?? gps信號(hào)模擬器衛(wèi)星狀態(tài)參數(shù)的算法研究，模擬器，軌道參數(shù)，非球形地球引力，gps-中電網(wǎng).htm
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target=_blank>哈佛結(jié)構(gòu)</A> <A
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target=_blank>運(yùn)算放大器</A> <A
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target=_blank>非結(jié)晶硅太陽電池</A></TD></TR>
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target=_blank>DSP MCU雙核</A> <A
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target=_blank>數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器</A> <A
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target=_blank>MODEM</A></TD></TR>
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target=_blank>專用型DSP</A> <A
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target=_blank>檢波器</A> <A
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target=_blank>通用型DSP</A></TD></TR>
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<DIV align=center>GPS信號(hào)模擬器衛(wèi)星狀態(tài)參數(shù)的算法研究</DIV></TD></TR>
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<DIV align=center>都欣欣 張其善</DIV></TD></TR>
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<TD height=40>
<DIV align=center>(北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院202教研室 北京 100083)</DIV></TD></TR>
<TR class=l12>
<TD>
<P><STRONG><BR>1 軌道參數(shù)的計(jì)算</STRONG></P>
<P>模擬器的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)就是要連續(xù)生成導(dǎo)航電文，包括星歷、歷書和UTC數(shù)據(jù)。其中，通過GPS接收機(jī)接收或從GPS的官方網(wǎng)站上下載得到的歷書和UTC參數(shù)滿足模擬器的設(shè)計(jì)要求，但接收或下載得到的星歷數(shù)據(jù)則需經(jīng)過外推。本節(jié)即利用攝動(dòng)力方程以及拉格朗日行星運(yùn)行方程推導(dǎo)計(jì)算了星歷數(shù)據(jù)中的6個(gè)軌道參數(shù)(a，e，i，Ω，ω，M)，并對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證。</P>
<P><STRONG>1.1 軌道參數(shù)的計(jì)算</STRONG></P>
<TABLE width=675>
<TBODY>
<TR>
<TD>
<DIV align=center><IMG height=173
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width=330></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P>將V在軌道參數(shù)上展開，根據(jù)拉格朗日行星運(yùn)行方程對(duì)其求導(dǎo)，最終可得時(shí)刻歷元t對(duì)應(yīng)的6個(gè)軌道參數(shù)：</P>
<TABLE width=675>
<TBODY>
<TR>
<TD>
<DIV align=center><IMG height=282
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width=300></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P>式中：X(t0)為初始?xì)v元t0對(duì)應(yīng)的X值，其中X∈(a，e，i，Ω，ω，M)；X(t)為仿真歷元t對(duì)應(yīng)的X值；a為橢圓軌道長(zhǎng)半軸；e為橢圓軌道偏心率；i為軌道面傾角；Ω為升交點(diǎn)赤徑；ω為近地點(diǎn)角距；M為平近點(diǎn)角；p=a(1-e2)</P>
<P><IMG height=32
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width=260>為帶，J2擾動(dòng)項(xiàng)的軌道平均角速度</P>
<P>最終，歷元時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的所有星歷數(shù)據(jù)均可通過上述6個(gè)軌道參數(shù)計(jì)算得到。</P>
<P><STRONG>1.2 仿真驗(yàn)證</STRONG></P>
<P>圖1為從IGS網(wǎng)站下載得到的2005-4-20，0：0：0.00歷元時(shí)刻的RINEX格式的星歷文件，設(shè)定用戶接收機(jī)位置(經(jīng)度、緯度、高程)為(113°19′00″E、39°00′08″N、100
m)，各軌道面相對(duì)赤道平面約為55°傾角。</P>
<TABLE width=675>
<TBODY>
<TR>
<TD>
<DIV align=center><IMG height=153
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width=300></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P>通過推導(dǎo)計(jì)算圖3中所有參數(shù)，可以得到不同軌道面的GPS星座分布圖、衛(wèi)星地跡隨時(shí)間的變化規(guī)律和GDOP值，上述3組仿真結(jié)果證明外推得到的衛(wèi)星軌道參數(shù)符合模擬器的性能要求。</P>
<P><STRONG>1.3 GPS星座分布圖</STRONG></P>
<P>圖2為歷元時(shí)刻2005-4-20，0：00：0.00的軌道參數(shù)對(duì)應(yīng)的GPS衛(wèi)星星座分布圖。該圖表明，6個(gè)軌道面以60°間隔均勻分布，每個(gè)軌道平面上以90°間隔均勻分布4顆工作衛(wèi)星。從而外推得到的衛(wèi)星星座分布符合真實(shí)GPS衛(wèi)星星座分布。</P>
<P>圖3為外推得到的1號(hào)衛(wèi)星的仰角(實(shí)線)和方位角(虛線)在24 h內(nèi)隨時(shí)間的變化規(guī)律。由圖可知，1號(hào)衛(wèi)星的運(yùn)行周期為11
h58″，地面觀察者可以在第二天提前4′在地球上同一地點(diǎn)看到同樣一顆衛(wèi)星。</P>
<P>這里僅圖示了一顆工作衛(wèi)星仰角和方位角的變化規(guī)律，其他工作衛(wèi)星的仰角和方位角也符合同樣的變化規(guī)律。如圖所示，外推確定的衛(wèi)星的仰角和方位角隨時(shí)間的變化規(guī)律與真實(shí)GPS衛(wèi)星變化規(guī)律相符。</P>
<P>圖4為外推得到的星座分布的GDOP值。在該仿真過程中，每隔1 800
s計(jì)算一組軌道參數(shù)，所得GDOP值在1.5和5之間。因此，外推得到的軌道參數(shù)對(duì)GPS接收機(jī)可用。</P>
<P>綜上，外推得到的6個(gè)軌道參數(shù)確定的衛(wèi)星星座分布及變化規(guī)律符合真實(shí)GPS衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律，其計(jì)算方法滿足GPS信號(hào)模擬器的設(shè)計(jì)及性能要求。</P>
<TABLE width=675>
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<TR>
<TD>
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<P><STRONG>2 結(jié) 論</STRONG></P>
<P>通過對(duì)作用在GPS衛(wèi)星上的地球中心引力以及主要攝動(dòng)力進(jìn)行分析，本文給出了GPS衛(wèi)星6個(gè)軌道參數(shù)的外推計(jì)算方法。最后通過仿真計(jì)算，說明了計(jì)算得到的衛(wèi)星軌道參數(shù)滿足模擬器的設(shè)計(jì)及性能要求。<BR></P></TD></TR>
<TR>
<TD> </TD></TR>
<TR>
<TD>
<DIV
align=center>本文摘自《電子測(cè)量技術(shù)》</DIV></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE>
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href="http://www.eccn.com/about/gywm.asp" target=_blank>關(guān)于我們
</A> <FONT color=#ffffff>|</FONT> <A class=white
href="http://www.eccn.com/about/nav.asp" target=_blank>網(wǎng)站導(dǎo)航
</A> <FONT color=#ffffff>|</FONT> <A class=white
href="http://www.eccn.com/about/ggzs.asp" target=_blank>廣告招商
</A> <FONT color=#ffffff>|</FONT> <A class=white
href="http://www.eccn.com/about/lxff.asp" target=_blank>聯(lián)系方法</A>
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href="http://www.eccn.com/about/zjlt.asp" target=_blank>專家約稿</A><FONT
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<TD align=middle height=22><A href="http://www.eccn.com/icp.asp"
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<TD align=middle height=20><FONT class=eng>Copyright © 2000-2009
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<TD align=middle height=20><B>Tel: 010-82888222, 0755-83243191</B></TD></TR>
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<TD align=middle height=18><B>Fax: 010-82888220,
0755-83243291</B></TD></TR></TBODY></TABLE></BODY></HTML>
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