当前位置：文档之家 › 卫星轨道计算 [文档在线提供]

卫星轨道计算 [文档在线提供]

  • 格式：doc
  • 大小：736.50 KB
  • 文档页数：13

一．GPS观测量接收机在观测相位和伪距数据的同时，还将广播星历和预报星历记录下来。

接收GPS信号还能获取纳秒级精度的时间基准信号。

由于接收机的型号很多，厂商设计的数据格式各不相同，国际上为了能统一使用不同接收机的数据，设计了一种与接收机无关的RINEX(The Receiver Independent Exchange Format)格式，目前已使用2号版本。

下面分别介绍RINEX 2格式的广播星历文件、观测数据文件、和地面气象数据文件。

RINEX 2格式的GPS数据文件的命名规则为：.s s s s d d d f y y t其中：ssss～以4个字节表示的台站名；ddd～文件中第一组数据观测时间的年积日(例如：1月1日为001，2月2日为032)；f～该站该日收到的某类文件的顺序号，0表示只有一个；yy～以两位数表示的年(例如：96表示1996年)；t～文件种类：O～观测数据文件；N～广播星历文件；M～地面气象数据文件。

为了便于交流，RINEX 2格式的GPS数据文件均以①无带标；②ASCII码；③每个记录长度为80个字符，块大小为8000；录制在磁带上，磁带上的第一个文件是全部文件的目录。

但目前国际上的IGS等组织是通过通讯方式(Internet网)，来快速地提取全球GPS长年观测站数据的，并将数据存在大型计算机中，使用着可通过Internet网任意提取。

应注意，在RINEX 2格式的GPS数据中，时间均以GPST计，即与UTC要差一个整数跳秒数。

⒈广播星历文件接收机锁定卫星并解出C/A码后，就能取得广播星历，即卫星坐标计算参数，在实时GPS应用中，它是必不可少的，大部分的工程网观测数据的后处理也采用广播星历。

RINEX 2格式的广播星历文件如下表2.1.1所示，作为例子，表中给出了PRN9和PRN17两颗卫星的广播星历数据，PRN表示GPS卫星的伪随机编号号码，GPS卫星在有些场合采用美国航空与航天局NASA(National Aeronautics and Space Administration)的编号。

表2.1.1 RINEX 2格式的广播星历文件2 NA VIGATION DATA RINEX VERSION / TYPEEPHTORNX Version 1.09 29-NOV-95 21:05 PGM / RUN BY / DA TE.1676D-07 .2235D-07 -.1192D-06 -.1192D-06 ION ALPHA.1208D+06 .1310D-07 -.1310D+06 -.1966D+06 ION BETA.133179128170D-06 .107469588780D-12 552960 39 DELTA-UTC: A0,A1,T,W10 LEAP SECONDSEND OF HEADER9 94 10 21 8 0 0.0-0.103851780295D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+000.720000000000D+02 0.106062500000D+030.476841277575D-08 0.132076112444D+010.548548996449D-05 0.312971079256D-02 0.747293233871D-050.515371790504D+040.460800000000D+06 0.558793544769D-07-0.229012694900D+01-0.130385160446D-070.950477774712D+000.229593750000D+03-0.491558992251D+00-0.819034084998D-080.233938313166D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+000.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.328000000000D+030.000000000000D+0017 94 10 21 8 0 0.0-0.635907053947D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+000.228000000000D+03 0.167187500000D+02 0.424946255961D-08 0.104717256943D+010.566244125366D-06 0.790101150051D-02 0.883266329765D-05 0.515369790649D+040.460800000000D+06 0.279396772385D-07 0.925235566518D+00-0.203028321266D-060.970438658460D+00 0.214781250000D+03 0.199825790573D+01-0.789747200969D-080.404659722397D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+000.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.484000000000D+030.000000000000D+00上表中的前几行为表头，表头中的第60～80个字符是相应行的说明，如第一行的“2”是RINEX版本号，“NA VIGATION DATA”是指本文件类型为广播星历；第二行是生成该文件的单位、执行人、及文件形成日期。

表头以“END OF HEADER”表示结束，表头结束有时也用空行表示。

表头中注解为“ION ALPHA”和“ION BETA”的两行指相应的参数是电离层改正参数(采用差分模型相对定位时，该参数无用)，注解为“LEAP SECONDS”的行给出了GPST与UTC之间的跳秒数，在表头结束前可插入无限多的注解行，注解行的说明为“COMMENT”。

表头结束后，每8行表示一颗卫星的广播星历，第一行的第1个数字是卫星的PRN号码(伪随机编号)。

如表2.1.1中的第八行至第十五行是卫星PRN9的广播星历，对应量的含义如表2.1.2。

表2.1.2 RINEX 2格式广播星历数据含义表中：a f 0～卫星钟差常数项，时秒；a f 1～卫星钟差漂移项，时秒/时秒；2f a ～卫星钟差漂移速率项，时秒/时秒2；n ∆～平近点角的长期变化(近地点参数)，弧度/时秒；0M ～参考时刻的平近点角，弧度；e ～扁心率；A ～长半轴的平方根，米12/；0Ω～参考时刻升交点赤经，弧度；0i ～参考时刻轨道倾角，弧度；ω～近地点角距，弧度；Ω～升交点赤经在赤道平面中的长期变化(主要是由地球引力场的2阶带谐系数C 20(J 2)引起)，弧度/时秒； uc C ～在星历参考时刻t oe 在轨道延迹方向上周期改正余弦项的振幅，弧度；us C ～在星历参考时刻t oe 在轨道延迹方向上周期改正正弦项的振幅，弧度；rc C ～在星历参考时刻t oe 在轨道径向方向上周期改正余弦项的振幅，米；C rs ～在星历参考时刻t oe 在轨道径向方向上周期改正正弦项的振幅，米；C ic ～在星历参考时刻t oe 轨道倾角(近似于法向)周期改正余弦项的振幅，弧度；C is ～在星历参考时刻t oe 轨道倾角(近似于法向)周期改正正弦项的振幅，弧度；t oe ～星历参考时刻(星期中的秒数)，秒；aode ～星历数据的年龄；i～轨道倾角变化率，弧度/时秒； 2lg l cf ～l 2上存在哪些码指示；w e e k n o ～GPS 星期数；2lg l pf ～l 2上P 码伪距指示；s v a c c～本广播星历精度指标，米； s v h l t h～卫星是否健康指标； t g d ～电离层群延迟改正参数，时秒；aodc ～卫星钟数据年龄;t t m ～信息传送时间(与接收机对接收到的卫星信号解码有关)，时秒。

⒉ 观测文件接收机测得的相位和伪距观测值均记录在观测文件中，下表2.1.3是例子文件，共有2个历元的观测数据。

表2.1.3 RINEX 2格式的观测数据文件2 OBSERV A TION DATA GPS RINEX VERSION /TYPETB2RNX xxxxxxxxxxxx 95-07-20 22:20:20 PGM / RUN BY / DA TETurbo SII rinex formatter Version: 95.5.19 COMMENTMODE : STA TIC COMMENTCOMMENT1 MARKER NAMEWAN OBSERVER / AGENCY153575902 TURBO SII Production unit REC # / TYPE / VERS153575902 TURBO SII ANT # / TYPE-2852389.2261 4650364.5453 3293350.3434 APPROX POSITION XYZ0.1120 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/NOriginal slant height(m) : 0.1120 COMMENT1 1 WA VELENGTH FACT L1/25 C1 L1 L2 D1 P2 # / TYPES OF OBSERVEND OF HEADER95 7 19 0 21 0.0000000 0 5 27 28 15 31 1921805891.33516 -0.28716 0.07713 0.00000 21805895.0851323733969.59714 -0.19314 0.66912 0.00000 23733973.1671220746137.25719 0.01719 0.54216 0.00000 20746140.9941620903455.21318 -0.28018 0.99414 0.00000 20903458.4121420681238.04917 -0.32817 -0.25610 0.00000 20681238.0491095 7 19 0 21 30.0000000 0 5 27 28 15 31 1921794932.63606 -57587.90306 -44873.38602 0.00000 21794935.7650223750223.73904 85421.79604 66563.21801 0.00000 23750225.6040120736273.69909 -51834.40309 -40389.90405 0.00000 20736277.7170520913805.23508 54389.67808 42382.77504 0.00000 20913808.9330420682314.76407 4906.19307 3823.00700 0.00000 20682314.76400与广播星历表一样，观测文件也有一个表头，表头也以“END OF HEADER”或空行表示结束，表头中每行的60～80字符为给出本行内容的说明，如表2.1.3所示，观测文件的表头中列出了RINEX版本号、形成文件的单位、人员、点号、点名、观测者与单位、接收机号码类型版本、天线号码类型、台站近似坐标、天线L1相位中心与点位的关系(向上、向东、向北的偏离量)、采样间隔、波长因子、观测值种类数及观测值类型、第一个观测历元时刻、最后一个观测历元时刻、测得卫星的号码，说明为“COMMENT”的注解行等。

合集下载

卫星轨道计算课件

卫星轨道计算课件


04
道的定分 析
哈里斯方法
哈里斯方法是一种用于分析非线性动力系统稳定性的数值 方法。在卫星轨道稳定性分析中，哈里斯方法可用于研究 卫星轨道在受到扰动后的稳定性。
该方法通过计算系统的奇异值来确定系统的稳定性，奇异 值越小，系统越稳定。通过比较不同扰动下的奇异值，可 以评估卫星轨道的稳定性。
李雅普诺夫指数方法
优点 适用于各种复杂轨道和扰动，计算速度快。
缺点 需要选择合适的积分方法和步长，对初值敏感。
03
道的力学型
万有引力
万有引力是影响卫星轨道的主要因素 之一，它使得卫星受到地球的吸引， 产生向心加速度，维持卫星在轨道上 运行。
万有引力的大小与两个物体的质量成 正比，与它们之间的距离的平方成反 比，遵循万有引力定律。
数值模拟方法
数值模拟方法是一种通过数值计算来 模拟动态系统行为的方法。在卫星轨 道稳定性分析中，数值模拟方法可用 于模拟卫星轨道在受到扰动后的演化 过程。
VS
通过数值模拟，可以观察卫星轨道在 不同扰动下的变化情况，从而评估卫 星轨道的稳定性。数值模拟方法还可 以用于预测卫星轨道未来的演化趋势， 为卫星轨道设计和优化提供参考。
优点
直观易懂，适用于简单轨 道分析。
缺点
对于复杂轨道和实时计算 不太适用。
动力法
定义
动力法考虑地球引力、太阳辐射 压和其他天体引力扰动等动力因
素，模拟卫星运动。
优点
能够处理复杂扰动，适用于长期轨 道预测。
缺点
计算量大，需要高精度数值方法。
数值法
1 2 3
定义 数值法采用数值积分方法，对卫星运动方程进行 积分求解。
详细描述
无线电观测是一种常用的卫星轨道观测方法，通过接收卫星发射的无线电信号，测量卫星轨道参数，具有全天候、 全天时的特点，但测量精度受信号质量影响较大。
《卫星轨道计算》课件

《卫星轨道计算》课件

通过分析卫星轨道的参数变化，判断其是否具有稳定性。
判据种类
包括周期性判据、频率分析判据、Lyapunov指数判据等。
判据应用
用于预测卫星轨道的变化趋势，评估卫星轨道的寿命。
卫星轨道的摄动分析
摄动定义
01
摄动是指卫星轨道受到外部因素的干扰，导致其偏离理想轨迹
的现象。
摄动分类
02
包括地球非球形摄动、大气阻力摄动、太阳辐射压摄动等。
《卫星轨道计算》ppt课件
目录
• 卫星轨道计算概述 • 卫星轨道的数学模型 • 卫星轨道的力学模型 • 卫星轨道的稳定性分析 • 卫星轨道的观测与测量 • 卫星轨道计算的应用与发展
01
卫星轨道计算概述
卫星轨道的基本概念
01
02
03
卫星轨道
指卫星在空间运行的路径 ，由地球引力、太阳辐射 压和其他天体引力作用维 持。
时间测量
通过测量卫星与地面站之间的 时间差来确定卫星位置。
雷达干涉测量
利用雷达信号干涉原理进行高 精度测量。
星间测量
利用卫星之间的信号传输和干 涉进行高精度测量。
卫星轨道的校准与修正
校准
使用已知精确的卫星轨道数据对观测 数据进行校准，以提高精度。
修正
根据观测数据和计算结果对卫星轨道 进行修正，以实现实时更新。
牛顿万有引力定律
总结词
描述了物体之间的万有引力关系，是卫星轨道计算的基础。
详细描述
牛顿万有引力定律指出任何两个物体都相互吸引，引力的大 小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反 比。对于卫星轨道计算，地球对卫星的引力是决定卫星运动 轨迹的关键因素。
地球的引力扰动
总结词
测绘技术中的导航卫星轨道参数计算方法

测绘技术中的导航卫星轨道参数计算方法

测绘技术中的导航卫星轨道参数计算方法导航卫星轨道参数计算是测绘技术中的重要环节，它为全球定位系统（GPS）、北斗导航系统、伽利略导航系统等提供了精准的卫星定位和导航服务。

在这篇文章中，我将介绍测绘技术中常用的导航卫星轨道参数计算方法。

我国的北斗导航系统是目前世界上发展最为迅猛的卫星导航系统之一。

为了保证北斗卫星系统的精准定位和导航能力，需要准确计算卫星的轨道参数。

在测绘技术中，常用的导航卫星轨道参数计算方法有“数值积分法”和“天文方法”。

数值积分法是导航卫星轨道参数计算中常用的一种方法。

它基于牛顿第二定律和万有引力定律，通过对卫星的运动轨迹进行数值计算来得到卫星的位置和速度。

数值积分法的优点是计算结果准确，适用范围广。

但是，它的计算过程比较复杂，需要大量的计算资源和时间。

另一种常用的导航卫星轨道参数计算方法是“天文方法”。

天文方法是通过观测卫星在天空中的位置和运动轨迹，利用天文学的知识和方法来计算导航卫星的轨道参数。

天文方法的优点是计算过程相对简单，无需大量的计算资源。

然而，它的准确度受到观测条件和天气等因素的限制，可能存在一定的误差。

除了这两种方法外，还有其他一些导航卫星轨道参数计算方法被广泛应用于测绘技术中。

例如，基于差分定位技术的轨道参数计算方法可以通过对接收机接收到的卫星信号进行处理，进而计算出卫星的轨道参数。

这种方法的优点是计算过程简单快捷，适用于现场实时测量。

此外，还有一些高级的计算方法被应用于导航卫星轨道参数的计算中。

比如，卡尔曼滤波方法、最小二乘法和粒子滤波方法等。

这些方法通过对测量值和预测值进行迭代运算，逐步优化计算结果，提高了轨道参数计算的精度和稳定性。

当然，这些方法的计算过程相对复杂，需要较高的专业知识和技术。

综上所述，导航卫星轨道参数计算是测绘技术中不可或缺的一环。

不同的计算方法各有优劣，适用于不同的应用场景。

如何选择合适的方法，并在实际应用中准确计算出导航卫星的轨道参数，是测绘技术工作者需要不断探索和研究的课题。

2-2卫星运动轨道及卫星位置计算new.

2-2卫星运动轨道及卫星位置计算new.


精度
时间间隔
卫星位置计算方法
预报星历
低
2h 15min
用轨道参数来计算
后处理星历
高
插值
轨道坐标系转换为天球坐标系
• 第一步：绕X’轴顺转角度i，以使Z’轴和Z轴重合 • 第二步：绕Z轴顺转角度Ω ，以使X’轴和X轴重合
x x0 y R R i y 1 0 3 z z0 cos sin 01 R1 i 0 cos i sin i 0 sin i cos i
Es M s es sin Es
Es 0 M s Es1 M s es sin Es 0 Es 2 M s es sin Es1 Esn M s es sin Es n 1
真近点角的计算
as cos Es r cos f s as es a cos f s s cos Es es r cos Es es cos f s 1 e cos E s s 2 1 e s sin Es sin f s 1 e cos E s s
– ftp:///pub/gps/gpsdata – ftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/ – ftp:///pub/product/
精密星历文件示例
区别
星历类型
获取方法 由导航电文实 时地得到 事后由第三方 提供
预报星历
• 预报星历，是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传 递给用户的，用户接收机接收到这些信号，经过解码便可 获得所需要的卫星星历，所以这种星历也叫做广播星历。 • 广播星历参数：共有16个，其中包括1个参考时刻，6个对 应参考时刻的开普勒轨道根数和9个反映摄动力影响的参 数。这些参数通过GPS卫星导航电文传递给用户。每两个 小时更新一次；目前广播星历所给出卫星的点位中误差为 5-7m。