GPS伪距单点定位

GPS伪距单点定位目录CONTENTS整体综述ResearchBackground01数据读取MainFunction02坐标转换DesigningScheme04卡尔曼滤波Chart05时间转换PerformanceAnalysis03整体综述3①RINEX文件读取（导航和观测文件）③计算卫星位置和进行校正④进行卡尔曼滤波处理后输出结果。②坐标转换和时间转换卫星数据4•RINEX(ReceiverIndependentExchangefromat，与接收机无关的交换格式)是一种GPS测量应用中普遍采用的数据格式。一般来说，GPS接收机传输到电脑上的数据是以二进制文件的形式进行存储，此方法有存储效率高，各类信息全的优点。但是，不同厂商或不同型号接收机数据格式不同，无法相互识别。RINEX格式文件就是这样的背景下，为方便进行各类GPS二进制数据间的转换和传输而产生的。•RINEX从开始的1.0，到2.0，最新的版本是RINEX3.01。下面介绍的内容主要介绍RINEX第二版RINEX由来卫星数据5在RINEX格式的第2版中定义了6种不同类型的数据文件,它们分别是：1、观测值文件(O文件，存放GNSS观测值)；2、导航电文文件(N文件，存放GNSS卫星导航电文)；3、气象数据文件(M文件，存放在测站处所测定的气象数据)；4、GLONASS导航电文文件(G文件，存放GLONASS卫星导航电文)；5、GEO导航电文文件(H文件，存放在增强系统中搭载有类GPS信182号发生器的地球同步卫星(GEO)的导航电文)；6、卫星和接收机钟文件(C文件，存放卫星和接收机时钟信息)；比较常见的是O、N、M三种文件，O、N两种文件在进行数据处理分析时通常是必须的。文件类型卫星数据6RINEX文件有严格的文件结构和格式。分为两个部分，文件头（HEADER）和数据记录。每行不得超过80个字符，前60个字符为实际内容，后20个为内容标签。1.GPS导航电文文件（N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。RINEX2格式的广播星历文件如表1-1所示。2.观测文件（O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，如表1-3所示。文件结构卫星数据7图1-1RINEX格式观测值文件的结构卫星数据82NAVIGATIONDATARINEXVERSION/TYPEEPHTORNXVersion1.0929-NOV-9521:05PGM/RUNBY/DATE.1676D-07.2235D-07-.1192D-06-.1192D-06IONALPHA.1208D+06.1310D-07-.1310D+06-.1966D+06IONBETA.133179128170D-06.107469588780D-1255296039DELTA-UTC:A0,A1,T,W10LEAPSECONDSENDOFHEADER9941021800.0-0.103851780295D-04-0.909494701773D-120.000000000000D+000.720000000000D+020.106062500000D+030.476841277575D-080.132076112444D+010.548548996449D-050.312971079256D-020.747293233871D-050.515371790504D+040.460800000000D+060.558793544769D-07-0.229012694900D+01-0.130385160446D-070.950477774712D+000.229593750000D+03-0.491558992251D+00-0.819034084998D-080.233938313166D-090.100000000000D+010.771000000000D+030.000000000000D+000.700000000000D+010.000000000000D+000.139698386192D-080.328000000000D+030.000000000000D+0017941021800.0-0.635907053947D-04-0.909494701773D-120.000000000000D+000.228000000000D+030.167187500000D+020.424946255961D-080.104717256943D+010.566244125366D-060.790101150051D-020.883266329765D-050.515369790649D+040.460800000000D+060.279396772385D-070.925235566518D+00-0.203028321266D-060.970438658460D+000.214781250000D+030.199825790573D+01-0.789747200969D-080.404659722397D-090.100000000000D+010.771000000000D+030.000000000000D+000.700000000000D+010.000000000000D+000.139698386192D-080.484000000000D+030.000000000000D+00表1-1RINEX2格式的广播星历文件RINEX版本号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。表示结束电离层改正参数给出了GPST与UTC之间的跳秒数每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)。对应量的含义如表1-2表1-2RINEX2格式广播星历数据含义导航数据9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，“NAVIGATIONDATA”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“ENDOFHEADER”表示结束，表头结束有时也用空行表示。表头中注解为“IONALPHA”和“IONBETA”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“LEAPSECONDS”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)。10表中：af0～卫星钟差常数项，时秒；af1～卫星钟差漂移项，时秒/时秒；af2～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；M0～参考时刻的平近点角，弧度；e～扁心率；A～长半轴的平方根，米12/；0～参考时刻升交点赤经，弧度；i0～参考时刻轨道倾角，弧度；～近地点角距，弧度；～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C20(J2)引起)，弧度/时秒；Cuc～在星历参考时刻toe在轨道延迹方向上周期改正余弦项的振幅，弧度；Cus～在星历参考时刻toe在轨道延迹方向上周期改正正弦项的振幅，弧度；Crc～在星历参考时刻toe在轨道径向方向上周期改正余弦项的振幅，米；Crs～在星历参考时刻toe在轨道径向方向上周期改正正弦项的振幅，米；Cic～在星历参考时刻toe轨道倾角(近似于法向)周期改正余弦项的振幅，弧度；Cis～在星历参考时刻toe轨道倾角(近似于法向)周期改正正弦项的振幅，弧度；toe～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；cfllg2～l2上存在哪些码指示；weekno～GPS星期数；pfllg2～l2上P码伪距指示；svacc～本广播星历精度指标，米；svhlth～卫星是否健康指标；tgd～电离层群延迟改正参数，时秒；aodc～卫星钟数据年龄;ttm～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。导航数据11导航数据12采用的是上海跟踪站（shao）2011年7月20号7：59的数据，其中有172个广播星历。观测数据132OBSERVATIONDATAGPSRINEXVERSION/TYPETB2RNXxxxxxxxxxxxx95-07-2022:20:20PGM/RUNBY/DATETurboSIIrinexformatterVersion:95.5.19COMMENTMODE:STATICCOMMENTCOMMENT1MARKERNAMEWANOBSERVER/AGENCY153575902TURBOSIIProductionunitREC#/TYPE/VERS153575902TURBOSIIANT#/TYPE-2852389.22614650364.54533293350.3434APPROXPOSITIONXYZ0.11200.00000.0000ANTENNA:DELTAH/E/NOriginalslantheight(m):0.1120COMMENT11WAVELENGTHFACTL1/25C1L1L2D1P2#/TYPESOFOBSERVENDOFHEADER957190210.000000005272815311921805891.33516-0.287160.077130.0000021805895.0851323733969.59714-0.193140.669120.0000023733973.1671220746137.257190.017190.542160.0000020746140.9941620903455.21318-0.280180.994140.0000020903458.4121420681238.04917-0.32817-0.256100.0000020681238.049109571902130.000000005272815311921794932.63606-57587.90306-44873.386020.0000021794935.7650223750223.7390485421.7960466563.218010.0000023750225.6040120736273.69909-51834.40309-40389.904050.0000020736277.7170520913805.2350854389.6780842382.775040.0000020913808.9330420682314.764074906.193073823.007000.0000020682314.76400表1-3RINEX2格式的观测数据文件接收机号码、类型、版本天线号码、类型天线L1相位中心与点位的关系(向上、向东、向北的偏离量)观测值种类数及观测值类型注解行是观测各历元的观测数据，每历元数据由一个历元时间行和多个观测数据行组成，每个历元时间行的内容为：年，月，日，时，分，秒，质量标记，卫星数，卫星号码，卫星号码，...，钟差测站近似坐标观测数据14与广播星历表一样，观测文件也有一个表头，表头也以“ENDOFHEADER”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。表头结束后，是观测各历元的观测数据，每历元数据由一个历元时间行和多个观测数据行组成，每个历元时间行的内容为：年，