一種利用廣播星歷計算gps衛星位置的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用廣播星歷計算GPS衛星位置的方法，步驟一：計算衛最在軌道平面直角坐標系下的坐標；步驟二：計算其在地固坐標系中的空間直角坐標。本發明提供的一種利用廣播星歷計算GPS衛星位置的方法，該算法在利用GPS廣播星歷計算衛星位置的精度方面有了很大的提高，進而也為高精度的定位和導航等應用提供了很好的前提，提高GPS衛星軌道計算的精確性和實時性。
【專利說明】
一種利用廣播星歷計算GPS衛星位置的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種利用廣播星歷計算GPS衛星位置的方法，屬于導航定位技術領域。
【背景技術】
[0002] GPS是美國從20世紀70年代開始研制的，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行 全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。尤其是經過近幾年的研 究，GPS在測繪、航空遙感和氣象等方面有了新的應用，并以全天候、高精度、自動化、高效益 等顯著特點，贏得廣大用戶的信賴。隨著對定位精度要求的不斷提高，人們對GPS衛星星歷 的精度和實時性提出了越來越高的要求。衛星的星歷，是描述有關衛星運動軌道的信息。利 用GPS進行定位，就是根據已知的衛星軌道信息和用戶的觀測資料，通過數據處理來確定接 收機的位置及其載體的航行速度。
[0003] 對于GPS的普通用戶，GPS衛星的瞬時坐標是通過接收機收到的衛星導航電文中的 廣播星歷參數推算出來的。GPS接收機收到的廣播星歷一般每2小時更新一次，為了計算與 觀測時刻對應的GPS衛星的瞬時坐標，一般是按照與觀測時刻最接近的一組廣播星歷數據 來推算的。在GPS定位中，需要多次計算衛星的坐標，每次計算衛星坐標都需要占用大量內 存，影響計算速度。因此，如何利用衛星位置數據，來提高衛星坐標計算速度是我們要解決 的重要問題。

【發明內容】

[0004] 目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種利用廣播星歷計算GPS衛 星位置的方法。
[0005] 技術方案:為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
[0006] -種利用廣播星歷計算GPS衛星位置的方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟一:計算衛最在軌道平面直角坐標系下的坐標；
[0008] 步驟二:計算其在地固坐標系中的空間直角坐標。
[0009] 所述步驟一包括：
[0010] la:計算衛星運動的平均角速度n，根據開普勒第三定律，利用廣播星歷中給出的 長半軸的平方根λ/Ι計算出參考時刻TOE的平均角速度no,根據廣播星歷中給定的攝動參數 Δη，?*5[|η = η0+Δη;
[0011 ] Ib:根據GNSS時間系統得到歸化時間tk;
[0012] Ic:計算觀測瞬間衛星的平近點角Mk，Mk=MQ+ntk，M Q為廣播星歷給定的參考時刻的 平近點角；
[0013] Id:計算偏近點角
[0014] Ie:計算真近點i (中e為衛星軌道偏 心率；
[0015] If:計算升交距角(^，(!^二乂一^^式中^^為衛星電文給出的近地點角距；
[0016] lg:計算衛星矢徑rk、軌道傾角ik:
[0017]
式中io為廣播星歷軌道平面傾角，idot為廣播星歷軌道傾角 變化率；
[0018] Ih:計算衛星在軌道平面坐標系的坐標：
[0019]
[0020] 步驟二包括：
[0021] 2a:計算觀測瞬間升交點的經度：
[0022]
式中Ω〇為廣播星歷升交點赤經，?為廣播星歷升交點赤經變 化率，COf3為地球自轉速率；
[0023] 2b:計算衛星在地固坐標系中的空間直角坐標：
[0024]
[0025]有益效果:本發明提供的一種利用廣播星歷計算GPS衛星位置的方法，通過廣播星 歷主要參數，來計算衛星在軌道平面直角坐標系下的坐標，再計算地固坐標系中的空間直 角坐標。該算法在利用GPS廣播星歷計算衛星位置的精度方面有了很大的提高，進而也為高 精度的定位和導航等應用提供了很好的前提，提高GPS衛星軌道計算的精確性和實時性。
【具體實施方式】
[0026]
[0027] 一種利用廣播星歷計算GPS衛星位置的方法，包括如下步驟：
[0028]步驟一:計算衛最在軌道平面直角坐標系下的坐標；
[0029] la:計算衛星運動的平均角速度n，根據開普勒第三定律，利用廣播星歷中給出的 長半軸的平方根·>/!計算出參考時刻TOE的平均角速度nQ，根據廣播星歷中給定的攝動參數 Δη，?*5[|η = η0+Δη;
[0030] Ib:根據GNSS時間系統得到歸化時間tk;
[0031] Ic:計算觀測瞬間衛星的平近點角Mk，Mk=Mo+ntk，M()為廣播星歷給定的參考時刻的 平近點角；
[0032] Id:計算偏近點角Ek，Ek=Mk+esinEk，式中e為衛星軌道偏心率；
[0033] Ie:計算真近點角Vk
式中e為衛星軌道偏 心率；
[0034] If:計算升交距角〇k，〇k = Vk+c〇,式中ω為衛星電文給出的近地點角距；
[0035] Ig:計算衛星矢徑rk、軌道傾角ik: \r. = A(\-ecos Et)
[0036] . ，式中io為廣播星歷軌道平面傾角，idot為廣播星歷軌道傾角變
[?. =i{)+id0M. 化率；
[0037] Ih:計算衛星在軌道平面坐標系的坐標：
[0038]
[0039] 步驟二:計算其在地固坐標系中的空間直角坐標。
[0040] 2a:計算觀測瞬間升交點的經度：
[0041 ] Ω, =Dfj + (0-%沁，式中Ω 〇為廣播星歷升交點赤經，?為廣播星歷升交點赤經變 化率，COf3為地球自轉速率；
[0042] 2b:計筧下.星在地固坐標系中的空間官角坐標：
[0043]
[0044] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種利用廣播星歷計算GI^衛星位置的方法，其特征在于:包括如下步驟： 步驟一:計算衛最在軌道平面直角坐標系下的坐標； 步驟二:計算其在地固坐標系中的空間直角坐標。 所述步驟一包括： la:計算衛星運動的平均角速度n，根據開普勒第Ξ定律，利用廣播星歷中給出的長半 軸的平方根^/I計算出參考時刻TOE的平均角速度n日，根據廣播星歷中給定的攝動參數Δn， 得菌Jn = n〇+An; 化:根據GNSS時間系統得到歸化時間tk; Ic:計算觀測瞬間衛星的平近點角Mk，Mk=M〇+ntk，M〇為廣播星歷給定的參考時刻的平近 點角； Id:計算偏近點角E：k，Ek=Mk+esi址k，式中e為衛星軌道偏屯、率； le:計算真近點角Vk，= arctan((-s/l-?sin與）/ (cos寫-句）試中e為衛星軌道偏屯、率； If:計算升交距角Ok, 〇k=Vk+w，式中ω為衛星電文給出的近地點角距； Ig:計算衛星矢徑rk、軌道傾角ik:式中io為廣播星歷軌道平面傾角，idot為廣播星歷軌道傾角變化 率. 比:計算衛星在軌道平面坐標系的坐標：步驟二包括： 2a:計算觀測瞬間升交點的經度： Ωα=Ω〇+(Ω-^Χ，式中Ω〇為廣播星歷升交點赤經，?為廣播星歷升交點赤經變化 率，We為地球自轉速率； 2b:計算衛星在地固坐標系中的空間直角坐標：
【文檔編號】G01S19/37GK105938199SQ201610333172
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】陽媛, 夏鋼, 夏澤宇
【申請人】蘇州銘冠軟件科技有限公司