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gps卫星轨道计算和GPS观测量
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更新于2023-03-03
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接收机在观测相位和伪距数据的同时,还将广播星历和预报星历记录下来。接收GPS信号还能获取纳秒级精度的时间基准信号。 由于接收机的型号很多,厂商设计的数据格式各不相同,国际上为了能统一使用不同接收机的数据,
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一.
GPS
观测量
接收机在观测相位和伪距数据的同时,还将广播星历和预报星历记录下来。接收
GPS
信号还能获取纳秒级精
度的时间基准信号。
由于接收机的型号很多,厂商设计的数据格式各不相同,国际上为了能统一使用不同接收机的数据,设计了一
种与接收机无关的
RINEX(The Receiver Independent Exchange Format)
格式,目前已使用
2
号版本。下面分别介绍
RINEX 2
格式的广播星历文件、观测数据文件、和地面气象数据文件。
RINEX 2
格式的
GPS
数据文件的命名规则为:
ssssdddf yyt.
其中: ~以
4
个字节表示的台站名;
~文件中第一组数据观测时间的年积日
(
例如:
1
月
1
日为
001
,
2
月
2
日为
032)
;
~该站该日收到的某类文件的顺序号,
0
表示只有一个;
~以两位数表示的年
(
例如:
96
表示
1996
年
)
;
~文件种类:
~观测数据文件;
~广播星历文件;
~地面气象数据文件。
为了便于交流,
RINEX 2
格式的
GPS
数据文件均以①无带标;②
ASCII
码;③每个记录长度为
80
个字符,块大小
为
8000
;录制在磁带上,磁带上的第一个文件是全部文件的目录。但目前国际上的
IGS
等组织是通过通讯方式
(Internet
网
)
,来快速地提取全球
GPS
长年观测站数据的,并将数据存在大型计算机中,使用着可通过
Internet
网任
意提取。
应注意,在
RINEX 2
格式的
GPS
数据中,时间均以
GPST
计,即与
UTC
要差一个整数跳秒数。
⒈
广播星历文件
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。
RINEX 2
格式的广播星历文件如下表
2.1.1
所示,作
为例子,表中给出了
PRN9
和
PRN17
两颗卫星的广播星历数据,
PRN
表示
GPS
卫星的伪随机编号号码,
GPS
卫星在
有些场合采用美国航空与航天局
NASA(National Aeronautics and Space Administration)
的编号。
表
2.1.1 RINEX 2
格式的广播星历文件
2 NAVIGATION DATA RINEX VERSION / TYPE
EPHTORNX Version 1.09 29-NOV-95 21:05 PGM / RUN BY / DATE
.1676D-07 .2235D-07 -.1192D-06 -.1192D-06 ION ALPHA
.1208D+06 .1310D-07 -.1310D+06 -.1966D+06 ION BETA
.133179128170D-06 .107469588780D-12 552960 39 DELTA-UTC: A0,A1,T,W
10 LEAP SECONDS
END OF HEADER
9 94 10 21 8 0 0.0-0.103851780295D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+00
0.720000000000D+02 0.106062500000D+03 0.476841277575D-08 0.132076112444D+01
0.548548996449D-05 0.312971079256D-02 0.747293233871D-05 0.515371790504D+04
0.460800000000D+06 0.558793544769D-07-0.229012694900D+01-0.130385160446D-07
0.950477774712D+00 0.229593750000D+03-0.491558992251D+00-0.819034084998D-08
0.233938313166D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+00
0.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.328000000000D+03
0.000000000000D+00
17 94 10 21 8 0 0.0-0.635907053947D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+00
0.228000000000D+03 0.167187500000D+02 0.424946255961D-08 0.104717256943D+01
0.566244125366D-06 0.790101150051D-02 0.883266329765D-05 0.515369790649D+04
0.460800000000D+06 0.279396772385D-07 0.925235566518D+00-0.203028321266D-06
0.970438658460D+00 0.214781250000D+03 0.199825790573D+01-0.789747200969D-08
0.404659722397D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+00
0.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.484000000000D+03
0.000000000000D+00
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,
“
NAVIGATION DATA
”
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“
END OF HEADER
”
表示结束,表头结束有时也用空行表示。表头中注解为“
ION ALPHA
”
和“
ION BETA
”
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“
LEAP SECONDS
”
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
)
。如表
2.1.1
中的第八行至第十五行是卫星
PRN9
的广播星历,对应量的含义如表
2.1.2
。
表
2.1.2 RINEX 2
格式广播星历数据含义
卫星
PRN
号,年,月,日,时,分,秒, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
, , ,
表中:
~卫星钟差常数项,时秒;
~卫星钟差漂移项,时秒
/
时秒;
~卫星钟差漂移速率项,时秒
/
时秒 ;
~平近点角的长期变化
(
近地点参数
)
,弧度
/
时秒;
~参考时刻的平近点角,弧度;
~扁心率;
~长半轴的平方根,米 ;
~参考时刻升交点赤经,弧度;
~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
( )
引起
)
,弧度
/
时秒;
~在星历参考时刻 在轨道延迹方向上周期改正余弦项的振幅,弧度;
~在星历参考时刻 在轨道延迹方向上周期改正正弦项的振幅,弧度;
~在星历参考时刻 在轨道径向方向上周期改正余弦项的振幅,米;
~在星历参考时刻 在轨道径向方向上周期改正正弦项的振幅,米;
~在星历参考时刻 轨道倾角
(
近似于法向
)
周期改正余弦项的振幅,弧度;
~在星历参考时刻 轨道倾角
(
近似于法向
)
周期改正正弦项的振幅,弧度;
~星历参考时刻
(
星期中的秒数
)
,秒;
~星历数据的年龄;
~轨道倾角变化率,弧度
/
时秒;
~ 上存在哪些码指示;
~
GPS
星期数;
~ 上
P
码伪距指示;
~本广播星历精度指标,米;
~卫星是否健康指标;
~电离层群延迟改正参数,时秒;
~卫星钟数据年龄
;
~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。
⒉
观测文件
接收机测得的相位和伪距观测值均记录在观测文件中,下表
2.1.3
是例子文件,共有
2
个历元的观测数据。
表
2.1.3 RINEX 2
格式的观测数据文件
2 OBSERVATION DATA GPS RINEX VERSION / TYPE
TB2RNX xxxxxxxxxxxx 95-07-20 22:20:20 PGM / RUN BY / DATE
Turbo SII rinex formatter Version: 95.5.19 COMMENT
MODE : STATIC COMMENT
COMMENT
1 MARKER NAME
WAN OBSERVER / AGENCY
153575902 TURBO SII Production unit REC # / TYPE / VERS
153575902 TURBO SII ANT # / TYPE
-2852389.2261 4650364.5453 3293350.3434 APPROX POSITION XYZ
0.1120 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N Original slant height(m) :
0.1120 COMMENT
1 1 WAVELENGTH FACT L1/2
5 C1 L1 L2 D1 P2 # / TYPES OF OBSERV
END OF HEADER
95 7 19 0 21 0.0000000 0 5 27 28 15 31 19
21805891.33516 -0.28716 0.07713 0.00000 21805895.08513
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