GPS卫星运动及定位matlab仿真毕业设计.doc

GPS卫星运动及定位matlab仿真作者姓名：专业班级：指导老师：摘要全球定位系统是具有全球性、全能性、全天候优势的导航定位、定时和测速系统，现在在全球很多领域获得了应用。GPS卫星的定位是一个比较复杂的系统，其包含参数众多，如时间系统、空间坐标系统等。此次设计是针对卫星运动定位的matlab仿真实现，因要求不高，所以对卫星运动做了理想化处理，摄动力对卫星的影响忽略不计（所以为无摄运动），采用开普勒定律及最小二乘法计算其轨道参数，对其运动规律进行简略分析，并使用matlab编程仿真实现了卫星的运功轨道平面、运动动态、可见卫星的分布及利用可见卫星计算出用户位置。通过此次设计，对于GPS卫星有了初步的认识，对于静态单点定位、伪距等相关概念有一定了解。关键字：GPS卫星无摄运动伪距matlab仿真ThemovementandlocationofGPSsatelliteonMATLABAbstract：Globalpositioningsystemisaglobal,versatility,all-weatheradvantageofnavigationandpositioning,timingandspeedsystem,nowtherehasmanyapplicationinmanyfields.GPSsatellitepositioningisacomplexsystem,whichincludesmanyparameters,suchastimeandspacecoordinatessystem.Thisdesignisbasedonthematlabsimulationofsatellitemotionandlocation,becausedemandisnothigh,sotodotheidealizedsatellitemovement,andignorethedisturbedmotion(socallitnon-disturbedmotion).UsingtheKeplerandleast-squaremethodforcalculatingtheparametersoforbitalmotion,forthecharacteristicsofmotiontomakeasimpleanalysis,andusethematlabsimulationtoprogramachievetheorbitalplaneofsatellite,thedynamicmotion,thedistributionofvisiblesatellitesandusingvisiblesatellitestocalculatetheusers’home.ThroughthedesignhaveprimaryunderstandingfortheGPSsatellite,andunderstandingthestaticsingle-point,pseudorangeandsoon.Keywords：GPSsatellitenon-disturbedmotionpseudorangematlabsimulation目录第一章前言11.1课题背景11.2本课题研究的意义和方法21.3GPS前景2第二章GPS测量原理42.1伪距测量的原理42.1.1计算卫星位置52.1.2用户位置的计算52.1.3最小二乘法介绍52.2载波相位测量原理6第三章GPS的坐标、时间系统103.1坐标系统103.1.1天球坐标系103.1.2地球坐标系123.2时间系统133.2.1世界时系统143.2.2原子时系统153.2.3动力学时系统163.2.4协调世界时163.2.5GPS时间系统16第四章卫星运动基本定律及其求解184.1开普勒第一定律184.2开普勒第二定律194.3开普勒第三定律204.4卫星的无摄运动参数204.5真近点角的概念及其求解214.6卫星瞬时位置的求解22第五章GPS的matlab仿真255.1卫星可见性的估算255.2GPS卫星运动的matlab仿真26结论38致谢40参考文献41附录42第一章前言1.1课题背景GPS系统的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统[13]。1973年12月,美国国防部批准它的陆