【正文】 z=0*E。通過(guò) matlab 仿真衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及軌跡，對(duì)其有了更加深入的認(rèn)識(shí)和了解，對(duì)GPS 也有了更直觀的認(rèn)識(shí)，對(duì)于以后遇到 GPS 的應(yīng)用時(shí)有了一個(gè)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)。38結(jié) 論通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)到了很多，因?yàn)?GPS 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及定位以前沒(méi)有接觸過(guò)，所以本次設(shè)計(jì)難度很大，但在最后都還是通過(guò)查找資料或者老師同學(xué)幫助也都一一克服。Height=500。 tempz=0。 z0=[z0 z1]。28 hold on。index(4,:)=[4 3 7 8 4]。 case 6 plot3(x,y,z,39。)。于是，衛(wèi)星任意時(shí)刻的?s s軌道坐標(biāo)可以表示成為： cosfs?s = sinfs (412)s 0?s 而由上面的分析，可以得到：23 = cosE?ses = SinE?sa21? = 0 (413)?s而要把這個(gè)軌道坐標(biāo)系坐標(biāo)表示成為天球坐標(biāo)的話，由于他們的坐標(biāo)原點(diǎn)都是地球的質(zhì)心，但是坐標(biāo)軸的指向是不相同的，為了使他們的坐標(biāo)軸相同，應(yīng)該將坐標(biāo)系（ , , ）依次做下面的變化旋轉(zhuǎn)：?ss（1） 繞 軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度 ωs，使 軸的指向由近地點(diǎn)變?yōu)樯稽c(diǎn)。如果取衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的速度為 vs,則其動(dòng)能為 。攝動(dòng)力的作用，使衛(wèi)星偏離了既定的理想軌道。 動(dòng)力學(xué)時(shí)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)時(shí)(DynamicTime，DT) 是天體力學(xué)中用以描述天體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間單位。由于地球自轉(zhuǎn)受歲差、章動(dòng)的影響，春分點(diǎn)的空間位置并不唯一，有真春分點(diǎn)和平春分點(diǎn)之分，這導(dǎo)致恒星時(shí)可分為真恒星時(shí)和平恒星時(shí)，因而對(duì)格林尼治恒星時(shí)有格林尼治真恒星時(shí)(GAST)和格林尼治平恒星時(shí)(GMsT)這兩者之間的關(guān)系為: （32）其中，△筍為黃經(jīng)章動(dòng)， ‘為黃經(jīng)交角。2 真地球坐標(biāo)系原點(diǎn)：地球質(zhì)心 M。4：黃道：地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面和天球表面相交的大圓，黃道平面和天球赤道平面的夾角叫做黃赤交角，為 度。 例如：對(duì)于下面的方程： (22)??????c3byax 21 如果令 a1 b1 c1 x H= a2 b2 ,C= c2 ,X= (23) a3 b3 c3 y 6 使用最小二乘法，用 C,H 表示 = （a1x+b1yc1 ）^2+ (a2x+b2yc2)^2+(a3x+b3yc3)^2 (2?4) = 2(a1x+b1yc1)a1+2(a2x+b2yc2)a2+2(a3x+b3yc3)a3 (25)x? = 2(a1x+b1yc1)b1+2(a2x+b2yc2)b2+2(a3x+b3yc3)b3 (26)y?整理得到 (a1^2+a2^2+a3^2)x+(a1b1+a2b2+a3b3)y=a1c1+a2c2+a3c3 (27) (a1^2+a2^2+a3^2)y+(a1b1+a2b2+a3b3)x=b1c1+b2c2+b3c3 (28)寫成矩陣的形式就是：a1 a2 a3 a1 b1 x a1 a2 a3 c1 a2 b2 == c2b1 b2 b3 a3 b3 y b1 b2 b3 c3 哪么就能夠得到x == (29) CTHT][1?y 載波相位測(cè)量原理載波相位觀測(cè)方法是 GPS 接收機(jī)用接收到的衛(wèi)星載波（L1:154f0,。GPS 系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種 ,分別是民用的 C/ A 碼和軍用的 P( Y)碼。北斗二號(hào)系列衛(wèi)星今年起將進(jìn)入組網(wǎng)高峰期 ，預(yù)計(jì)在 2022 年形成由三十幾顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球的系統(tǒng)。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對(duì)潛艇和艦船導(dǎo)航方面的巨大缺陷。美國(guó)海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) [13]。 本課題研究的意義和方法GPS 系統(tǒng)是一個(gè)很龐大的系統(tǒng)，包含了天文，地理，計(jì)算機(jī)，電磁學(xué)，通信學(xué)，信息學(xué)等等。C/ A 碼頻率 1. 023MHz ,重復(fù)周期一毫秒 ,碼間距 1 微秒 ,相當(dāng)于 300m。L2:120f0,）與本地接收機(jī)產(chǎn)生的本振參考載波產(chǎn)生的相位差來(lái)計(jì)算的.(GPS 所接收到得載波相位是不連續(xù)的，所以在進(jìn)行相位測(cè)量的時(shí)候，先要進(jìn)行解調(diào)工作，把調(diào)制在載波上面的測(cè)距碼和導(dǎo)航電文去掉，7通過(guò)碼相關(guān)等方法重新獲取載波)。5：黃極：過(guò)天球中心垂直于黃道平面的直線與天球表面相交的點(diǎn)，它分為黃北極和黃南極，分別用 Kn 和 Ks 表示。Z 軸：指向地球瞬時(shí)極。以真太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間稱為真太陽(yáng)時(shí)。當(dāng)以太陽(yáng)系質(zhì)心建立起天休運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，所采用的時(shí)間參數(shù)稱為質(zhì)心力學(xué)時(shí)(BaryeeniricDynamicTime，TDB)。而在它影響下，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)稱為衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)。根據(jù)能量守恒定律，衛(wèi)星的勢(shì)vs21能與動(dòng)能的總量是不變的，即 =常量 (42)rGMss?21因此，當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到近地點(diǎn)的時(shí)候，其動(dòng)能最大；在遠(yuǎn)地點(diǎn)的時(shí)候，其動(dòng)圖 42 衛(wèi)星地心向徑在相同的時(shí)間間隔內(nèi)掃描的面積20能最小，由此，開普勒第二定律所包涵的內(nèi)容是：衛(wèi)星在橢圓軌道上的運(yùn)行速度是不斷變化的，在近地點(diǎn)處的速度最大，而在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度最小。s ?s（2） 繞 軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度 i，使 軸與 Z 軸相同。 case 1 plot3(x,y,z,39。b39。index(5,:)=[2 6 7 3 2]。 grid。 x0=[x0 x1]。 cube=100。boxplot3(moveX,moveY,moveZ,Length,Width,Height,color)。GPS 衛(wèi)星是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，其內(nèi)容很多，比如它的坐標(biāo)系、時(shí)間系統(tǒng)等，其坐標(biāo)系分為天球坐標(biāo)和地球坐標(biāo)。40致謝在論文完成之際，我懷著激動(dòng)和喜悅的心情向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示萬(wàn)分的感謝！首先要感謝的是幫助我完成本次設(shè)計(jì)的葛青老師。DtoR=2*pi/360。y=a*sqrt((1e^2))*sin(E)。此次設(shè)計(jì)程序主要包含四個(gè)模塊：1 繪制衛(wèi)星的軌道平面，以便于直觀了解其軌道；2 單顆衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)仿真，了解其不同時(shí)刻的位置變化，通過(guò) matlab 當(dāng)中的三維旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)，可以很清晰的從不同角度看到衛(wèi)星和坐標(biāo)原點(diǎn)；3 衛(wèi)星在某時(shí)刻的全軌道平面分布和可見衛(wèi)星，該程序仿真了在某時(shí)刻的全部 24 顆衛(wèi)星的軌道圖形，以及對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)在該時(shí)刻可見衛(wèi)星位置；394 利用可見衛(wèi)星計(jì)算用戶位置，利用最小二乘法原理，計(jì)算用戶某一時(shí)刻的位置坐標(biāo)。如下圖所37示：圖 58 用戶位置的計(jì)算 上圖 15 當(dāng)中的黑色箭頭從上到下一次表示的是第一次到第六次計(jì)算出來(lái)的用戶的位置，第七箭頭表示的用戶的實(shí)際位置（用白色的柱體表示） 。Width=500。 tempy=0。 y1=unit*y。 plot3(x,y,z)。index(3,:)=[1 2 6 5 1]。)。w39。 若以直角坐標(biāo)的原點(diǎn) 與地心 M 重合， 軸指向近地點(diǎn)且垂直于軌道?s的平面， 軸在軌道平面上垂直 軸構(gòu)成右手關(guān)系。動(dòng)能則是由衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)所引起的，其大小是衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度的函數(shù)。非中心力包括地球非球形對(duì)稱的作用力，日、月引力，大氣阻力，光輻射壓力以及地球的潮汐力等。在目前的導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，均采用了原子時(shí)作為其高精度的時(shí)間基準(zhǔn)。當(dāng)從格林尼治子午線上觀測(cè)時(shí)，所得的恒星時(shí)稱為格林尼治恒星時(shí)。Y 軸：垂直于 XMZ 平面。3：天球子午面：包含天軸并通過(guò)天球面上任意一點(diǎn)的平面。 最小二乘法介紹當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)地方同時(shí)可見的衛(wèi)星如果多于四顆（GPS 衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的安排使得用戶在地球的任意位置（兩極個(gè)別地點(diǎn)除外） ，都能夠看到4——11 顆的衛(wèi)星）的時(shí)候，我們可以用最小二乘法去解算未知數(shù)，這樣，充分的利用了已知的數(shù)據(jù)信息，使得結(jié)果的偏差最小化。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間 ,再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾 ,這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離 ,而是偽距( PR) :當(dāng) GPS 衛(wèi)星正常工作時(shí) ,會(huì)不斷地用 1 和 0 二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼(簡(jiǎn)稱偽碼 )發(fā)射導(dǎo)航電文。四川大地震發(fā)生后 ,北京武警指揮中心和2四川武警部隊(duì)運(yùn)用 “北斗 ” 進(jìn)行了上百次交流。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對(duì)衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗(yàn)，并驗(yàn)證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行定位的可行性，為 GPS 系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。1973 年 12 月 ,美國(guó)國(guó)防部批準(zhǔn)它的陸?？杖娐?lián)合研制新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng): NAVSTAR/GPS。通過(guò)本文對(duì) GPS 的學(xué)習(xí)研究，最重要的還是要學(xué)習(xí)其原理：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)原理；衛(wèi)星定位原理；衛(wèi)星跟蹤原理等等。 P 碼頻率 10. 23MHz ,重復(fù)周期 266. 4 天 ,碼間距 0. 1 微秒 ,相當(dāng)于 30m。以 表示 k 接收機(jī)在時(shí)刻 tk 所接收??kjt?到的第 j 顆衛(wèi)星接收到的載波相位的值；以 表示 k 接收機(jī)在時(shí)刻 tk 本地載波信號(hào)的相位值，則接收機(jī)在接收機(jī)鐘面時(shí)刻 tk 時(shí)觀測(cè) j 衛(wèi)星所取得的相位觀測(cè)量可寫為 [7]： (210)??????kkjkj ttt????Sj(t0)0??N0kN0Int(φ)i??通常的相位測(cè)量或相位差測(cè)量只是測(cè)出一周以內(nèi)的相位值，實(shí)際測(cè)量中，如果對(duì)整周進(jìn)行計(jì)數(shù)，則自某一初始取樣時(shí)刻（t0）以后就可以取得連續(xù)的相位觀測(cè)值。6：春分點(diǎn)：指太陽(yáng)由南向北運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，所經(jīng)過(guò)的天球黃道和天球赤道的交點(diǎn)。X 軸：指向格林威治起始子午面與地球瞬時(shí)真赤道的交點(diǎn)。但據(jù)天體運(yùn)動(dòng)的開普勒定律，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)的速度不是均勻的，以真太陽(yáng)作為觀察地球自轉(zhuǎn)的參考點(diǎn)，不符合時(shí)間系統(tǒng)的基本要求，因而假定了一個(gè)參考點(diǎn)，其在天球上的視運(yùn)動(dòng)速度，等于真太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度，這個(gè)假定的參考點(diǎn)，在天文學(xué)上被稱為平太陽(yáng)。當(dāng)以地球質(zhì)心建立起天體運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，所采用的時(shí)間參數(shù)稱為地球力學(xué)時(shí)仃℃仃 estrialDynamicTime，TDT)。而上述理想狀態(tài)的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)則稱為無(wú)攝運(yùn)動(dòng)。 開普勒第三定律開普勒第三定律：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期的平方與軌道橢圓長(zhǎng)半徑的立方之比為一個(gè)常數(shù)，而該常數(shù)等于地球引力常數(shù)和地球質(zhì)量的乘積 GM 的倒數(shù)。s s（3） 繞 軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度 Ω，使 軸指向春分點(diǎn)。r39。)。index(6,:)=[1 5 8 4 1]。end%figure(3)。 y0=[y0 y1]。 boxplot3(tempx,tempy,tempz,cube,cube,cube,1)。boxplot3(moveX,moveY,moveZ,Length,Width*5,Height/10,color)。天球坐標(biāo)描述衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)位置和狀態(tài)，地球系統(tǒng)則描述地面測(cè)站的位置。在本次設(shè)計(jì)中，我遇到了許多知識(shí)和技術(shù)方面的疑問(wèn)，葛老師都一一幫我解答，并提出了許多具有創(chuàng)新意義的建議。A1=[ ]。x=a*(cos(E)e)。其功能為其他程序得出一個(gè)全局變量 satelliteposotion，把它和其他程序放入同一個(gè)文件夾中，以便其他程序使用。圖 57 用戶位置的計(jì)算通過(guò)對(duì)用戶仿真計(jì)算的進(jìn)一步放大，可以很清楚地看到：在每一次迭代的過(guò)程當(dāng)中，我們都實(shí)時(shí)的把每一步迭代的值也表示在了同一個(gè)坐標(biāo)軸里面：目的就是很直觀的反應(yīng)出我們基于最小二乘法的偽距算法的主要思路。Length=500。 tempx=6400。 x1=unit*x。 y=temp*cos(j1)。index(2,:)=[5 6 7 8 5]。y39。 E 飛機(jī)