广播星历及精密星历格式学习-附各类星历下载链接

1.广播星历格式说明

1.1 头文件

头文件

左边为信息,右侧为对应的标签(第60个字符)

  • 第1行:记录了RINEX的版本号和观测类型
  • 第2行:创建本数据文件所采用的:程序名称、单位名称及日期
  • 第3行:注释行
  • 第4行:历书中电离层参数:A0~A4
  • 第5行:历书中电离层参数:B0~B3(第五行第六行的参数可做电离层改正)
  • 第6行:用于计算UTC时间的历书参数;A0,A1为多项式系数;T为UTC数据的参考时刻;W为UTC参考周数,为连续计数
  • 第7行:跳秒,GPS时与UTC时之差
  • 第8行:"END OF HEADER"头文件的结束标志

1.2 数据部分

广播星历格式
具体参数意义见下表

第1列第2列第3列第4列
卫星钟时间(toc时刻,年月日时分秒)卫星钟差(a0,s)卫星钟偏(a1,s/s)卫星钟偏移(a2,s/s²)
数据龄期(AODE)轨道半径改正项(Crs,rad)平均角速度改正项(deltan)平近点角(M0,rad)
升交点角距改正项(Cuc,rad)轨道偏心率(e)升交点角距改正项(Cus,rad)轨道长半轴平方根(sqrtA)
星历的参考时刻(TOE)轨道倾角的改正项(Cic,rad)升交点经度(OMEGA)轨道倾角改正项(Cis,rad)
轨道倾角(i0)轨道半径的改正项(Crc,m)近地点角距(omega,rad)升交点赤经变化(deltaomega,rad)
轨道倾角的变率(IDOT)L2频道C/A码标识GPS时间周(GPS Week)L2P码标识
卫星精度(SVA,m)卫星健康(SVH)电离层延迟(TGD,s)星钟的数据质量(IODC)
信息发射时间拟合区间(h)

2.精密星历

目前IGS精密星历主要分为三种:

  • 最终精密星历(IGS Final,标识为 IGS)
  • 快速精密星历(IGS Rapid,标识为 IGR)
  • 超快速精密星历(IGS Ultra-Rapid,标识为 IGU)

对应的精密钟差也有这三种,其中超快速精密星历又分为观测的部分和预测的部分。

轨道、钟差的延时、精度等指标如下表所示:

名称延时更新率更新时间采样率精度
最终精密星历12~18天每周每周四15min-2.5cm
最终卫星钟差12~18天每周每周四5min~75ps
快速精密星历17~41h每天at 17:00 UTC15min~2.5cm
快速卫星钟差17~41h每天at 17:00 UTC5min~75ps
超快速精密星历 (观测部分)3-9h6hat 03, 09, 15, 21 UTC15min~3cm
超快速卫星钟差 (观测部分)3~9h6hat 03, 09, 15, 21 UTC15min-150ps
超快速精密星历 (预测部分)实时6hat 03, 09, 15, 21 UTC15min~5cm
超快速卫星钟差 (预测部分)实时6hat 03, 09, 15, 21 UTC15min~3ns

在实际工作中,我们可以根据项目对时间及精度的要求,选取不同类型的文件来使用。

3.数据下载

注意:使用FTP必须使用WinSCP等连接工具进行数据接入,浏览器可能无法打开!

FTP地址汇总:

从上述ftp服务网站,利用WinSCP等FTP工具选择匿名登录后,在对应目录下可以下载各类星历数据。值得注意的是,有部分路径是以GPS周数(GPS Week)为目录名整理放置的。比如想找2023年DOY为第358天的精密星历数据,经过计算知道那一天是GPS周第2294周,所以进入2294目录下去下载相应数据。
在这里插入图片描述WinSCP软件连接界面
目录

4.参考文献

https://blog.youkuaiyun.com/why1472587/article/details/127508615
https://blog.youkuaiyun.com/tyst08/article/details/104382206

07-22
星历是天文学和航天工程中的基础概念,通常指天体在特定时间内的位置和运动轨迹数据。这些数据以数学模型或表格形式表示,用于预测天体的未来位置、速度以及其他相关参数。星历广泛应用于天文观测、卫星导航、航天器轨道计算以及GPS定位系统等领域。 ### 1. 星历的基本原理 星历基于牛顿力学和广义相对论建立数学模型,通过积分天体的运动方程计算其位置和速度。主要考虑的因素包括: - 中心天体的引力(如地球、太阳) - 其他天体的摄动影响(如月球、行星) - 相对论效应(在高精度需求中) - 非引力因素(如大气阻力、太阳辐射压力) ### 2. 星历的主要类型 - **JPL 星历**:由美国喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)开发,是目前最精确的太阳系天体运动模型之一,广泛用于深空探测任务。 - **GPS 星历**:全球定位系统使用的星历数据,分为广播星历精密星历两种。广播星历由卫星实时发送,精度较低;精密星历由地面观测站计算,精度可达厘米级。 - **SPICE 星历**:由NASA开发,用于航天器任务规划和数据分析,包含时间、姿态、轨道等多维信息。 ### 3. 星历的获取方式 - **JPL Horizons 系统**:提供太阳系天体的轨道数据,可通过其官网查询任意天体在指定时间的坐标。 - **NASA CDDIS 数据中心**:提供GPS精密星历文件(如SP3格式),适合高精度定位应用。 - **开源库支持**:如Python的`skyfield`库可直接加载JPL星历文件进行计算。 ### 4. 星历的应用场景 - **天文观测**:预测恒星、行星和小行星的位置,辅助望远镜指向。 - **卫星导航**:GPS、北斗等系统依赖星历进行定位解算。 - **航天任务**:深空探测器的轨道设计和测控依赖精确的星历数据。 - **地球科学**:用于研究地球自转、极移和板块运动等现象。 ### 5. 星历的使用方法 以Python库`skyfield`为例,加载JPL星历并计算行星位置的代码如下: ```python from skyfield.api import load # 加载 JPL 星历文件 eph = load('de421.bsp') # 获取地球、火星的位置 earth = eph['earth'] mars = eph['mars'] # 设置时间 ts = load.timescale() t = ts.now() # 计算相对位置 astrometric = earth.at(t).observe(mars) ra, dec, distance = astrometric.radec() print(f'Right Ascension: {ra}') print(f'Declination: {dec}') print(f'Distance: {distance}') ```
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