分段三次Hermite插值計(jì)算GNSS系統(tǒng)衛(wèi)星仰角

李路程

【摘 要】文中采用300s時(shí)間間隔的分段三次Hermite插值多項(xiàng)式計(jì)算GNSS系統(tǒng)衛(wèi)星仰角，通過與理論仰角的比較和精度統(tǒng)計(jì)，驗(yàn)證文中方法的正確性。

【關(guān)鍵詞】GNSS系統(tǒng)；衛(wèi)星仰角；分段三次Hermite插值

0 引言

在全球衛(wèi)星定位技術(shù)方興未艾之際，隨著越來越多新技術(shù)、新產(chǎn)品的研制開發(fā)，在產(chǎn)品定型之前，需要盡可能的發(fā)現(xiàn)潛在的問題，確保技術(shù)產(chǎn)品的可靠性。試驗(yàn)條件下事后數(shù)據(jù)處理工作的重要性逐漸受到人們的關(guān)注和認(rèn)可。

數(shù)據(jù)分析工作中經(jīng)常需要篩選出高度角在條件區(qū)間的數(shù)據(jù)信息，以衡量接收機(jī)數(shù)據(jù)質(zhì)量的指標(biāo)，如偽距精度、載波精度、完整率等等。本文的工作定位于根據(jù)接收機(jī)記錄的高頻觀測(cè)數(shù)據(jù)和星歷文件，計(jì)算衛(wèi)星的仰角，GNSS系統(tǒng)選擇為GPS、GLONASS、Galileo三個(gè)系統(tǒng)。

3 算例計(jì)算

試驗(yàn)過程中接收機(jī)接收模擬源數(shù)字信號(hào)，記錄星歷文件、1Hz的觀測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)17000s。算例中將文中方法根據(jù)記錄的觀測(cè)數(shù)據(jù)、星歷文件解算的衛(wèi)星仰角，和模擬源仿真數(shù)據(jù)的衛(wèi)星仰角作比對(duì)，驗(yàn)證文中方法在GNSS系統(tǒng)衛(wèi)星仰角計(jì)算的正確性。

下面依次給出了GPS、GLONASS和Galileo三個(gè)系統(tǒng)的衛(wèi)星仰角對(duì)比圖。

為便于作圖比較，先將文中方法計(jì)算的衛(wèi)星S的仰角在數(shù)值上增加1.0，再與模擬源記錄的理論仰角信息做比對(duì)圖。圖表中MNY_S*表示模擬源的衛(wèi)星*的仰角，S*+1.0表示文中方法計(jì)算的衛(wèi)星*的仰角數(shù)值增加1.0。

GPS系統(tǒng)選取的衛(wèi)星為03、16、32，三顆衛(wèi)星的仰角信息如圖1所示。

圖1表明文中方法計(jì)算的GPS仰角與模擬源的變化過程相符，能真實(shí)地反映出衛(wèi)星起落現(xiàn)象，同時(shí)證實(shí)接收機(jī)在衛(wèi)星仰角低于10度時(shí)，依然能夠完好地進(jìn)行信號(hào)的跟蹤捕獲。

GLONASS系統(tǒng)選取的衛(wèi)星為02、14、24，三顆衛(wèi)星的仰角信息如圖2所示。

Galileo系統(tǒng)選取的衛(wèi)星為01、08、26，三顆衛(wèi)星的仰角信息如圖3所示。

圖2-圖3中文種方法計(jì)算的仰角與模擬源理論值的吻合，不僅表明了文中方法同樣適用于GLONASS、Galileo兩個(gè)系統(tǒng)的仰角信息解算，還能真實(shí)地反應(yīng)出衛(wèi)星出入境的情況。

4 結(jié)論

綜上所述，本文方法給出了詳細(xì)的解算過程，通過與模擬源的理論數(shù)據(jù)做比對(duì)，驗(yàn)證該方法能正確地解算衛(wèi)星的仰角信息。表1給出了仰角差值的均方差統(tǒng)計(jì)情況，說明仰角信息精度較高，可以作為進(jìn)一步數(shù)據(jù)質(zhì)量分析工作的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Korvenoja P， Piche R， Efficient Satellite Orbit Approximation， Proceedings of ION GPS， Salt Lake City， UT， September 19-22， 2000.

[2]謝鋼.GPS原理與接收機(jī)設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，2009，7.

[3]張旭臣.分段三次Hermite插值在水文上的應(yīng)用[J].南水北調(diào)與水利科技，2009，7（5）.

[責(zé)任編輯：湯靜]