【正文】 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 測量原理 ................................................................................................... 4 偽距測量的原理 ................................................................................................ 4 計算衛(wèi)星位置 ............................................................................................... 5 用戶位置的計算 ........................................................................................... 5 最小二乘法介紹 ........................................................................................... 5 載波相位測量原理 ............................................................................................ 6 第三章 GPS 的坐標、時間系統(tǒng) ................................................................................. 10 坐標系統(tǒng) .......................................................................................................... 10 天球坐標系 ................................................................................................. 10 地球坐標系 ................................................................................................. 12 時間系統(tǒng) .......................................................................................................... 13 世界時系統(tǒng) ................................................................................................. 14 原子時系統(tǒng) ................................................................................................. 15 動力學時系統(tǒng) .............................................................................................. 16 協(xié)調世界時 .................................................................................................. 16 GPS 時間系統(tǒng) ............................................................................................. 17 第四章 衛(wèi)星運動基本定律及其求解 ........................................................................ 18 開普勒第 一定律 ............................................................................................... 18 開普勒第二定律 ............................................................................................... 19 開普勒第三定律 .............................................................................................. 20 衛(wèi)星的無攝運動參數(shù) ...................................................................................... 20 真近點角的概念及其求解 .............................................................................. 21 衛(wèi)星瞬時位置的求解 ...................................................................................... 22 第五章 GPS 的 MATLAB 仿真 ....................................................................................... 25 衛(wèi)星可見性的估算 .......................................................................................... 25 GPS 衛(wèi)星運動的 MATLAB仿真 ............................................................................ 26 結 論 ............................................................................................................................ 38 致謝 .............................................................................................................................. 40 參考文獻 ...................................................................................................................... 41 附錄 .............................................................................................................................. 42 1 第一章 前言 課題背景 GPS 系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng) (Transit）， 1958 年研制， 64 年正式投入使用。此次設計是針對衛(wèi)星運動定位的 matlab 仿真實現(xiàn)，因要求不高，所以對衛(wèi)星運動做了理想化處理，攝動力對衛(wèi)星的影響忽略不計（所以為無攝運動），采用開普勒定律及最小二乘法計算其軌道參數(shù)，對其運動規(guī)律進行簡略分析，并使用 matlab 編程仿真實現(xiàn)了衛(wèi)星的運功軌道平面、運動動態(tài) 、可見衛(wèi)星的分布及利用可見衛(wèi)星計算出用戶位置。 i 畢業(yè)設計論文 GPS 衛(wèi)星運動及定位 matlab 仿真 摘要 全球定位系統(tǒng)是具有全球性、全能性、全天候優(yōu)勢的導航定位、定時和測速系統(tǒng)，現(xiàn)在在全球很多領域獲得了應用。 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。 通過此次設計，對于 GPS 衛(wèi)星有了初步的認識，對于靜態(tài)單點定位、偽距等相關概念有一定了解。該系統(tǒng)用 5 到 6 顆衛(wèi)星組成的星網工作，每天最多繞過地球 13 次，并且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。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。 1973 年 12 月 ,美國國防部批準它的陸海空三軍聯(lián)合研制新的衛(wèi)星導航系統(tǒng) : NAVSTAR/GPS。其意為 “衛(wèi)星測時測距導航 /全球定位系統(tǒng) ”,簡稱 GPS。 通過遍布全球的（ 21+3） GPS 導航衛(wèi)星，向全球范圍內的用戶全天候提供高精度的導航、跟蹤定位和授時服務。 目前全球共有 4 大 GPS 系統(tǒng)，分別是： 美國 GPS ， 由美國國防部于 20 世紀 70 年代初開始設計、 研制 ， 于 1993 年全部建成。 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) 。始于上世紀 70 年代 ， 需要至少 18 顆衛(wèi)星才能確保覆蓋俄羅斯全 境 。 中國 “北斗 ”2020 年我國北斗一號建成并開通運行 ， 不同于 GPS， “北斗 ” 的指揮機和終端之間可以雙向交流。北斗二號系列衛(wèi)星今年起將進入組網高峰期 ， 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)。通過本文對 GPS 的學習研究，最重要的還是要 學習其原理：衛(wèi)星運動原理；衛(wèi)星定位原理；衛(wèi)星跟蹤原理等等。 至今，基本上完成了課題的要求，通過不斷的注入既定參數(shù)，可以更加詳細，直觀的理解基本的定位原理和實現(xiàn)方法！ GPS 前景 GPS 導航定位以其定位精度高、觀測時間短、測站間無需通視、可提供三維坐標、操作簡便、全天候作業(yè)、功能多、應用廣泛等特點著稱。對于測繪領域， GPS 衛(wèi)星定位技術已經用于建立高精度的全國性的大地測量控制網，測定全球性的地球動態(tài)參數(shù)；用于建立陸地海洋大地測量基準，進行高精度的海島陸地聯(lián)測以及海洋測繪；用于檢測地球板塊運動狀態(tài)和地殼形變；用于工程測量，成為建立城市與工程控制網的主要手段。 目前， GPS、 GLONASS、 INMARSAT 等系統(tǒng)都具備了導航定位功能，形成了多元化的空間資源環(huán)境。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。多元化的空間資源環(huán)境的確立，給 GPS 的發(fā)發(fā)展應用創(chuàng)造了一個前所未有的良好的國際環(huán)境。要達到這一目的 ,衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時鐘