【正文】 飛機 h Rn 圖 51 可見衛(wèi)星的測量原理 26 GPS 衛(wèi)星運動的 matlab 仿真 程序主體見附錄 在進行仿真之前，有幾個子程序段需要說明一下： function plot3c(x,y,z,color) switch (color) case 0 plot3(x,y,z,39。y39。 index(2,:)=[5 6 7 8 5]。 y=temp*cos(j1)。 x1=unit*x。 tempx=6400。 Length=500。 圖 57 用戶位置的計算 通過對用戶仿真計算的進一步放大，可以很清楚地看到：在每一次迭代的過程當中，我們都實時的把每一步迭代的值也表示在了同一個坐標軸里面：目的就是很直觀的反應出我們基于最小二乘法的偽距算法的主要思路。 其功能為其他程序得出一個全局變量 satelliteposotion，把它和其他程序放入同一個文件夾中，以便其他程序使用。 此次設計中衛(wèi)星的動態(tài)仿真，計算中主要遇到的問題是對于特定軌道的衛(wèi)星在不同時刻的近地點幅角的計算。對于在這個程序當中的可見衛(wèi)星的及時在軌坐標如下： 34 圖 55 用戶可見的衛(wèi)星分布 SatellitePosition = +004 * 0 0 0 0 0 用戶位置 地心位置 35 0 0 0 0 0 0 0 0 0 仿真程序四：用可見衛(wèi)星計算用戶位置 程序見附錄 多于四顆的衛(wèi)星用最小二乘法逼近計算。 tempz=6400。 boxplot3(0,0,0,100,100,100,7)。 z=r*sin(temp)。 for n=1:L1 z=ones(L2,1)。 y=[y0 y0 y0+Ly y0+Ly y0 y0 y0+Ly y0+Ly]。 case 4 plot3(x,y,z,39。但是對于那些超出發(fā)射角的飛行器就收不到信號了。它是一個假設量，如果衛(wèi)星在軌道運行的平速度為 n，則平近點角定義為： Ms=n(tt0) (47) t0 為衛(wèi)星過近地點的時刻， t 為觀察衛(wèi)星的時刻。 開普勒第二定律 開普勒第二定律：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間內(nèi)所掃過的空間面積是相等的。其隸屬于原子時系統(tǒng)，秒長采用國際制秒 sI，但不同于 TAI，兩都之前的關系為 : TAIGPST=19(s) (311) 據(jù) 協(xié)調(diào)時與 TAI 的關系可得 : GPST=UTC+n119(s) (312) 18 第四章 衛(wèi)星運動基本定律及其求解 衛(wèi)星在空間繞地球運動的時候，除了受到地球重力場引力的作用外，還受到了太陽，月亮和其它的天體引力以及太陽光壓，大氣的阻力和地球潮汐力的影響。地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性變化改正 △ 兀有如下的經(jīng)驗公式 : (37) t 為自本年起始日起算的年小數(shù)部分 (即為計算時年積日與該年全年積日的比例 )?，F(xiàn)行的衛(wèi)星定位測量中與之緊密相關 的時間系統(tǒng)有三種 :世界時，原子時和動力學時。 地球坐標系 地球坐標系也可以分為兩種：即平地球坐標系和真地球坐標系。下面就天球坐標系和地球坐標系做簡要的說明。 它的優(yōu)點是速度快、無多值性問題，利用增加觀測時間可以提高定位精度；缺點是測量定位精度低，但足以滿足部分用戶的需要。世界才可以將衛(wèi)星導航作為單一導航手段的最高應用境界。 歐盟 “伽利略 ”， 1999 年 歐洲提出計劃 ,準備發(fā)射 30 顆衛(wèi)星 ， 組成 “伽利略 ” 衛(wèi)星定位系統(tǒng) 。 GPS 衛(wèi)星的定位是一個比較復雜的系統(tǒng)，其包含參數(shù)眾多，如時間系統(tǒng)、空間坐標系統(tǒng)等。目前， GPS 已在地形測量，交通管理，導航，野外 勘探，空間宇宙學等諸多領域得到了廣泛的應用 [11]。用于測定航空航天攝影瞬間相機位置，實現(xiàn)僅有少量的地面控制或無地面控制的航測快速成圖，導致地理信息系統(tǒng)、全球環(huán)境遙感監(jiān)測的技術革命 [4]。 偽距測量的原理 GPS 定位采用的是被動式單程測距。 10 第三章 GPS 的坐標、時間系統(tǒng) 坐標系統(tǒng) GPS 定位測量當中，要用到兩種坐標系，即天球坐標系和地球坐標系。 平天球坐標系的原點為地球的質(zhì)心 M， Z 軸指向平北天極 Pn,X 軸指向春分點 ,Y 軸垂直于 XMZ 平面。故僅僅需要繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)這個角度 Ω，就能夠做到二者的相互轉(zhuǎn)換。世界時與平太陽時的尺度標準完全一致，僅僅是起算點有所不同。協(xié)調(diào)時與 TAI 的關系如下 : TAI=UTC+n1(s) (310) 其中， n 為調(diào)整參數(shù)，其值由國際地球自轉(zhuǎn)服務組織 (lERs)發(fā)布。在軌道上，衛(wèi)星離地球質(zhì)心遠的一點叫做遠地點，近的一點就做近地點。 為此，需要引進兩個參數(shù) Es 和 Ms 去計算真近點角。如果衛(wèi)星 處于圖中的陰影部分，則對圖中的飛機是不能夠接收到該衛(wèi)星的信號的 ! 2 GPS 接收機是否位于該 GPS 衛(wèi)星發(fā)射天線的范圍內(nèi)。 case 3 plot3(x,y,z,39。y0=yLy/2。 w1=[pi/2:pi/10:pi/2]。 for n=1:L2 %n=7。 axis equal。 boxplot3(tempx,tempy,tempz,cube,cube,cube,2)。哪么，在其他軌道面上的衛(wèi)星的運動也可以類似的模擬出來，這里不在重復！ 仿真程序三：衛(wèi)星在某個時刻的全軌道平面的分布和可見衛(wèi)星 程序見附錄 ： 32 圖 54 全軌道平面的圖形 其在軌坐標分別如下： SatellitePosition = +004 * 33 這個程序仿真了在某個時刻（在程序里面是在時刻 timenow=0）的全部 24顆衛(wèi)星的軌道圖形，以及對于用戶來說在這個時刻可以看到的衛(wèi)星。因為此次設計要求的精度不高，所以在設計中攝動力忽略 不 計。 40 致謝 在論文完成之際，我懷著激動和喜悅的心情向所有關心和幫助過我的老師和同學表示萬分的感謝！ 首先要感謝 的是幫助我完成本次設計的葛青老師。 GPS 衛(wèi)星是一個很復雜的系統(tǒng)，其內(nèi)容很多，比如它的坐標系、時間系統(tǒng)等，其坐標系分為天球坐標和地球坐標。 boxplot3(moveX,moveY,moveZ,Length,Width,Height,color)。 cube=100。 x0=[x0 x1]。 grid。 index(5,:)=[2 6 7 3 2]。b39。 case 1 plot3(x,y,z,39。 （ 2） 繞 ?s軸順時針旋轉(zhuǎn)角度 i，使 ?s軸與 Z 軸相同。根據(jù)能量守恒定律，衛(wèi)星的勢能與動能的總量是不變的，即 rGM mvm sss ?221 =常量 (42) 因此，當衛(wèi)星運行到近地點的時候，其動能最大；在遠地點的時候，其動能圖 42 衛(wèi)星地心向徑在相同的時間間隔內(nèi) 掃描的面積 20 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行速度是不斷變化的，在近地點處的速度最大，而在遠地點的速度最小。而在它影響下，衛(wèi)星的運動稱為衛(wèi)星的受攝運動。當以太陽系質(zhì)心建立起天休運動方程時，所采用的時間參數(shù)稱為質(zhì)心力學時(BaryeeniricDynamicTime， TDB)。 以真太陽周日視運動所確定的時間稱為真太陽時。 Z 軸：指向地球瞬時極。 5：黃極：過天球中心垂直于黃道平面的直線與天球表面相交的點，它分為黃北極和黃南極，分別用 Kn 和 Ks 表示。L2:120f0,）與本地接收機產(chǎn)生的本振參考載波產(chǎn)生的相位差來計算的 .(GPS 所接收到得載波相位是不連續(xù)的，所以在進行相位測量的時候，先要進行解調(diào)工作，把調(diào)制在載波上面的測距碼和導航電文去掉，通過碼相關等方法重新獲取載波 )。 C/ A 碼頻率 1. 023MHz ,重復周期一毫秒 ,碼間距 1 微秒 ,相當于 300m。 本課題研究的意義和方法 GPS 系統(tǒng)是一個很龐大的系統(tǒng)，包含了天文，地理，計算機，電磁學，通信學，信息學 等等 。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導航系統(tǒng) [13]。由于衛(wèi)星定位顯示出在導航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。北斗二號系列衛(wèi)星今年起將進入組網(wǎng)高峰期 ， 預計在 2020 年形成由三十幾顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球的系統(tǒng)。 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。 例如：對于下面的方程： ???????????c3b3ya3 x c2b2ya2 xc1b1ya1 x (22) 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 (24) x??? = 2(a1x+b1yc1)a1+2(a2x+b2yc2)a2+2(a3x+b3yc3)a3 (25) y??? = 2(a1x+b1yc1)b1+2(a2x+b2yc2)b2+2(a3x+b3yc3)b3 (26) 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+