vnb2c.com
22-06-2011, 23:55
Từ GPS ephemerides để ECEF vị trí vệ tinh
Ephemerides vệ tinh GPS được phát sóng cho người sử dụng như là một phần của tín hiệu GPS trong các thông báo điều hướng. Họ được tính toán bằng cách dự đoán quỹ đạo chuyển tiếp trên cơ sở phù hợp-đường cong 4 đến 6 giờ các dữ liệu quỹ đạo thực sự. GPS phát sóng ephemerides là chính xác đến khoảng 10 m. Chúng bao gồm các thông số sau:
t oe: kỷ nguyên của tham chiếu của ephemerides trong vài giây trong tuần GPS hiện hành. Đây là trung tâm của khoảng hơn mà Lịch thiên văn là hợp lệ.
0 m, D n, e, sqrt (a), W 0, 0 i, w 0: các yếu tố quỹ đạo (= Keplerian thông số) tại t oe.
W dot, idot: tỷ lệ thăng thiên phải và góc nghiêng.
C w c C w s C rc C rs C ic C là: hiệu chỉnh hệ số để đối số của cận điểm, bán kính quỹ đạo và độ nghiêng cho các nhiễu loạn gây ra bởi các biến thể trong trường hấp dẫn của trái đất, áp suất bức xạ mặt trời, và thu hút từ mặt trời và mặt trăng.
Phân công:
1. Viết chương trình để chuyển đổi ephemerides đưa ra trong một tập tin RINEX chuyển hướng thành một hệ thống phối hợp ECEF. Input file = epgga2.010:
· Viết một chức năng để đọc các tập tin phát sóng Lịch thiên văn. Chức năng này sẽ trả về một ma trận với 17 dòng (các thông số cần thiết sau này trong các tính toán) và cột như nhiều như có ephemerides. Bạn sẽ cần 17 thông số sau:
svprn
PRN số vệ tinh
Mo
có nghĩa là bất thường
roota
sqrt (bán trục lớn)
deltan
biến thể của vận tốc góc có nghĩa là
ECC
người kỳ dị
omega0
đối số của cận điểm
cuc, cus, CRC, CRS, cic, cis
hệ số hiệu chỉnh
i0
nghiêng
idot
tỷ lệ độ nghiêng
Omega0
phải thăng thiên
Omegadot
tỷ lệ quyền thăng thiên
ngón chân
thời gian của Lịch thiên văn
Các cuộc gọi đến chức năng mà có thể như sau:
Eph = read_rinexn ('epgga2.010');
· Viết một chức năng để chuyển đổi các ma trận ephemerides (đầu ra của chức năng trước đó) cho một vệ tinh được đưa ra tại một thời điểm nhất định (tức là 3 đối số đầu vào). Chức năng này nên trả lại tương ứng X, Y, Z tọa độ trong ECEF khung, ví dụ:
[X, Y, Z] = get_satpos (t, sv, Eph);
Một thuật toán có thể được đưa ra dưới đây, cùng với các công thức mà cung cấp cho các giá trị cho W, w, i, E, r, và v cần thiết trong các phương trình trên:
1. Trích xuất các thông số cần thiết từ các tập tin GPS ephemerides phát sóng. Lưu ý rằng RINEX chuyển hướng tập tin cung cấp thông tin mỗi 2 giờ mà thôi. Vì vậy, trước tiên bạn cần phải tìm ra thời gian chính xác của thiên văn (t oe) trong tập tin điều hướng cho thời gian mà bạn cần để ngoại suy các vị trí vệ tinh (t dữ liệu).
2. Tính toán các thông số cơ bản tại thời điểm t dữ liệu yêu cầu:
Thời gian trôi qua kể từ khi t oe:
Có nghĩa là bất thường tại t:
Lặp đi lặp lại giải pháp cho E: (Sử dụng giải pháp lặp đi lặp lại)
True bất thường v:
3. Chính xác cho nhiễu loạn quỹ đạo:
Đối số của cận điểm:
Radial khoảng cách:
Độ nghiêng:
4. Tính thăng thiên quyền, chiếm quay của trái đất (w e = có nghĩa là vận tốc của trái đất góc cạnh) và các biến của W (= W chấm):
5. Chuyển đổi vị trí quỹ đạo vệ tinh từ khung để ECEF khung:
Viết vị trí vệ tinh trong khung quỹ đạo:
Xây dựng ma trận quay để ECEF khung:
Áp dụng luân phiên:
6. Kiểm tra chương trình của bạn. Sử dụng giá trị từ các tập tin igs11484.sp3 sp3 là "sự thật mặt đất":
t = 346500 và sv = 31 Þ X = 11660,379642, Y = 11313,211213, Z =- 21326,822815
2. Tính toán ECEF tọa độ cho 31 vệ tinh mỗi 15 phút và so sánh với các tọa độ được đưa ra trong các tập tin tương ứng sp3 (IGS chính xác quỹ đạo).
· Viết một chức năng trích xuất các vị trí XYZ của 'sv' một vệ tinh từ một file sp3 và trả về vị trí đó:
[XX, YS, ZS, Ts] = read_sp3 (sp3file, sv);
· Tính toán vị trí 3-D còn lại = vector khác biệt giữa sp3 và phát sóng vị trí XYZ. Lô chỉ tiêu vector này như là một hàm của thời gian cho vệ tinh 31.
3. Bình luận về sự khác biệt giữa 2 quỹ đạo.
Mô tả của định dạng file RINEX điều hướng.
+------------------------------------------------- ---------------------------+
| BẢNG A4 |
| GPS NAVIGATION THÔNG ĐIỆP FILE - DATA GHI DESCRIPTION |
+--------------------+---------------------------- --------------+------------+
| Obs. GHI | Mô tả | FORMAT |
+--------------------+---------------------------- --------------+------------+
| PRN / EPOCH / SV CLK | - PRN số vệ tinh | I2, |
| | - Đại Kỷ Nguyên: Toc - Thời gian của đồng hồ | |
| | năm (2 chữ số, đệm với 0 | |
| | nếu cần thiết) | 1X, I2.2, |
| | tháng | 1X, I2, |
| | ngày | 1X, I2, |
| | giờ | 1X, I2, |
| | phút
Mình có post kèm công thức nhưng ko hiển thị đc, các bạn vào đây tham khảo nhé: http://amm.vn/news.php?item=thuat-toan-ung-dung-gps-9
Ví dụ, phương pháp tính toán tham khảo tại đây: http://amm.vn/news.php?item=mot-so-thuat-toan-va-lap-trinh-phan-mem-he-thong-ung-dung-gps-10
Ephemerides vệ tinh GPS được phát sóng cho người sử dụng như là một phần của tín hiệu GPS trong các thông báo điều hướng. Họ được tính toán bằng cách dự đoán quỹ đạo chuyển tiếp trên cơ sở phù hợp-đường cong 4 đến 6 giờ các dữ liệu quỹ đạo thực sự. GPS phát sóng ephemerides là chính xác đến khoảng 10 m. Chúng bao gồm các thông số sau:
t oe: kỷ nguyên của tham chiếu của ephemerides trong vài giây trong tuần GPS hiện hành. Đây là trung tâm của khoảng hơn mà Lịch thiên văn là hợp lệ.
0 m, D n, e, sqrt (a), W 0, 0 i, w 0: các yếu tố quỹ đạo (= Keplerian thông số) tại t oe.
W dot, idot: tỷ lệ thăng thiên phải và góc nghiêng.
C w c C w s C rc C rs C ic C là: hiệu chỉnh hệ số để đối số của cận điểm, bán kính quỹ đạo và độ nghiêng cho các nhiễu loạn gây ra bởi các biến thể trong trường hấp dẫn của trái đất, áp suất bức xạ mặt trời, và thu hút từ mặt trời và mặt trăng.
Phân công:
1. Viết chương trình để chuyển đổi ephemerides đưa ra trong một tập tin RINEX chuyển hướng thành một hệ thống phối hợp ECEF. Input file = epgga2.010:
· Viết một chức năng để đọc các tập tin phát sóng Lịch thiên văn. Chức năng này sẽ trả về một ma trận với 17 dòng (các thông số cần thiết sau này trong các tính toán) và cột như nhiều như có ephemerides. Bạn sẽ cần 17 thông số sau:
svprn
PRN số vệ tinh
Mo
có nghĩa là bất thường
roota
sqrt (bán trục lớn)
deltan
biến thể của vận tốc góc có nghĩa là
ECC
người kỳ dị
omega0
đối số của cận điểm
cuc, cus, CRC, CRS, cic, cis
hệ số hiệu chỉnh
i0
nghiêng
idot
tỷ lệ độ nghiêng
Omega0
phải thăng thiên
Omegadot
tỷ lệ quyền thăng thiên
ngón chân
thời gian của Lịch thiên văn
Các cuộc gọi đến chức năng mà có thể như sau:
Eph = read_rinexn ('epgga2.010');
· Viết một chức năng để chuyển đổi các ma trận ephemerides (đầu ra của chức năng trước đó) cho một vệ tinh được đưa ra tại một thời điểm nhất định (tức là 3 đối số đầu vào). Chức năng này nên trả lại tương ứng X, Y, Z tọa độ trong ECEF khung, ví dụ:
[X, Y, Z] = get_satpos (t, sv, Eph);
Một thuật toán có thể được đưa ra dưới đây, cùng với các công thức mà cung cấp cho các giá trị cho W, w, i, E, r, và v cần thiết trong các phương trình trên:
1. Trích xuất các thông số cần thiết từ các tập tin GPS ephemerides phát sóng. Lưu ý rằng RINEX chuyển hướng tập tin cung cấp thông tin mỗi 2 giờ mà thôi. Vì vậy, trước tiên bạn cần phải tìm ra thời gian chính xác của thiên văn (t oe) trong tập tin điều hướng cho thời gian mà bạn cần để ngoại suy các vị trí vệ tinh (t dữ liệu).
2. Tính toán các thông số cơ bản tại thời điểm t dữ liệu yêu cầu:
Thời gian trôi qua kể từ khi t oe:
Có nghĩa là bất thường tại t:
Lặp đi lặp lại giải pháp cho E: (Sử dụng giải pháp lặp đi lặp lại)
True bất thường v:
3. Chính xác cho nhiễu loạn quỹ đạo:
Đối số của cận điểm:
Radial khoảng cách:
Độ nghiêng:
4. Tính thăng thiên quyền, chiếm quay của trái đất (w e = có nghĩa là vận tốc của trái đất góc cạnh) và các biến của W (= W chấm):
5. Chuyển đổi vị trí quỹ đạo vệ tinh từ khung để ECEF khung:
Viết vị trí vệ tinh trong khung quỹ đạo:
Xây dựng ma trận quay để ECEF khung:
Áp dụng luân phiên:
6. Kiểm tra chương trình của bạn. Sử dụng giá trị từ các tập tin igs11484.sp3 sp3 là "sự thật mặt đất":
t = 346500 và sv = 31 Þ X = 11660,379642, Y = 11313,211213, Z =- 21326,822815
2. Tính toán ECEF tọa độ cho 31 vệ tinh mỗi 15 phút và so sánh với các tọa độ được đưa ra trong các tập tin tương ứng sp3 (IGS chính xác quỹ đạo).
· Viết một chức năng trích xuất các vị trí XYZ của 'sv' một vệ tinh từ một file sp3 và trả về vị trí đó:
[XX, YS, ZS, Ts] = read_sp3 (sp3file, sv);
· Tính toán vị trí 3-D còn lại = vector khác biệt giữa sp3 và phát sóng vị trí XYZ. Lô chỉ tiêu vector này như là một hàm của thời gian cho vệ tinh 31.
3. Bình luận về sự khác biệt giữa 2 quỹ đạo.
Mô tả của định dạng file RINEX điều hướng.
+------------------------------------------------- ---------------------------+
| BẢNG A4 |
| GPS NAVIGATION THÔNG ĐIỆP FILE - DATA GHI DESCRIPTION |
+--------------------+---------------------------- --------------+------------+
| Obs. GHI | Mô tả | FORMAT |
+--------------------+---------------------------- --------------+------------+
| PRN / EPOCH / SV CLK | - PRN số vệ tinh | I2, |
| | - Đại Kỷ Nguyên: Toc - Thời gian của đồng hồ | |
| | năm (2 chữ số, đệm với 0 | |
| | nếu cần thiết) | 1X, I2.2, |
| | tháng | 1X, I2, |
| | ngày | 1X, I2, |
| | giờ | 1X, I2, |
| | phút
Mình có post kèm công thức nhưng ko hiển thị đc, các bạn vào đây tham khảo nhé: http://amm.vn/news.php?item=thuat-toan-ung-dung-gps-9
Ví dụ, phương pháp tính toán tham khảo tại đây: http://amm.vn/news.php?item=mot-so-thuat-toan-va-lap-trinh-phan-mem-he-thong-ung-dung-gps-10