<think>我们需要从给定的RINEX格式的导航数据文件中提取GPS卫星的数据。注意，文件是混合的（包含多个卫星系统的数据），但我们只关心GPS卫星（卫星标识以'G'开头）。
文件格式说明：
- 头文件以"END OF HEADER"结束，之后是数据记录。
- 每个卫星的数据记录占多行：第一行是卫星标识和主要参数，后面跟着的几行是轨道参数（具体行数取决于卫星系统，对于GPS，每个卫星的数据记录有8行，但注意第一行之后还有3行，总共4行？实际上，根据RINEX 3.04格式，每个卫星的数据块包括：第一行（包含卫星PRN、历元时间、卫星时钟参数等），然后后面是3行，每行包含4个轨道参数，总共8个轨道参数？但标准GPS在RINEX 3中每个卫星的数据记录是8行？不对，实际上RINEX 3.04的导航数据文件中，每个卫星的数据块包括：
第一行：卫星ID，历元时间（年、月、日、时、分、秒），卫星时钟参数（a0, a1, a2）以及广播星历参数（IODE, Crs, Delta n, M0）
第二行：Cuc, e, Cus, sqrt(a)
第三行：Toe, Cic, OMEGA, CIS
第四行：i0, Crc, omega, OMEGA DOT
第五行：IDOT, L2 codes, GPS week, L2 P data flag
第六行：SV accuracy, SV health, TGD, IODC
第七行：Transmission time of message, Fit interval, 以及两个空值（通常为0）
但是，实际上在RINEX 3.04中，GPS的数据块是8行？不对，根据标准，每个卫星的数据块由多行组成，每行最多4个数值。具体来说，每个GPS卫星的数据记录有8行，每行有4个数值（但第一行只有3个数值？不对，第一行有卫星标识和历元时间以及3个时钟参数，然后还有3个轨道参数，所以第一行实际上有7个数据项？这需要仔细分析。
然而，我们观察给定的数据示例：
G01 2022 09 03 00 00 00 2.907151356340E-04-6.707523425580E-12 0.000000000000E+00
6.800000000000E+01-8.675000000000E+01 3.615150585530E-09 1.802068394950E+00
...（后面还有）
根据RINEX 3.04的格式，第一行包含：
卫星标识（如G01），后面跟着历元时间（年、月、日、时、分、秒），然后3个卫星时钟参数（a0, a1, a2），然后是广播星历参数（IODE, Crs, Delta n, M0）？但是第一行在时钟参数后还有3个参数？不对，实际上第一行在时钟参数后还有3个轨道参数（见标准）。
标准规定：第一行有卫星ID，历元时间（6个整数），然后3个时钟参数（a0, a1, a2），然后3个轨道参数（分别是：IODE, Crs, Delta n, M0？但是这里只有3个？不对，第一行最后三个是：广播星历参数中的三个？实际上，第一行最后三个是：第一组轨道参数（例如Crs, Delta n, M0）？但是标准中第一行最后三个是：IODE（或Crs？），这需要看具体格式。
实际上，在RINEX 3.04中，GPS的每个卫星数据记录有8行，每行有4个数值（但第一行在时间之后有3个时钟参数和2个轨道参数？不对，标准中第一行是：
PRN (卫星标识), 年(2位或4位), 月, 日, 时, 分, 秒, a0, a1, a2, 然后是3个轨道参数（IODE, Crs, Delta n）？但是示例中第一行最后三个是：0.000000000000E+00（实际上最后三个是0.000000000000E+00，然后换行？不对，示例第一行最后三个数据是：2.907151356340E-04（a0）、-6.707523425580E-12（a1）、0.000000000000E+00（a2）？不对，a2后面还有吗？实际上，根据标准，第一行应该包括：
卫星ID，年（4位），月，日，时，分，秒，然后a0, a1, a2，然后接下来的三个轨道参数是：IODE, Crs, Delta_n, M0？但是这里第一行只有9个数值（包括卫星ID和6个时间值，然后3个时钟参数，然后0.000000000000E+00？不对，示例第一行是：
G01 2022 09 03 00 00 00 2.907151356340E-04 -6.707523425580E-12 0.000000000000E+00
然后换行，下一行是：6.800000000000E+01 ...
所以，实际上第一行只有卫星ID、6个时间值和3个时钟参数（a0, a1, a2），然后剩下的轨道参数在接下来的行中。
根据RINEX 3.04格式，每个卫星的数据记录包括：
第1行: PRN, year, month, day, hour, minute, second, a0, a1, a2
第2行: IODE, Crs, Delta_n, M0
第3行: Cuc, e, Cus, sqrt(a)
第4行: Toe, Cic, OMEGA0, Cis
第5行: i0, Crc, omega, OMEGA_DOT
第6行: IDOT, L2_codes, GPS_week, L2P_data_flag
第7行: SV_accuracy, SV_health, TGD, IODC
第8行: Transmission_time, Fit_interval, 以及两个空（通常为0）
但是，注意：在示例中，第一行之后的数据行每行有4个数值（每个数值占19个字符，包括指数部分）。所以，每个卫星的数据记录有8行（包括第一行）。
然而，我们观察示例数据：
第一行：G01 2022 09 03 00 00 00 2.907151356340E-04 -6.707523425580E-12 0.000000000000E+00
第二行：6.800000000000E+01 -8.675000000000E+01 3.615150585530E-09 1.802068394950E+00
第三行：-4.611909389500E-06 1.201754412610E-02 7.443130016330E-06 5.153666149140E+03
第四行：5.184000000000E+05 -1.713633537290E-07 8.648046413730E-01 -1.434236764910E-07
第五行：9.884808768700E-01 2.535625000000E+02 9.439159800150E-01 -7.812825435540E-09
第六行：-5.643092200300E-11 1.000000000000E+00 2.225000000000E+03 0.000000000000E+00
第七行：2.000000000000E+00 0.000000000000E+00 5.122274160390E-09 6.800000000000E+01
第八行：5.112060000000E+05 4.000000000000E+00 0.000000000000E+00 0.000000000000E+00
所以，每个GPS卫星的数据记录由8行组成，每行4个数值（第一行实际上只有3个时钟参数，但第一行在时间之后有3个数值，然后换行，所以第一行总共9个数据项（包括卫星ID）？不对，第一行：卫星ID（3个字符）、年（4个字符？但实际是整数）、月、日、时、分、秒（各3个字符？），然后三个科学计数法数值（每个占19个字符）。所以第一行总共是：3+ (6个整数，每个占3字符？但实际格式是：卫星标识占3字符，然后每个时间占3字符？但年份是4位，所以可能年份占4字符，其他时间占2字符？）实际上，RINEX 3.04的格式是固定的，每个字段的宽度是固定的。
由于我们不是从头解析RINEX文件，而是从数据部分开始，我们只需要跳过直到“END OF HEADER”的行，然后读取后面的数据。
步骤：
1. 读取文件直到遇到包含“END OF HEADER”的行。
2. 然后，读取接下来的行，每次读取8行作为一个卫星的数据块（如果文件还未结束）。
3. 对于每个数据块，第一行的开头如果是'G'，则表示是GPS卫星，我们才处理。
4. 解析第一行：卫星ID（如G01），然后6个整数（年、月、日、时、分、秒），然后3个双精度浮点数（a0, a1, a2）。
5. 然后读取接下来的7行，每行4个双精度浮点数（共28个参数），这样每个卫星总共31个参数（加上第一行的3个时钟参数，共3+28=31个参数？不对，实际上第一行除了卫星ID和时间，还有3个时钟参数，然后后面7行每行4个，共28个，所以总共31个数值，加上卫星ID和时间）。
注意：在RINEX 3.04中，每个数据行有4个数值，每个数值占19个字符（包括符号和指数部分），所以每行总共有4*19=76个字符，再加上行首可能有空格（但通常没有）。
但是，我们也可以使用字符串流来分割读取，这样更简单。
我们将编写一个C++程序，读取文件，跳过头文件，然后读取每个数据块，如果是GPS卫星，则提取所有参数。
注意：一个文件中可能包含多天的数据，但每个卫星在每个历元有一个数据记录。一个历元一个记录。
由于我们只提取GPS卫星，所以跳过其他卫星（如以'R','C','E','J','I'等开头的卫星）。
数据结构：我们为每个GPS卫星记录定义一个结构体，包含：
string prn; // 卫星标识，如"G01"
int year, month, day, hour, minute;
double second;
double a0, a1, a2; // 时钟参数
// 然后是28个轨道参数，我们可以用一个数组（或结构体成员）来存储，但为了清晰，我们可以定义28个变量，但这样太繁琐。或者用一个vector<double>来存储后面的28个参数。
// 但是，为了后续处理方便，我们也可以将整个31个参数（包括时钟参数）都存储在一个结构体中，但注意第一行已经解析了时钟参数，后面的28个是轨道参数。
不过，根据要求，我们需要提取所有参数。所以我们可以将每个卫星的数据记录存储为一个结构体，包含卫星标识、时间、31个参数（3个时钟参数+28个轨道参数）。
但是，由于题目没有要求具体处理这些参数，我们只需要将它们提取出来并输出（或者存储到某个数据结构中），所以我们可以简单地将每个卫星的数据记录存储为一个字符串向量（每行一个字符串），或者将数值解析出来存储。
根据问题，我们要求提取所有参数，所以我们将解析这些数值。
计划：
1. 定义结构体GPSEphemeris，包含卫星标识、时间（年、月、日、时、分、秒）和31个参数（3个时钟参数和28个轨道参数）。
2. 打开文件，跳过直到“END OF HEADER”的行。
3. 然后循环读取8行（如果文件未结束）：
- 读取第一行，判断卫星标识是否以'G'开头，如果不是，则跳过接下来的7行（或者不读，因为我们按8行一个块）？
- 注意：每个数据块固定8行，所以读取8行作为一个块。
- 然后解析第一行：卫星标识（前3个字符），然后读取6个整数，然后3个双精度数。
- 然后解析接下来的7行，每行4个双精度数（共28个）。
4. 将解析的数据存储到结构体中，并放入一个列表（vector）中。
注意：文件可能很大，所以我们只读取GPS卫星的数据。
下面我们写代码。
注意：在读取头文件时，我们逐行读取，直到遇到包含“END OF HEADER”的行。
代码示例：</think>以下是一个C++程序，用于从给定的RINEX导航数据文件中提取GPS卫星的所有参数，并跳过文件头部分：
```cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>
#include <cctype>
#include <iomanip>
struct GPSEphemeris {
std::string prn;
int year;
int month;
int day;
int hour;
int minute;
double second;
double clock_bias;
double clock_drift;
double clock_drift_rate;
std::vector<double> broadcast_params; // 存储28个广播星历参数
};
int main() {
std::string filename = "gnss_data.txt"; // 输入文件名
std::ifstream file(filename);
if (!file.is_open()) {
std::cerr << "Error opening file: " << filename << std::endl;
return 1;
}
std::string line;
bool header_end = false;
std::vector<GPSEphemeris> gps_data;
// 跳过文件头直到END OF HEADER
while (std::getline(file, line)) {
if (line.find("END OF HEADER") != std::string::npos) {
header_end = true;
break;
}
}
if (!header_end) {
std::cerr << "Header end marker not found!" << std::endl;
return 1;
}
// 读取数据记录
while (std::getline(file, line)) {
// 检查是否为GPS卫星数据行 (以G开头)
if (!line.empty() && line[0] == 'G') {
GPSEphemeris eph;
// 解析第一行数据
eph.prn = line.substr(0, 3);
eph.year = std::stoi(line.substr(4, 4));
eph.month = std::stoi(line.substr(9, 2));
eph.day = std::stoi(line.substr(12, 2));
eph.hour = std::stoi(line.substr(15, 2));
eph.minute = std::stoi(line.substr(18, 2));
eph.second = std::stod(line.substr(21, 2));
// 解析时钟参数
eph.clock_bias = std::stod(line.substr(23, 19));
eph.clock_drift = std::stod(line.substr(42, 19));
eph.clock_drift_rate = std::stod(line.substr(61, 19));
// 解析后续的7行广播星历参数
for (int i = 0; i < 7; ++i) {
if (!std::getline(file, line)) break;
// 每行包含4个参数
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
int start_pos = 4 + j * 19;
if (start_pos + 19 <= line.length()) {
std::string val_str = line.substr(start_pos, 19);
if (!val_str.empty() && !std::isspace(val_str[0])) {
eph.broadcast_params.push_back(std::stod(val_str));
}
}
}
}
gps_data.push_back(eph);
}
}
// 输出提取的GPS数据
for (const auto& eph : gps_data) {
std::cout << "\nSatellite: " << eph.prn << "\n";
std::cout << "Epoch: " << eph.year << "-" << eph.month << "-" << eph.day
<< " " << eph.hour << ":" << eph.minute << ":" << eph.second << "\n";
std::cout << "Clock Bias: " << std::scientific << std::setprecision(12) << eph.clock_bias << "\n";
std::cout << "Clock Drift: " << eph.clock_drift << "\n";
std::cout << "Clock Drift Rate: " << eph.clock_drift_rate << "\n";
std::cout << "Broadcast Parameters:\n";
for (size_t i = 0; i < eph.broadcast_params.size(); ++i) {
std::cout << " Param " << i + 1 << ": " << std::scientific << std::setprecision(12)
<< eph.broadcast_params[i] << "\n";
}
}
return 0;
}
```
### 代码解释：
1. **数据结构**：
- `GPSEphemeris` 结构体存储GPS卫星的所有参数，包括：
- 卫星标识符（PRN）
- 历元时间（年、月、日、时、分、秒）
- 三个时钟参数（钟差、钟速、钟漂）
- 28个广播星历参数（存储在vector中）
2. **文件处理流程**：
- 打开文件并检查是否成功
- 跳过所有头文件行，直到遇到"END OF HEADER"标记
- 逐行读取数据部分，只处理以'G'开头的行（GPS卫星数据）
3. **数据解析**：
- **第一行**：解析卫星标识、历元时间和三个时钟参数
- **后续7行**：每行包含4个广播星历参数（共28个），使用固定宽度(19字符)解析
- 所有数值使用`std::stod`转换为双精度浮点数
4. **输出格式**：
- 按卫星分组输出所有参数
- 科学计数法显示（保留12位精度）
- 清晰标记每个参数的类型和顺序
### 注意事项：
1. 输入文件格式必须符合RINEX 3.04标准
2. 广播星历参数位置使用固定列宽（每参数占19列）
3. 程序假设每个GPS记录包含完整的8行数据
4. 只处理GPS卫星数据（标识符以'G'开头）
本文介绍了一个简单的程序设计案例，该程序能够将一个不超过三位的正整数转换为一种特定的格式，通过使用‘B’代表百位、‘S’代表十位及个位数字的方式进行输出。
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