卫星导航定位程序设计

卫星导航定位程序设计卫星应用工程本科适用第一章概述卫星导航定位程序设计概述课程目的•深入了解、掌握并实现GPS导航定位基本算法–GPS常用数据格式–GPS导航定位常用算法•掌握C/C++程序设计方法–数据结构–编码方法–调试方法卫星导航定位程序设计概述课程内容•C/C++编码标准•基本常数和基本数值算法•有关时间的算法•有关坐标的算法•RINEX和SP3格式数据的读取•GPS卫星位置计算•电离层折射改正算法•对流层折射模型改正算法•伪距定位算法•多普勒测速算法卫星导航定位程序设计概述教学•教学方法：课堂讲授＋实习–课堂讲授－每周3学时–实习－每周4学时•要求–必须参加所有教学过程•考核方法–平时实习成果（30％）–综合成果（40％）–出勤（30％）卫星导航定位程序设计概述参考文献•刘基余等，全球定位系统原理及其应用，测绘出版社，1993。•李征航，空间定位技术及应用，武汉大学讲义，2001。•李洪涛等，GPS应用程序设计，科学出版社，1999。•本课程授课资料。卫星导航定位程序设计补充内容C/C++语言编码标准•C/C++语言编码标准–文件组织•头文件•源文件–编码风格•命名规则•美学原理•注释•常量•变量•类•流控制•其它卫星导航定位程序设计补充内容程序调试•插入调试语句•跟踪–设断点（Breakpoint）–查看内容卫星导航定位程序设计实习题•采用C/C++语言，实现矩阵的加、减和乘法运算，要求每种运算用函数实现。第二章时间算法卫星导航定位程序设计时间算法概述•时间的概念–时间，是过程的意识经验，是动作或事件发生时所经历的过程。–时间还是表示这些动作或事件的连续性的一维。•时间度量的两要素–起点–尺度•时间系统–太阳时、恒星时、力学时、原子时等•时间与卫星导航定位的关系–计算卫星位置、速度–计算卫星到接收机天线之间的距离卫星导航定位程序设计时间算法时间的表示方法(1/2)•历法（日历表示法）–表示方法：年、月、日、时、分、秒。–基础：建立在地球绕日公转、月球绕地公转等–特点：反映季节变化，与日常生活密切相关；非连续，不利于数学表达。•儒略日（JulianDate）–定义：是指从-4712年1月1日（即公元前4713年1月1日）正午开始的天数。–提出：由J.J.Scaliger在1583年提出的，所以该系统的名称源自JuliusScaliger（注意，不是JuliusCaesar）。–特点：连续的，利于数学表达；不直观。卫星导航定位程序设计时间算法时间的表示方法(2/2)•新儒略日（ModifiedJulianDate-MJD）–定义：从儒略日中减去2,400,000.5天来得到，给出的是从1858年11月17日子夜开始的天数。–特点：连续的，利于数学表达，数值比儒略日小。•年积日–定义：从当年1月1日开始的天数。•GPS时–定义：以1980年1月6日子夜为起点，用周数和周内的秒数来表示。卫星导航定位程序设计时间算法时间结构（类）(1/5)•C/C++中有关时间的类型(1/2)–time_t–sturcttm卫星导航定位程序设计时间算法时间结构（类）(2/5)•C/C++中有关时间的类型(2/2)–sturct_timeb卫星导航定位程序设计时间算法时间结构（类）(3/5)•为何要自己定义（实现）时间结构（类）–C/C++所提供的结构（类）无法满足要求，秒为整型–在卫星导航定位中计算卫星位置时，时间至少要求表示到10-6–在卫星导航定位中计算卫星到接收机天线之间的距离时，时间至少要求表示到10-12卫星导航定位程序设计时间算法时间结构（类）(4/5)•自定义时间结构（1）–日历时间适用于卫星导航定位的时间结构－日历时间卫星导航定位程序设计时间算法时间结构（类）(5/5)•自定义时间结构（2）–儒略日适用于卫星导航定位的时间结构－儒略日卫星导航定位程序设计时间算法常用时间算法(1/4)•日历时间与儒略日间的相互转换(1/2)–由日历时间转换到儒略日INT365.25INT30.60011241720981.5JDymDUT21122INTMyYmMMyYmMJDYMDUT其中：如果，则，如果，则，为儒略日，为年，为月，为日，为世界时。表示取实数的整数部分。卫星导航定位程序设计时间算法常用时间算法(2/4)•日历时间与儒略日间的相互转换(2/2)–由儒略日转换到日历时间INT0.51537INT122.1365.25INT365.25.cINT30.600130.60010.5112INT144715710mod0.5,7aJDbacbdebdDbdINTeFRACJDMeeYcINTMNINTJD日月年星期几卫星导航定位程序设计时间算法常用时间算法(3/4)•日历时间与GPS时间间的相互转换–由日历时间转换到GPS时间（两步）•第一步：计算GPS周•第二步：计算一周内的秒数–由GPS时间转换到日历时间（两步）•第一步：由GPS时间转换到儒略日•第二步：由儒略日转换到日历时间2444244.57GPSWEEKINTJD卫星导航定位程序设计时间算法常用时间算法(4/4)•年积日的计算–儒略日转换到年积日•第一步：计算出日历时间•第二步：计算出当年1月1日的儒略日•第三步：两个儒略日求差加1，得出年积日–年积日转换到儒略日•第一步：计算出当年1月1日的儒略日JD1•第二步：年积日加JD1减1得儒略日–GPS时与年积日间的相互转换•参照上面方法进行