shù) 當(dāng) 這 6 個(gè)參數(shù)一旦確定后，衛(wèi)星在任意瞬時(shí)的相對(duì)于地球的空間位置及其速度，就被唯一的確定了！ 真近點(diǎn)角的概念及其求解 在描述衛(wèi)星無(wú)攝運(yùn)動(dòng)的 6 個(gè)參 數(shù)當(dāng)中，只有 fs 是關(guān)于時(shí)間的函數(shù)，其他的都是一般的參數(shù)。在近地點(diǎn)其位能最小，而在遠(yuǎn)地點(diǎn)其位能最大。 這一個(gè)定律表明了，在中心引力的作用下，衛(wèi)星繞地球軌道運(yùn)行的軌道面，是一個(gè)通過(guò)地球質(zhì)心的精致平面。通常把作用到衛(wèi)星上的力按其影響的大小分成兩部分：一類是中心力；一類是攝動(dòng)力，也稱為非中心力。世界時(shí)受地球速度長(zhǎng)期性漸慢的影響，逐漸比原子時(shí)慢，為避免兩都之間誤差的擴(kuò)大，自 1972 年起，國(guó)際上開始采用一種以原子時(shí)秒子為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷的時(shí)間系統(tǒng)，稱為協(xié)調(diào)世界時(shí) (eoordinateuniversalTime， uTe)。原子時(shí)的起點(diǎn)是定在 1958 年 1 月 1 日 0 時(shí) 0 分 0 秒 (UT2)，但 16 與之又有微小誤差，關(guān)系為 : (38) 原子時(shí)具有很高的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性，是現(xiàn)時(shí)段最為理想的時(shí)間系統(tǒng)。與恒星時(shí)一樣，平太陽(yáng)時(shí)也具有地方性，常稱地方平太陽(yáng)時(shí)。 選定春分點(diǎn) (地球赤道平面與其繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道的一個(gè)交點(diǎn) )作為參考點(diǎn)，由 該點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間，即為恒星時(shí) (siderealTime， sT)。前者 指向的是真春分點(diǎn)，而后者指向的是格林威治起始子午面與地球瞬時(shí)真赤道的交點(diǎn)。 Z 軸：指向 CIO。 章動(dòng)指的是真北天極繞平北天極做得橢圓型運(yùn)動(dòng)。 1：天軸和天極：天軸是指地球自轉(zhuǎn)的延伸直線，天軸和地球表面的交點(diǎn)叫做天極 P,與地球北極相對(duì)應(yīng)的是北天極 Pn,與地球南極相對(duì)應(yīng)的是南天極 并不是固定的，有歲差和章動(dòng)的影響，這個(gè)時(shí)候叫做真天極，而無(wú)歲差和章動(dòng)影像的天極叫做平天極。接收機(jī)產(chǎn)生的本地載波相位為 )(tb? ，根據(jù)（ 210）得到：在 Tb 時(shí)刻，載波相位的觀測(cè)值為 )()( tt ajb ?? ??? (213) ，考慮到衛(wèi)星與接收機(jī)和系統(tǒng)時(shí)間的差值， Ta=ta+?ta,Tb=tb+?tb, 則有： )()( tTtT aajbb ???? ????? (214) 由于衛(wèi)星和接收機(jī)的頻率都比較穩(wěn)定，所以在一個(gè)小的時(shí)間間隔里面，我們可以近似的理解在時(shí)間 [t,t+? t]內(nèi)，有 tfttt ????? )()( ?? (215) （上式是考慮在頻率前提下，所以沒(méi)有在 f 前面乘以 2? ） ，因?yàn)樾l(wèi)星到接收機(jī)有一個(gè)傳播的延遲，即 Tb=Ta+ ?? ,所以有： ??? ??? fTaTb )()( (216) 由 215 和 216 代入到 214 得到： tttTtT abaajbb fffff ??????? ????????? )()()()( (217) ，如果同時(shí)考慮到傳播延遲電離層和對(duì)流層的影響（ ?? ??21和） ，有 9 ?? = c ?? ??? 21 ?? ， ? 為衛(wèi)星到接收機(jī)的距離。 當(dāng)在進(jìn)行迭代的過(guò)程當(dāng)中，如果所給定的用戶的初始值越接近用戶的實(shí)際值，則迭代的次數(shù)就越少。然而 ,由于用戶接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總 是同步 ,所以除了用戶的三維坐標(biāo) x、 y、 z 外 ,還要引進(jìn)一個(gè) Δt 即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù) ,然后用 4 個(gè)方程將這 4 個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。 4 第二章 GPS 測(cè)量原理 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離 ,然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。 用 GPS 信號(hào)可以進(jìn)行海、空和陸地的導(dǎo)航、導(dǎo)彈的制導(dǎo)、大地測(cè)量和工程測(cè)量的精密定位、時(shí)間的傳遞和速度的測(cè)量等。如要提供全球定位服務(wù) ， 則需要 24 顆衛(wèi)星 。這個(gè)系統(tǒng)向有適當(dāng)接受設(shè)備的全球范圍用戶提供精確、 連續(xù)的三維位置和速度信息 ,并且還廣播一種形式的世界協(xié)調(diào)時(shí) (U TC) 。 關(guān)鍵字： GPS 衛(wèi)星 無(wú)攝運(yùn)動(dòng) 偽距 matlab 仿真 ii The movement and location of GPS satellite on MATLAB Abstract： Global positioning system is a global, versatility, allweather advantage of navigation and positioning, timing and speed system, now there has many application in many fields. GPS satellite positioning is a plex system, which includes many parameters, such as time and space coordinates system. This design is based on the matlab simulation of satellite motion and location, because demand is not high, so to do the idealized satellite movement, and ignore the disturbed motion ( so call it nondisturbed motion ).Using the Kepler and leastsquare method for calculating the parameters of orbital motion, for the characteristics of motion to make a simple analysis, and use the matlab simulation to program achieve the orbital plane of satellite, the dynamic motion, the distribution of visible satellites and using visible satellites to calculate the users? home. Through the design have primary understanding for the GPS satellite, and understanding the static singlepoint, pseudorange and so on. Key words： GPS satellite nondisturbed motion pseudorange matlab simulation iii 目錄 第一章 前言 .................................................................................................................. 1 課題背景 ............................................................................................................ 1 本課題研究的意義和方法 ................................................................................ 2 GPS 前景 ............................................................................................................ 2 第二章 GPS 測(cè)量原理 ................................................................................................... 4 偽距測(cè)量的原理 .............................