一种利用广播星历计算gps卫星位置的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，步骤一：计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标；步骤二：计算其在地固坐标系中的空间直角坐标。本发明提供的一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，该算法在利用GPS广播星历计算卫星位置的精度方面有了很大的提高，进而也为高精度的定位和导航等应用提供了很好的前提，提高GPS卫星轨道计算的精确性和实时性。
【专利说明】
一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，属于导航定位技术领域。
【背景技术】
[0002] GPS是美国从20世纪70年代开始研制的，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行 全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。尤其是经过近几年的研 究，GPS在测绘、航空遥感和气象等方面有了新的应用，并以全天候、高精度、自动化、高效益 等显著特点，赢得广大用户的信赖。随着对定位精度要求的不断提高，人们对GPS卫星星历 的精度和实时性提出了越来越高的要求。卫星的星历，是描述有关卫星运动轨道的信息。利 用GPS进行定位，就是根据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料，通过数据处理来确定接 收机的位置及其载体的航行速度。
[0003] 对于GPS的普通用户，GPS卫星的瞬时坐标是通过接收机收到的卫星导航电文中的 广播星历参数推算出来的。GPS接收机收到的广播星历一般每2小时更新一次，为了计算与 观测时刻对应的GPS卫星的瞬时坐标，一般是按照与观测时刻最接近的一组广播星历数据 来推算的。在GPS定位中，需要多次计算卫星的坐标，每次计算卫星坐标都需要占用大量内 存，影响计算速度。因此，如何利用卫星位置数据，来提高卫星坐标计算速度是我们要解决 的重要问题。
【发明内容】
[0004] 目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用广播星历计算GPS卫 星位置的方法。
[0005] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一:计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标；
[0008] 步骤二:计算其在地固坐标系中的空间直角坐标。
[0009] 所述步骤一包括：
[0010] la:计算卫星运动的平均角速度n，根据开普勒第三定律，利用广播星历中给出的 长半轴的平方根λ/Ι计算出参考时刻TOE的平均角速度no,根据广播星历中给定的摄动参数 Δη，?*5[|η = η0+Δη;
[0011 ] Ib:根据GNSS时间系统得到归化时间tk;
[0012] Ic:计算观测瞬间卫星的平近点角Mk，Mk=MQ+ntk，M Q为广播星历给定的参考时刻的 平近点角；
[0013] Id:计算偏近点角
[0014] Ie:计算真近点i (中e为卫星轨道偏 心率；
[0015] If:计算升交距角(^，(!^二乂一^^式中^^为卫星电文给出的近地点角距；
[0016] lg:计算卫星矢径rk、轨道倾角ik:
[0017]
式中io为广播星历轨道平面倾角，idot为广播星历轨道倾角 变化率；
[0018] Ih:计算卫星在轨道平面坐标系的坐标：
[0019]
[0020] 步骤二包括：
[0021] 2a:计算观测瞬间升交点的经度：
[0022]
式中Ω〇为广播星历升交点赤经，?为广播星历升交点赤经变 化率，COf3为地球自转速率；
[0023] 2b:计算卫星在地固坐标系中的空间直角坐标：
[0024]
[0025]有益效果:本发明提供的一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，通过广播星 历主要参数，来计算卫星在轨道平面直角坐标系下的坐标，再计算地固坐标系中的空间直 角坐标。该算法在利用GPS广播星历计算卫星位置的精度方面有了很大的提高，进而也为高 精度的定位和导航等应用提供了很好的前提，提高GPS卫星轨道计算的精确性和实时性。
【具体实施方式】
[0026]
[0027] 一种利用广播星历计算GPS卫星位置的方法，包括如下步骤：
[0028]步骤一:计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标；
[0029] la:计算卫星运动的平均角速度n，根据开普勒第三定律，利用广播星历中给出的 长半轴的平方根·>/!计算出参考时刻TOE的平均角速度nQ，根据广播星历中给定的摄动参数 Δη，?*5[|η = η0+Δη;
[0030] Ib:根据GNSS时间系统得到归化时间tk;
[0031] Ic:计算观测瞬间卫星的平近点角Mk，Mk=Mo+ntk，M()为广播星历给定的参考时刻的 平近点角；
[0032] Id:计算偏近点角Ek，Ek=Mk+esinEk，式中e为卫星轨道偏心率；
[0033] Ie:计算真近点角Vk
式中e为卫星轨道偏 心率；
[0034] If:计算升交距角〇k，〇k = Vk+c〇,式中ω为卫星电文给出的近地点角距；
[0035] Ig:计算卫星矢径rk、轨道倾角ik: \r. = A(\-ecos Et)
[0036] . ，式中io为广播星历轨道平面倾角，idot为广播星历轨道倾角变
[?. =i{)+id0M. 化率；
[0037] Ih:计算卫星在轨道平面坐标系的坐标：
[0038]
[0039] 步骤二:计算其在地固坐标系中的空间直角坐标。
[0040] 2a:计算观测瞬间升交点的经度：
[0041 ] Ω, =Dfj + (0-%沁，式中Ω 〇为广播星历升交点赤经，?为广播星历升交点赤经变 化率，COf3为地球自转速率；
[0042] 2b:计筧下.星在地固坐标系中的空间官角坐标：
[0043]
[0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种利用广播星历计算GI^卫星位置的方法，其特征在于:包括如下步骤： 步骤一:计算卫最在轨道平面直角坐标系下的坐标； 步骤二:计算其在地固坐标系中的空间直角坐标。 所述步骤一包括： la:计算卫星运动的平均角速度n，根据开普勒第Ξ定律，利用广播星历中给出的长半 轴的平方根^/I计算出参考时刻TOE的平均角速度n日，根据广播星历中给定的摄动参数Δn， 得菌Jn = n〇+An; 化:根据GNSS时间系统得到归化时间tk; Ic:计算观测瞬间卫星的平近点角Mk，Mk=M〇+ntk，M〇为广播星历给定的参考时刻的平近 点角； Id:计算偏近点角E：k，Ek=Mk+esi址k，式中e为卫星轨道偏屯、率； le:计算真近点角Vk，= arctan((-s/l-?sin与）/ (cos写-句）试中e为卫星轨道偏屯、率； If:计算升交距角Ok, 〇k=Vk+w，式中ω为卫星电文给出的近地点角距； Ig:计算卫星矢径rk、轨道倾角ik:式中io为广播星历轨道平面倾角，idot为广播星历轨道倾角变化 率. 比:计算卫星在轨道平面坐标系的坐标：步骤二包括： 2a:计算观测瞬间升交点的经度： Ωα=Ω〇+(Ω-^Χ，式中Ω〇为广播星历升交点赤经，?为广播星历升交点赤经变化 率，We为地球自转速率； 2b:计算卫星在地固坐标系中的空间直角坐标：
【文档编号】G01S19/37GK105938199SQ201610333172
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】阳媛, 夏钢, 夏泽宇
【申请人】苏州铭冠软件科技有限公司