C/C++ 项目：分别用精密星历和广播星历计算卫星坐标

C/C++ 项目：分别用精密星历和广播星历计算卫星坐标

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/137250172

本文介绍了一个C/C++项目，该项目能够使用精密星历和广播星历计算卫星坐标，并将两种方法的结果进行比较。文章详细介绍了项目的目录结构、核心代码、使用方法以及如何使用Matlab进行结果可视化。

Part.I Introduction

本文将介绍一个小项目的使用方法，此项目可用精密星历和广播星历计算卫星位置，并将两者结果做差，输出至文件。

其实『分别用精密星历和广播星历计算卫星坐标』是作者在本科阶段的一次GNSS编程作业，当时就把自己的代码上传到了CSDN上，没想到后来受到了许多朋友的关注。但是当时本科阶段写的代码，使用起来很麻烦，近期又有朋友来请教，并且现在看当时的代码，简直是一坨…，所以花了一晚上的时间对其进行了重构，现在看起来似乎没有那么糟糕了。

整个项目的文件树如下：

.
├─data
│  ├─2019_08_28
│  └─out
├─src
│  ├─app_run
│  └─LibGNSS
│      ├─gdata
│      ├─gexport
│      └─gproc
└─_doc
    └─imgs

其中：

• data：包含2019年08月28日的广播星历和精密星历
• out：是一个参考输出结果（输出结果格式：sec x y z time，其中sec是天内秒，单位为s；xyz是坐标单位为m；time 是钟改正，单位为 1e-6 s）
• brdcxx.txt：这是用广播星历计算出来的Gxx号卫星的坐标
• spxx.txt：这是用精密星历计算出来的Gxx号卫星的坐标
• detxx.txt：这是两者之间的差值
• src：程序源码，包括一个LibGNSS库和一个app
• _doc：包含Eigen包和本文档所用到的图片

整个项目实现的功能有：读取精密星历和广播星历、计算两个卫星计算卫星坐标并将计算结果存储到txt文件中。

Chap.I rinex.h

/**
* @verbatim
    History
     -1.0 hlgou     2024-04-01 created
     -1.0 xxx       20xx-xx-xx do some changes
  @endverbatim
*
* @file             rinex.h
* @brief            BRDC(broadcast ephemeris) data structure
* @author           hlgou.
* @date             2024-04-01
*/
#ifndef RINEX_H
#define RINEX_H
#include <string>
#include "gexport/ExportLibGNSS.h"
namespace dawn 
{
    struct LibGNSS_LIBRARY_EXPORT DATANODE
    {
        int PRN;//卫星的prn,
        double IODE;
        double a0, a1, a2;//钟差，钟漂
        double a_sqrt, e;//轨道参数
        double Cuc, Cus, Crc, Crs, Cic, Cis;//6个摄动参数
        double Dn, OMEGA, omega, i0, M0;
        double i_DOT, OMEGA_DOT, TGD;
        int GPS_WEEK, TOE, TIME;//GPS周，周内秒数,卫星发送时刻
        int SEC_DAY;//一天当中的多少秒
    };
    struct LibGNSS_LIBRARY_EXPORT DATALINE
    {
        int YEAR, MONTH, DAY, HOUR, MINITE, SECOND, TOC;//卫星钟的参考时刻(年月日时分秒)
        DATANODE nod[35];
    };
    struct LibGNSS_LIBRARY_EXPORT BRDC
    {   //广播星历
        DATALINE lin[30];
        double A[4], B[4], A0, A1;//电离层参数，多项式系数
        int T, W, LEAP_SEC, YEAR, MON, DAY;//UTC参考时刻，周，跳秒
    };
}
#endif

Chap.II gmain_body.h

/**
* @verbatim
    History
     -1.0 hlgou     2024-04-01 created
     -1.0 xxx       20xx-xx-xx do some changes
  @endverbatim
*
* @file             gmain_body.h
* @brief            Main process class.
* @author           hlgou.
* @date             2024-04-01
*/
#ifndef GMAIN_BODY_H
#define GMAIN_BODY_H
#include <cmath>
#include "gdata/rinex.h"
#include "gdata/sp3.h"
using namespace std;
namespace dawn
{
    class LibGNSS_LIBRARY_EXPORT t_gmain_body
    {
    public:
        void setFileNmame(string wdir, string f1, string f2, string sdir);
        //计算精密星历和广播星历的结果及其差值并保存，i 是第 i 颗星
        void processBatch();
    protected:
        int _decodeSp3();
        int _decodeBrdc();
        Point _subBrdc(int time);
        Point _brdcCaculate(int time, int j);
        double _subSp3(int time, int i, int j, int t);
        Point _sp3Caculate(int time, int j);
        int _find(string p, int num, string* prn);
        string _wdir;           // 数据所在目录
        string _sdir;           // 结果保存目录
        string _sp3_filename;
        string _brdc3_filename;
        SP3 _gsp3;      // 精密星历结构体
        BRDC _gbrdc;    // 广播星历结构体
        DATANODE _current_DN;
    };
}
#endif

Part.II 使用方法

所需软件：CMake + VS Studio
所需矩阵库：Eigen（放心，压缩包里有）
为了防止不必要的歧义，下面将项目的根目录称为『当前目录』

1. 在src目录下新建build文件夹
2. 打开CMake，源码路径设置为当前目录，build路径设置为src/build
3. 点击Configure，之后配置根据自己实际情况配，配好点击Finish
4. 会报错，不要急，把 『Eigen目录』赋给Third_Eigen_ROOT，再次点击Configure
5. 依次点击Generate和Open Project，打开项目
6. 将解决方案配置改为RelWithDebInfo（其实改不改无所谓，程序本身体量很小），将app_run设为启动项目，run.cpp就是主程序
7. 将wdir和sdir分别改为你的路径（最好是绝对路径）
8. 将out文件夹改名为out1（备份），新建一个out文件夹
9. 快捷键F5运行程序，在out文件夹下等待程序运行结果，完事！

Part.III 使用 Matlab 绘图

Chap.I 结果展示

Chap.II 源码

源码如下（注意改文件路径和文件名）

%% LOAD DATA
wdir='A:\aWork\scripts\mGit\cpp\GNSS0\data\out\';
f1=[wdir,'brdc01.txt'];
f2=[wdir,'sp01.txt'];
fs=[wdir,'_det01.txt'];
Data1 = load(f1);
Data2 = load(f2);
Det = Data2 - Data1;
Det(:,1)=Data1(:,1);
%% PLOT BRDC and SP3
plot(Data1(:,1),Data1(:,2));
hold on;
plot(Data2(:,1),Data2(:,2));
set(gca,'FontName','Times New Roman');
legend('BRDC','SP3');
xlabel('Time (SOD)');
ylabel('Vale (m)');
%% PLOT difference value
figure
plot(Det(:,1),Det(:,2));
hold on;
plot(Det(:,1),Det(:,3));
hold on;
plot(Det(:,1),Det(:,4));
set(gca,'FontName','Times New Roman');
legend('X','Y','Z');
xlabel('Time (SOD)');
ylabel('Diff (m)');
%% Save difference value
fid=fopen(fs,'w'); 
fprintf(fid,'%6d %20.6f %20.6f %20.6f %20.6f\r\n',Det');
fclose(fid);

扩展阅读

• GNSS 导航电文的解读
• 分别用精密星历和广播星历计算卫星坐标 – 对 GNSS 第一次编程的总结
• GPS广播星历和精密星历的下载
• CDDIS网站下 GNSS 相关的数据产品下载+命名方式解读+文件格式说明文件下载地址