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卫星导航定位算法与程序设计讲义.pdf
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2020-04-14
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《卫星导航定位算法与程序设计讲义》王坚PDF版本 中国矿业大学 适用通信导航工作了解本行业基本算法 不适合进阶人员
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卫星导航定位
算法与程序设计
王 坚
中国矿业大学
二〇一一年十月
目 录
卫星导航定位 ...................................................................................................... 1
目 录 ................................................................................................................ 2
第 1 章 绪论 ...................................................................................................... 1
1.1 GPS 算法与程序设计 .......................................................................................... 1
1.2 MATLAB ................................................................................................................ 1
1.3 课程目的及内容 ................................................................................................. 3
第 2 章 程序设计基础 ........................................................................................ 4
2.1 程序设计基本思想 ............................................................................................. 4
2.1.1 面向过程程序设计 ................................................................................................. 4
2.1.2 面向对象程序设计 ................................................................................................. 5
2.1.3 面向过程程序设计与面向对象程序设计对比 ..................................................... 6
2.1.4 程序开发过程 ......................................................................................................... 7
2.1.5 MATLAB 程序应用基础 ........................................................................................... 7
2.2 矩阵、变量、运算和表达式 ............................................................................. 8
2.2.1 矩阵的输入 ............................................................................................................. 8
2.2.2 矩阵运算 ................................................................................................................. 9
2.2.3 变量与表达式 ......................................................................................................... 9
2.2.4 矩阵的其他简单运算: .......................................................................................... 10
2.2.5 数组及其运算 ....................................................................................................... 11
2.3 基本数学函数 ................................................................................................... 12
2.4 图形 ................................................................................................................... 12
2.4.1 创建二维图形 ....................................................................................................... 14
2.4.2 subplot 函数 .......................................................................................................... 15
2.4.3 网格和曲面 ........................................................................................................... 16
2.5 符号运算 ........................................................................................................... 18
2.6 语句结构 ........................................................................................................... 20
2.7 MATLAB 函数定义 ............................................................................................. 25
2.8 字符数组和字符串操作 ................................................................................... 28
2.8.1 MATLAB 的字符数组 ............................................................................................. 28
2.8.2 字符串的比较 ....................................................................................................... 29
2.8.3 字符串的归类 ....................................................................................................... 29
2.8.4 字符串的查找与替换 ........................................................................................... 30
2.8.5 字符串运算 ........................................................................................................... 30
2.8.6 一般通用字符串操作 ........................................................................................... 30
2.9 MATLAB 工具箱简介 ......................................................................................... 31
第 3 章 时空基准 .............................................................................................. 32
3.1 时间基准转换 ................................................................................................... 32
3.1.1 时间系统 ............................................................................................................... 32
3.1.2 时间转换 ............................................................................................................... 33
3.1.3 不同时间表示法间的转换 ................................................................................... 35
3.2 坐标转换 ........................................................................................................... 37
3.2.1 常用坐标系 ........................................................................................................... 38
3.2.2 高斯正反算 ........................................................................................................... 40
3.2.3 大地坐标与直角坐标转换 ................................................................................... 43
3.2.4 ECEF2ENU ............................................................................................................... 45
第 4 章 标准格式数据读取 ............................................................................... 48
4.1 RINEX 格式 ......................................................................................................... 48
4.1.1 概述 ....................................................................................................................... 48
4.1.2 RINEX 文件的类型及命名规则 ............................................................................. 49
4.1.3 RINEX 文件的结构 ................................................................................................. 51
4.1.4 RINEX 文件实例 ..................................................................................................... 53
4.2 SP3 格式 ............................................................................................................. 55
4.2.1 概述 ....................................................................................................................... 55
4.2.2 SP3 文件命名规则 ................................................................................................. 55
4.2.3 SP3 文件格式及特点 ............................................................................................. 56
4.2.4 SP3 实例 ................................................................................................................. 56
4.3 重要 MATLAB 函数的使用及讲解 ................................................................... 58
4.3.1 读取 N 导航文件: .............................................................................................. 58
4.3.2 读取 O 数据文件 .................................................................................................. 58
4.3.3 读取 SP3 数据文件 ............................................................................................... 59
4.4 MATLAB 代码读取标准数据的程序结构 ......................................................... 59
第 5 章 卫星坐标计算 ....................................................................................... 61
5.1 开普勒定律 ....................................................................................................... 61
5.2 开普勒轨道参数 ............................................................................................... 62
5.2.1 开普勒轨道参数 ................................................................................................... 62
5.2.2 卫星运动力学方程 ............................................................................................... 63
5.3 卫星轨道计算 ................................................................................................... 65
5.3.1 卫星轨道方程 ....................................................................................................... 65
5.3.2 开普勒方程 ........................................................................................................... 66
5.3.3 卫星坐标计算 ........................................................................................................ 66
5.4 卫星坐标计算算法步骤 ................................................................................... 67
5.4.1 算法 ....................................................................................................................... 67
5.4.2 重要 MATLAB 函数说明 ....................................................................................... 69
5.4.3 重要代码及标注 ................................................................................................... 71
第 6 章 伪距定位及 DOP 值计算 ...................................................................... 74
6.1 引言 ................................................................................................................... 74
6.2 伪距定位 ........................................................................................................... 74
6.3 定位精度因子 DOP 的计算 .............................................................................. 76
6.4 重要 MATLAB 函数说明 ................................................................................... 77
第 7 章 电离层延迟和对流层延迟 .................................................................... 79
7.1 电离层延迟 ....................................................................................................... 79
7.1.1 电离层模型 ........................................................................................................... 79
7.1.2 程序用到的有关函数 ........................................................................................... 82
7.1.3 程序说明 ............................................................................................................... 85
7.1.4 程序完整过程 ....................................................................................................... 86
7.2 对流层延迟 ....................................................................................................... 88
7.2.1 延迟模型 ............................................................................................................... 88
7.2.2 程序 ....................................................................................................................... 89
第 8 章 整周模糊度解算 ................................................................................... 93
8.1 整周模糊度 ....................................................................................................... 93
8.2 Z 变换 ................................................................................................................. 96
8.3 重排列 ............................................................................................................... 97
8.4 搜索 ................................................................................................................... 99
8.5 模糊度搜索空间尺寸的确定 ......................................................................... 100
8.6 程序包使用说明 .............................................................................................. 101
8.6.1 求取浮点解和固定解 .......................................................................................... 101
8.6.2 LAMBDA 可视化程序 ........................................................................................... 103
8.6.3 LAMBDA 程序分解 ............................................................................................... 104
第 9 章 GPS 高程的多项式曲面拟合 ............................................................... 105
9.1 拟合模型 ......................................................................................................... 105
9.2 X,Y 坐标重心化 ............................................................................................. 105
9.3 结果评价 ......................................................................................................... 106
9.4 实例应用 ......................................................................................................... 106
9.5 程序代码及说明 ............................................................................................. 108
第 10 章 GPS 通信协议——NMEA-0183 .......................................................... 114
10.1 NMEA 通信协议 ............................................................................................. 114
10.2 NMEA 通讯协议硬件接口 ............................................................................. 114
10.3 GPS 测量中 NMEA 语句解析 ........................................................................ 115
10.4 NMEA 数据处理中的注意事项 ..................................................................... 118
第 11 章 实验数据模拟 ................................................................................... 120
11.1 加载 GPS 轨道参数 ...................................................................................... 120
11.2 卫星位置的计算 ........................................................................................... 120
11.3 卫星天空分布图的绘制 ............................................................................... 121
11.4 卫星在天空中的运动情况 ........................................................................... 122
11.5 DOP 值的计算 ................................................................................................ 122
第 12 章 TEQC 软件介绍 ................................................................................. 124
12.1 TEQC 功能简介 .............................................................................................. 124
12.2 TEQC 命令介绍 .............................................................................................. 124
12.2.1 RINEX 格式转换 ................................................................................................. 125
12.2.2 数据编辑 ........................................................................................................... 126
12.2.3 质量检核 ........................................................................................................... 129
12.2.4 各历元伪距单点定位计算 ............................................................................... 131
第 13 章 TEQC 处理实例 ................................................................................. 132
13.1 格式转换 ....................................................................................................... 132
13.2 质量检查 ....................................................................................................... 132
13.3 视图文件查看 ............................................................................................... 133
13.4 各历元伪距单点定位计算 ........................................................................... 144
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资源评论
- 陈熙昊2023-07-28这本讲义给出了多种解决问题的思路和方法,具有很强的实用性,值得一读。
- thebestuzi2023-07-28该讲义以简洁的语言讲述复杂的算法原理,使读者能够轻松理解,并能够运用到实践中。
- 莉雯Liwen2023-07-28讲义详实,结合了实际案例,对于理解卫星导航定位原理非常有帮助。
- 图像车间2023-07-28标题为卫星导航定位算法与程序设计讲义.pdf的文件,内容内容丰富,可以满足读者对卫星导航定位算法的不同层次的需求。
- 赵伊辰2023-07-28这本讲义系统地介绍了卫星导航定位算法,内容深入浅出,适合初学者阅读。
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