计算与测定 GNSS 卫星位置
【任务概述】
利用卫星进行导航和定位，就是根据已知的卫星轨道参数计 GNSS
算出卫星瞬时位置，通过观测和数据处理，确定接收机的位置和载体
的运动速度。所以，获取准确的卫星轨道参数，计算出卫星在观测瞬
间的位置，是导航定位的基础。因为系统坐标系统采 GNSS GNSS
用坐标系统。为了计算卫星在大地坐标系中的位 -84 WGSWGS-84
置，首先需要计算卫星在其轨道平面内的位置。此时定义：原点与地
心相重合，轴指向升交点，轴在轨道平面内垂直于轴，我们 x x M y
称其为轨道平面直角坐标系，它是一种过渡性的坐标系。再进行坐标
系的转换，将卫星在其轨道的坐标转换到地面直角坐标系下。
【学习目标】
（）知识目标：星历文件的获取方法有哪些？了解星历文件的构②1①
成？明确卫星星历参数，及计算公式推导过程。③
（）技能目标：如何打开星历文件；如何读取星历文件，并将参数②2①
赋值到变量中；如何计算卫星位置。③
【教学内容】
一、导航原理 GPS
卫星导航，就是用卫星发送的导航定位信号引导运载体从 GPSGPS
一个地点航行到另一个地点的过程。航行的意思；也就是确定航行体
运动到什么地方和向何方向运动的意思。要使飞机、舰船、车辆等运
的位置之外，务。除了起始点和目标定的航行任预工具成功地完成所载
主要的就是必须知道航行体所处的即时位置。因为只有确定了即时位
置才能考虑怎样到达下一目的地的问题；如果连自己已经到了什么地
方和以后该到什么地方也不知道的话，那就无从谈起完成预定航行任
务的问题。由此可见，导航的首要问题就是确定航行体的即时位置。
另外，为现代载体提供精确的导航信息，还需要测定载体的瞬时速度，
精确的时间，运动裁体的姿态等状态参数，进而导引该运动载体准”“
确地驶向预定的后续位置。由此可见，导航是一种广义的动态定位。
卫星所发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的空间 GPS
信息资源；陆地、海洋和空间的广大用户，只要持有一种能够接收、跟
踪、变换和测量信号的接收机，就可以全天候和全球性地测量运 GPS
动栽体的七维状态参数三维坐标、三维速度、时间和三维姿态参数；)(
其用途之广，影响之大，是任何其他接收设备望尘莫及的；上至航空
航天，下至渔业、导游、摄影和农业生产，均可利用信号接收机。 GPS
对于任何某一具体的导航过程，首先必须确定本次航行的起始点、目
的点以及航行计划路径总称之为一条航线。路径的标定一般是用一)(
系列均匀分布于路径上的坐标点来确定，这些坐标点就叫航路点。起
始点、目的点、航路点的位置坐标可以是从地图上量取，也可以是直
接测得，总之必须是已知的。
在航行过程中，定位系统能够实时提供给航行体位置信息坐标，)(GPS
结合计算机中存储的航行路径中各航路点位置信息，可以计算出各种
可用来纠正航行偏差、指导正确航行方向的制导参数，如应航迹角、
偏航距和待航距离待航时间等，图明各制说例，为航导机飞以 1-10 )( 导参数的物理意义图中还示出真航向、航迹角、偏流角和地速。利V)(
用制导参数，可以计算出航行体的操纵指令，再通过控制系统，可实
现航行的自动化。
上述导航是广义的动态定位，它有着极其广阔的应用 GPS GPS
前景。例如，用于陆地、水上和航空航天运载体的导航。根据用户的应
用目的和精度要求的不同，动态定位方法也随之而改变。从目前 GPS
的应用看来，主要分为以下几种方法：
单点动态定位它是用安设在一个运动载体上的信号接收 (1)GPS
学生手册计算与测定GNSS卫星位置
