GPS单点定位算法及实现
摘 要:本文主要介绍了 GPS 卫星轨道坐标计算数学模型,单点定位数学模型,
并根据最小二乘原理,用 C++编写了几个小程序对 GPS 观测数据进行处理,包括
时间转换程序、利用广播星历计算卫星坐标程序和地面点近似坐标计算程序。最
后,选取实例进行计算并进行精度分析。
关键词:GPS;单点定位;坐标计算;精度分析
1引言
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 更在测绘、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。所以, 精确的轨道信息是精密定位的基础。GPS 的卫星星
历按照精度可分为精密星历和广播星历。精密星历是由国际 GPS 服务中心( IGS)
通过 Internet 发布,它的轨道精度可达到 10cm 左右, 足以满足精密定位的需
要。但是精密星历只能在卫星观测的 11d 后获得, 无法为实时定位、导航、气象
等实时性要求很强的应用提供有效的服务。广播星历是通过接收机接收卫星发射
的含有轨道信息的导航电文, 经过解码获得的卫星星历推算得到卫星位置, 可
以实现实时的导航和定位。本程序以 2009 年 11 月 21 日上海跟踪站(SHAO)
的 RINEX 格式广播星历 shao3250.09n 和观测数据 shao3250.09o 为例,取了 200
个连续观测历元,在不同历元求出坐标值,最后求出坐标平差值,对平差值的各
分量作比较。