根据卫星电文计算GPS卫星位置

n文件提供的轨道参数：

PS：需要对文件内容格式做一定修改：D改成E/e，各个数据间以空格隔开

计算步骤参考武汉大学出版的《GPS测量原理及应用》（第四版）的4.3部分。

使用Java编写代码计算GPS在地固坐标系中的坐标：

原文链接：根据北斗广播星历计算卫星位置的小程序 Java版本 RINEX VERSION3.04_我们与食堂的距离的博客-CSDN博客

根据个人实际情况对代码做了修改。calculateLocation()方法：用来计算卫星位置

//轨道长半径double a=Math.pow(sqrt_a, 2);//WGS-84坐标系中的地球引力常数double constGM=3.986005e+14;//卫星运行的平均角速度double n0=Math.sqrt(constGM/Math.pow(a, 3));//delta_n为卫星电文给出的摄动改正数double n=n0+delta_n;//tk为相对于参考时刻toe的归化时间double tk=t-toe;if(tk>302400){tk=tk-604800;}else if(tk<-302400){tk=tk+604800;}//观测时刻卫星平近点角Mk//M0是卫星电文给出的参考时刻toe的平近点角double Mk=M0+n*(tk);if (Mk < 0){Mk += 2*Math.PI;}if (Mk > 2*Math.PI){Mk -= 2*Math.PI;}//利用迭代法计算偏近点角Ekdouble E0=Mk;double Ek=Mk+e*Math.sin(E0);while(Math.abs(Ek-E0)>10e-12) {E0=Ek;Ek=Mk+e*Math.sin(E0);}//真近点角vkdouble cosNu_k = (Math.cos(Ek) - e) / (1 - e*Math.cos(Ek));double sinNu_k = (Math.sqrt(1-e*e)*Math.sin(Ek)) / (1 - e*Math.cos(Ek));double vk;if (cosNu_k == 0){if (sinNu_k > 0){vk = Math.PI/2;}else{vk=Math.PI/2;}}else{vk = Math.atan(sinNu_k/cosNu_k);}if (cosNu_k < 0){if (sinNu_k >= 0){vk += Math.PI;}else{vk -= Math.PI;}}//升交距角fk，omg为卫星电文给出的近地点角距double fk=vk+omg;//计算摄动改正项//delta_uk为升交距角u的摄动量double delta_uk=Cuc*Math.cos(2*fk)+Cus*Math.sin(2*fk);//delta_rk为卫星矢径r的摄动量double delta_rk=Crc*Math.cos(2*fk)+Crs*Math.sin(2*fk);//delta_ik为轨道倾角i的摄动量double delta_ik=Cic*Math.cos(2*fk)+Cis*Math.sin(2*fk);//计算经过摄动改正的升交距角uk，卫星矢径rk和轨道倾角ikdouble uk=fk+delta_uk;double rk = a * (1 - e * Math.cos(Ek))+delta_rk;double ik=i0+delta_ik+I*tk;//计算卫星在轨道平面坐标系（X轴指向升交点）的坐标double x=rk*Math.cos(uk);double y=rk*Math.sin(uk);//地球自转角速度double omge=7.2921151467e-05;//lambda为升交点经度double lambda=OMG0+(OMG0_DOT-omge)*tk-omge*toe;//卫星在地心地固坐标系中的直角坐标double x_E=(x*Math.cos(lambda)-y*Math.cos(ik)*Math.sin(lambda))/1000;double y_E=(x*Math.sin(lambda)+y*Math.cos(ik)*Math.cos(lambda))/1000;double z_E=(y*Math.sin(ik))/1000;return "卫星："+satellite+",长半径："+a+"，平均角速度："+n0+"，\n偏近点角："+Ek+"，真近点角："+vk+",升交角距："+fk+"，\n改正升交距角："+uk+"，改正矢径："+rk+"，改正轨道倾角："+ik+"，\n卫星在轨道平面直角坐标系的坐标：("+x+","+y+")，升交点经度："+lambda+"，\n卫星在地心地固坐标系中的位置：("+x_E+","+y_E+","+z_E+")\n\n";}

在main()方法中编写读取文件内容，对文件中数据进行处理：

public static void main(String[] args) {//读取文件File file=new File("D:\\GNSS\\homework.txt");try {//读取字符流BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(file));String line=null;StringBuffer navMsg=new StringBuffer();while((line=br.readLine())!=null) {//System.out.println(line);navMsg.append(line+"\n");}//类型转换 StringBuffer->StringString navStr=navMsg.toString();br.close();//处理格式问题//将字符串通过空格拆分为单个字符数组String[] arrayChar=navStr.split(" ");StringBuffer sb_output=new StringBuffer();ArrayList<String> al=new ArrayList<String>();for(String element:arrayChar) {al.add(element);//System.out.print(element+",");}//System.out.println(arrayChar[0]);//卫星号String satellite=arrayChar[0];//Crsdouble Crs = Double.parseDouble(arrayChar[11]);//角速度改正数double delta_n=Double.parseDouble(arrayChar[12]);//参考时刻的平近点角double M0=Double.parseDouble(arrayChar[13]);//Cucdouble Cuc=Double.parseDouble(arrayChar[14]);//偏心率double e=Double.parseDouble(arrayChar[15]);//Cusdouble Cus=Double.parseDouble(arrayChar[16]);//长半轴的开方double sqrt_a=Double.parseDouble(arrayChar[17]);//toedouble toe=Double.parseDouble(arrayChar[18]);//观测时刻double t=Double.parseDouble(arrayChar[18]);//Cicdouble Cic=Double.parseDouble(arrayChar[19]);//参考时刻的升交点赤经double OMG0=Double.parseDouble(arrayChar[20]);//Cisdouble Cis=Double.parseDouble(arrayChar[21]);//参考时刻的轨道倾角double i0=Double.parseDouble(arrayChar[22]);//Crcdouble Crc=Double.parseDouble(arrayChar[23]);//参考时刻的近地点角距double omg=Double.parseDouble(arrayChar[24]);//升交点赤经变化率double OMG0_DOT=Double.parseDouble(arrayChar[25]);//轨道倾角变化率Idouble I = Double.parseDouble(arrayChar[26]);System.out.print(calculateLocation(satellite,sqrt_a,delta_n,t,toe,M0,e,omg,Cuc,Cus,Crc,Crs,Cic,Cis,i0,OMG0,OMG0_DOT,I));sb_output.append(calculateLocation(satellite,sqrt_a,delta_n,t,toe,M0,e,omg,Cuc,Cus,Crc,Crs,Cic,Cis,i0,OMG0,OMG0_DOT,I));String outputStr=sb_output.toString();//向文件中写入计算结果File outFile=new File("D:\\GNSS\\position1.txt");FileWriter write= new FileWriter(outFile,true);BufferedWriter rt=new BufferedWriter(write);rt.write(outputStr);rt.flush();write.close();rt.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}

PS：关于归化时间的计算：直接将观测时刻 t 和参考时刻 toe 设置相等，让归化时间 tk 为0

运行结果：

卫星：8,长半径：2.6559583055585682E7，平均角速度：1.4586027904433575E-4，
偏近点角：4.063443127407144，真近点角：-2.2275177585569397,升交角距：0.44221424540006016，
改正升交距角：0.442216645938399，改正矢径：2.6716897503814127E7，改正轨道倾角：0.9740108899816725，
卫星在轨道平面直角坐标系的坐标：(2.414687314275234E7,1.1433334144383926E7)，升交点经度：-34.768456592379，
卫星在地心地固坐标系中的位置：(-24956.983621633484,-1227.1703999123695,9457.041479680973)

与精密星历进行比较：

PG08 -24956.985176 -1227.169887 9457.040848

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