多系统精密星历下载与分析

概述

精密星历是由若干卫星跟踪站的观测数据，经事后处理算得的供卫星精密定位等使用的卫星轨道信息。

IGS精密星历采用sp3格式，其存储方式为ASCII文本文件，内容包括表头信息以及文件体，文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度。它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。采样率为15分钟，实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插，以提高其可使用的历元数。

IGS多系统精密星历下载地址：ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/products/mgex/

文件根据GPS周分为很多文件夹，计算GPS周可以通过以下小程序：

https://download.csdn.net/download/gou_hailong/11739153

命名规则

用的sp3格式的命名规则为：tttwwwwd．sp3
其中：ttt表示精密星历的管理机构名称，包括{wum(武汉大学)、tum(慕尼黑大学)}wwww表示GPS周；d表示星期，0表示星期日，1～6表示星期一至星期六。文件名如：igs20121．sp3，其中igs为计算单位名，2012为GPS周，1为星期一。

文件格式

文件可以分为文件头与文件正文两部分，其中文件头格式如下：

第一行：文件版本年月日时分秒历元数量数据类型协调系统轨道类型管理机构

第二行：GPS周第一个历元周内秒历元间隔约化儒略历整数约化儒略历小数

第三至十二行：卫星数量卫星序号

第十三至二十二行：卫星序号对应的卫星精度

第二十三至二十四行：未使用

。。。。。。

文件正文格式如下：

‘P’表示‘卫星位置’，‘V’表示‘卫星速度’，‘G’表示‘GPS卫星’，‘R’表示'GLONASS卫星'，‘E’表示‘伽利略卫星’，‘C’表示‘北斗卫星’

第一列：位置速度选项系统类型卫星序号

第二列：x坐标

第三列：y坐标

第四列：z坐标

第五列：钟差

文件读取程序如下：

%读取精密星历文件夹中的数据
global SP3_data
folders = dir('C:\Users\zhupf\Desktop\IGS数据\SP3\DATA\mix\解压后');
folders = {folders.name};
folders = setdiff(folders,{'.','..'})';
num = length(folders);
t=1;
for j = 1:numtline = folders{j};fid=fopen(['C:\Users\zhupf\Desktop\IGS数据\SP3\DATA\mix\解压后\' tline ],'rt');
Head_data=struct;
SP3_data =struct;
if(fid==-1)msgbox('输入的文件或者路径不正确,无法正确打开sp3文件','警告信息');return;
end
% 读取文件头，并将其存入Head_data结构数组中
Head=[];
for i=1:31 %制度文件头的前16行line=fgetl(fid);Head=[Head;line];%将sp3文件的文件头以字符的形式显示出来，切记此处要保证sp3文件中的头文件的每行字符数是相同的，否则读取将失败
end
line=fgetl(fid);
%提取文件头第一行的数据
Head_data.Version=Head(1,1:2);
Head_data.P_or_V=Head(1,3);
Head_data.start_year=str2num(Head(1,4:7));
Head_data.start_month=str2num(Head(1,9:10));
Head_data.start_day=str2num(Head(1,12:13));
Head_data.start_hour=str2num(Head(1,15:16));
Head_data.start_minute=str2num(Head(1,18:19));
Head_data.start_second=str2num(Head(1,21:31));
Head_data.EpochNum=str2num(Head(1,33:39));
Head_data.data_type=Head(1,41:45);
Head_data.Coordinate_system=Head(1,47:51);
Head_data.Orbit_type=Head(1,53:55);
Head_data.Institution=Head(1,57:60);
%第二行
Head_data.GPS_week=str2num(Head(2,4:7));
Head_data.FirstEpoch_weeksecond=str2num(Head(2,9:23));
Head_data.Epoch_interval=str2num(Head(2,25:38));
Head_data.MJD_zhengshu=str2num(Head(2,40:44));
Head_data.MJD_xiaoshu=str2num(Head(2,46:60));
%第三 至 七行-------提取观测卫星的PRN编号
Head_data.SatNum=str2num(Head(3,5:6));
PRN=strcat(Head(3,10:60),Head(4,10:60),Head(5,10:60),Head(6,10:60),Head(7,10:60));
L=length(PRN)/3;
SP3_PRN=[];
for i=1:LSp3_PRN=str2num(PRN((3*i-1):3*i));if Sp3_PRN==0continue;endSP3_PRN=[SP3_PRN Sp3_PRN];
end
Head_data.SP3_PRN=SP3_PRN;
%第十三 至 十七行-----提取相应卫星的精度
SatAccu=strcat(Head(13,10:60),Head(14,10:60),Head(15,10:60),Head(16,10:60),Head(17,10:60));
L=length(SP3_PRN);
SP3_SatAccu=[];
for i=1:LSp3_SatAccu=str2num(SatAccu((3*i-1):3*i));if Sp3_SatAccu==0continue;endSP3_SatAccu=[SP3_SatAccu Sp3_SatAccu];
end
Head_data.SP3_SatAccu=SP3_SatAccu;
%第二十五，二十六行-----读取标准差的浮点基数
Head_data.pos_jishu=str2num(Head(25,4:13));
Head_data.Satclock_jishu=str2num(Head(25,15:26));
%--------------------End of the reading of the Fileheader------------------%--------------------读取卫星坐标及卫星钟钟差--------------------------------
%读取的卫星的三维坐标的单位为km，卫星钟差的单位为uswhile 1 line=fgetl(fid);result=findstr(line,'EOF');if(isempty(result))SP3_data(t).year=str2num(line(4:7));SP3_data(t).month=str2num(line(9:10));SP3_data(t).day=str2num(line(12:13));SP3_data(t).hour=str2num(line(15:16));SP3_data(t).minute=str2num(line(18:19));SP3_data(t).second=str2num(line(21:22));SP3_data(t).mm=SP3_data(t).hour*60+SP3_data(t).minute+ SP3_data(t).second/60;%将该历元的时分秒化为分钟，方便后面和观测历元比较for j=1:Head_data.SatNumline=fgetl(fid);SP3_data(t).PRN(j)=str2num(line(3:4));%将每个历元的卫星编号保存在一个数组中SP3_data(t).x(j)=str2num(line(5:18)); %提取卫星的三维坐标，单位为kmSP3_data(t).y(j)=str2num(line(19:32));SP3_data(t).z(j)=str2num(line(33:46));SP3_data(t).Clock_corr(j)=str2num(line(47:60));%提取卫星钟差，单位为us%判断是否有坏的或空缺的位置值if(SP3_data(t).x(j)==0||SP3_data(t).y(j)==0||SP3_data(t).z(j)==0)fprintf('注意：星历文件中的第%g个历元的%g号卫星的位置值是坏的或空缺的！\n',t,SP3_data(t).PRN(j))end%判断是否为坏的或空缺的钟差值if(SP3_data(t).Clock_corr(j)==999999.999999)fprintf('注意：星历文件中的第%g个历元的%g号卫星的钟差值是坏的或空缺的！\n',t,SP3_data(t).PRN(j))end%判断X的标准差是否为未知，若是将其置为0if(length(line)>=73 && isempty(str2num(line(62:63))))SP3_data(t).X_mi(j)=0;elseif(length(line)>=73 && ~isempty(str2num(line(62:63))))SP3_data(t).X_mi(j)=str2num(line(62:63));end%判断Y的标准差是否为未知，若是将其置为0if(length(line)>=73 && isempty(str2num(line(65:66))))SP3_data(t).Y_mi(j)=0;elseif(length(line)>=73 && ~isempty(str2num(line(65:66))))SP3_data(t).Y_mi(j)=str2num(line(65:66));end%判断Z的标准差是否为未知，若是将其置为0if(length(line)>=73 && isempty(str2num(line(68:69))));SP3_data(t).Z_mi(j)=0;elseif(length(line)>=73 && ~isempty(str2num(line(68:69))))SP3_data(t).Z_mi(j)=str2num(line(68:69));end%判断卫星钟差的标准差是否为未知，若是将其置为0if(length(line)>=73 && isempty(str2num(line(71:73))))SP3_data(t).Clock_mi(j)=0;elseif(length(line)>=73 && ~isempty(str2num(line(71:73))))SP3_data(t).Clock_mi(j)=str2num(line(71:73));end%查看某个卫星坐标和星站距离变化if PRN(3*j-2:3*j) == 'G01' %选择需要查看的卫星序号x(t) = SP3_data(t).x(j);y(t) = SP3_data(t).y(j);z(t) = SP3_data(t).z(j);if t== 96*7QD = [-2665073.9893,4556123.9737,3776821.7794];  %测站坐标d = sqrt((x*1000-QD(1)).^2+(y*1000-QD(2)).^2+(z*1000-QD(3)).^2);figure(1);plot(x,'r','LineWidth',2.5);ylabel('x坐标');xlabel('时间');title('GPS 1号卫星x坐标');set(gca,'Xtick',[0 96 192 288 384 480 576]);set(gca,'Xticklabel',{'星期日','星期一','星期二','星期三','星期四','星期五','星期六'});figure(2);plot(y,'r','LineWidth',2.5);ylabel('y坐标');xlabel('时间');title('GPS 1号卫星y坐标');set(gca,'Xtick',[0 96 192 288 384 480 576]);set(gca,'Xticklabel',{'星期日','星期一','星期二','星期三','星期四','星期五','星期六'});figure(3);plot(z,'r','LineWidth',2.5);ylabel('z坐标');xlabel('时间');title('GPS 1号卫星z坐标');set(gca,'Xtick',[0 96 192 288 384 480 576]);set(gca,'Xticklabel',{'星期日','星期一','星期二','星期三','星期四','星期五','星期六'});figure(4);plot(d,'r','LineWidth',2.5);ylabel('星站距离');xlabel('时间');title('GPS 1号卫星与测站距离');
%                     legend('星站距离');set(gca,'Xtick',[0 96 192 288 384 480 576]);set(gca,'Xticklabel',{'星期日','星期一','星期二','星期三','星期四','星期五','星期六'});endendendelseif(~isempty(result))break;%判断读到文件的末尾，到达文件尾则退出endt=t+1;%记录文件体的行数
end
fclose(fid);
end

程序运行结果：

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