空間大地測量與GPS導航定位時間系統(tǒng)相互轉(zhuǎn)換,格里高利時通用時儒略日,GPS時,年積日相互轉(zhuǎn)換

1、進行空間大地測量所需時間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換 1.時間標示法從古至今，世界各國曾出現(xiàn)過多種歷法，如羅馬歷、儒略日、格里高利以及我國的農(nóng)歷等，目前世界上廣泛采用的歷法是格里高利歷。1.1.格里高利時（通用時）格里高利歷也稱公歷，現(xiàn)被世界各國廣泛采用。格里高利歷是一個由146097天所組成的400年周期為基礎，1年的平均長度為365.2425天。根據(jù)格里高利歷1年被劃分為12個月。其標示時間時采用年、月、日、時、分、秒的方法。這種計時反映季節(jié)變化，與日常生活密切相關，但非連續(xù)，不利于數(shù)學表達和科學計算1.2.儒略日儒略日是一種不涉及年、月等概念的長期連續(xù)的記日法，在天文學、空間大地測量和衛(wèi)星導航定位中經(jīng)

2、常使用。這種方法是由Scaliger于1583年提出的，為紀念他的父親儒略而命名為儒略日。儒略日的起點訂在公元前4713年（天文學上記為 -4712 年）1月1日格林威治時間平午（世界時12:00），即JD 0 指定為 4713 B.C. 1月1日12:00 UT到4713 B.C. 1月2日12:00 UT的24小時。每一天賦予了一個唯一的數(shù)字。由于儒略日數(shù)字位數(shù)太多，國際天文學聯(lián)合會于1973年采用簡化儒略日（MJD），其定義為 MJD = JD - 2400000.5。MJD相應的起點是1858年11月17日世界時0時。 例如1979年10月1日零時儒略日數(shù)為2,444,147.5。1.

3、3.GPS時GPS系統(tǒng)內(nèi)部所采用的時間系統(tǒng)是GPS時間，GPS時以1980年1月6日子夜為起點，用周數(shù)（一個星期七天）和周內(nèi)的秒數(shù)來表示1.4.年積日所謂年積日就是指的是從每年的1月1日起開始累計的天數(shù)，計數(shù)從1開始（即每年1月1日的年積日為1），如2004年5月1日的年積日為122。用他可以方便的求出一年內(nèi)兩個時刻T1和T2間的時間間隔。2.各個時間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換各個時間系統(tǒng)都有嚴格的轉(zhuǎn)換公式，其轉(zhuǎn)換的主要思想是把通用時、GPS時間、和年積日分別轉(zhuǎn)換為儒略日，然后以儒略日為媒介，實現(xiàn)任意兩個時間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換，如下圖所示：轉(zhuǎn)換思想2.1通用時與儒略日間的相互轉(zhuǎn)換2.1.1由通用時轉(zhuǎn)換到儒略日

4、（CommonTimeToJulianDay( pct, pjd)）其中如果M2,則y=Y-1，m=M+12如果M>2，則y=Y，m=MJD為儒略日，Y為年，M為月，D為日，UT為世界時。2.1.2由儒略日轉(zhuǎn)換到通用時（JulianDayToCommonTime( pjd, pct)）2.2通用時與GPS時間間的相互轉(zhuǎn)換2.2.1由通用時轉(zhuǎn)換到GPS時間（CommonTimeToGPSTime( pct, pgt)）主要分兩步進行：第一步：計算GPS周第二步：計算一周內(nèi)的秒數(shù)2.2.2由GPS時間轉(zhuǎn)換到通用時（GPSTimeToCommonTime( pgt, pct)）第一步：由GPS

5、時間轉(zhuǎn)換到儒略日第二步：由儒略日轉(zhuǎn)換到通用時2.3儒略日與年積日之間的相互轉(zhuǎn)換2.3.1由儒略日轉(zhuǎn)換到年積日(JulianDayToDOY (pjd, pdoy)主要分三步進行：第一步：計算出通用時第二步：計算出當年1月1日的儒略日第三步：兩個儒略日求差加1，得出年積日2.3.2年積日轉(zhuǎn)換到儒略日(DOYToJulianDay ( pdoy, pjd)主要分一下兩步進行：第一步：計算出當年1月1日的儒略日JD1第二步：年積日加JD1減1得儒略日2.4GPS時與年積日間的相互轉(zhuǎn)換參照儒略日與年積日之間轉(zhuǎn)換方法進行就可以得到結果。GPS時轉(zhuǎn)換到年積日（GPSTimeToDOY ( pgt, pdo

6、y)）年積日轉(zhuǎn)換到GPS時（DOYToGPSTime (pdoy, pgt)）3.算例及結果通過在VC+6.0環(huán)境下編寫了各個坐標系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換，并得到了轉(zhuǎn)換的結果，在試驗中使用的已知數(shù)據(jù)是即使數(shù)據(jù)，取的時間是當時時間2011年1月7日19時38分45.26秒，用這個已知數(shù)據(jù)代入函數(shù)中，分別求得各個時間系統(tǒng)的GPS時、儒略時、年積日時，并通過各個時間系統(tǒng)的各自相互轉(zhuǎn)換，最后輸出的結果如下圖所示通過上圖我們可以看出，得到的結果還是非常滿意的，程序基本完成了各個時間系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換，從各個時間相互轉(zhuǎn)換后得到的時間結果，并還原成轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)，得到的結果都是完全符合，由此可見我們的計算結果是正確的，4.

7、心得體會這次編程試驗，雖說這次試驗比較簡單，但還是花了較長的時間，修修改改的，以前看到過類似程序，覺得自己應該沒啥問題，應該很簡單，自己能輕易拿下，可真做起來并不是這么一回事，總是出現(xiàn)一些小bug，不知道問題出在那里，明明感覺公式輸入對的，語法也沒啥問題，偏偏結果不對，與期望的值差別很大，最后經(jīng)過調(diào)試總算解決了這些問題，比如有次明明記得公式輸入是正確的，最后發(fā)現(xiàn)還是不小心輸錯了，結果導致錯誤。經(jīng)過這次編程，這次試驗，使自己的編程水平有了較大的提高，以前很多的時候都是只看程序，感覺很簡單，并不自己動手，其實其中很多問題，只有自己親自經(jīng)歷才知道一些簡單的東西也會出問題，卡住思維，最后經(jīng)過努力解決了

8、問題，心里還是蠻開心的，有一定的成就感。經(jīng)過這次試驗，學到了很多東西，有比較深的感觸，對VC+不像以前那么排斥了，不像以前總感覺有點兒懼怕它，現(xiàn)在總算不抵觸他了，希望在以后的學習中能夠喜歡上它。5.附錄（程序中的源代碼）#include<iostream>using namespace std;typedef struct tagCOMMONTIMEint year;int month; int day; int hour;int minute;double second;COMMONTIME;/通用時typedef COMMONTIME *PCOMMONTIME; typedef

9、 struct tagTODlong sn; /秒數(shù)的整數(shù)部分double tos;/秒數(shù)的小數(shù)部分TOD;typedef TOD *PTOD;typedef structlong day; /整數(shù)天數(shù)TOD tod; /一天內(nèi)的秒數(shù)JULIANDAY;/儒略日typedef JULIANDAY *PJULIANDAY;typedef struct tagMJULIANDAYlong day;TOD tod;MJULIANDAY;/新儒略日typedef MJULIANDAY *PMJIANDAY;typedef struct tagTOWlong sn;/秒整數(shù)部分double tos;/秒

10、小數(shù)部分TOW;typedef TOW *PTOW;typedef struct tagGPSTIMEint wn; /周數(shù)TOW tow;/一周內(nèi)的秒數(shù)GPSTIME;/GPS時typedef GPSTIME *PGPSTIME;typedef struct tagDOYunsigned short year;unsigned short day;TOD tod;DOY;/年積日typedef DOY *PDOY;double FRAC(double morigin)return morigin-long(morigin);/ 取小數(shù)部分void CommonTimeToJulianDay(

11、PCOMMONTIME pct,PJULIANDAY pjd) /通用時到儒略日的轉(zhuǎn)換 if(pct->year<1900)if(pct->year<80)pct->year+=2000;else pct->year+=1900;double ut=pct->hour + pct->minute/60.0 + pct->second/3600.0;if(pct->month<=2)pct->year-=1;pct->month+=12;pjd->day=int(365.25*pct->year)+int(

12、30.6001*(pct->month+1)+pct->day+int(ut/24+1720981.5);pjd->tod.sn= (pct->hour+12)%24)*3600+pct->minute*60+(int)pct->second;/秒的整數(shù)部分pjd->tod.tos=pct->second-(int)pct->second;/秒的小數(shù)部分 void JulianDayToCommonTime(PJULIANDAY pjd,PCOMMONTIME pct)/儒略日到通用時的轉(zhuǎn)換double x=pjd->day+(pjd

13、->tod.sn+pjd->tod.tos)/(60.0*60.0*24);int a=int(x+0.5);int b=a+1537;int c=int(b-122.1)/365.25);int d=int(365.25*c);int e=int(b-d)/30.6001);pct->day=b-d-int(30.6001*e);pct->month=e-1-12*int(e/14);pct->year=c-4715-int(7+pct->month)/10);pct->hour=(pjd->tod.sn/3600+12)%24;pct->

14、;minute=(pjd->tod.sn%3600)/60;pct->second=pjd->tod.sn%60+pjd->tod.tos;int N=a%7; void JulianDayToGPSTime(PJULIANDAY pjd,PGPSTIME pgt)/儒略日到GPS時的轉(zhuǎn)換double x=pjd->day+(pjd->tod.sn+pjd->tod.tos)/(60.0*60.0*24);pgt->wn=int(x-2444244.5)/7);pgt->tow.sn=int(pjd->day-2444244)%7+(

15、pjd->tod.sn/(60.0*60.0*24)-0.5)*86400);pgt->tow.tos=pjd->tod.tos;void GPSTimeToJulianDay(PGPSTIME pgt,PJULIANDAY pjd)/GPS時到儒略日的轉(zhuǎn)換pjd->day=int(pgt->wn*7+double(pgt->tow.sn)/86400.0+2444244.5);pjd->tod.sn=(pgt->tow.sn+43200)%86400;pjd->tod.tos=pgt->tow.tos;void CommonTime

16、ToGPSTime(PCOMMONTIME pct,PGPSTIME pgt)/通用時到GPS時的轉(zhuǎn)換PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;CommonTimeToJulianDay(pct,pjd); JulianDayToGPSTime(pjd,pgt);void GPSTimeToCommonTime(PGPSTIME pgt,PCOMMONTIME pct)/GPS時到通用時的轉(zhuǎn)換PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;GPSTimeToJulianDay(pgt,pjd);JulianDayToCommonTime(pjd,pct);void C

17、ommonTimeToDOY (PCOMMONTIME pct, PDOY pdoy)PCOMMONTIME pcto=new COMMONTIME;pcto->year=pct->year;pcto->month=1;pcto->day=1;pcto->hour=0;pcto->minute=0;pcto->second=0;PJULIANDAY pjdo=new JULIANDAY;double JD,JDO;CommonTimeToJulianDay(pcto,pjdo);JDO=pjdo->day+(pjdo->tod.sn+pjd

18、o->tod.tos)/86400;PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;CommonTimeToJulianDay(pct,pjd);JD=pjd->day+(pjd->tod.sn+pjd->tod.tos)/86400;pdoy->day=short(JD-JDO+1);pdoy->year=pct->year;pdoy->tod.sn=long(pct->hour*3600+pct->minute*60+pct->second); pdoy->tod.tos=pct->second-int

19、(pct->second); /*pct->hour*3600+pct->minute*60+pct->second-pdoy->tod.sn;*/void DOYToCommonTime (PDOY pdoy, PCOMMONTIME pct)PCOMMONTIME pcto=new COMMONTIME;pcto->year=pdoy->year;pcto->month=1;pcto->day=1;pcto->hour=0;pcto->minute=0;pcto->second=0;PJULIANDAY pjdo=ne

20、w JULIANDAY; double JD,JDO;CommonTimeToJulianDay(pcto,pjdo);JDO=pjdo->day+(pjdo->tod.sn+pjdo->tod.tos)/86400;JD=JDO+pdoy->day+(pdoy->tod.sn+pdoy->tod.tos)/86400-1;long a,b,c,d,e;a=(long)(JD+0.5);b=a+1537;c=(long)(b-122.1)/365.25);d=(long)(365.25*c);e=(long)(b-d)/30.6001);pct->da

21、y=short(b-d-(long)(30.6001*e)+FRAC(JD+0.5);pct->month=short(e-1-12*(long)(e/14);pct->year=short(c-4715-(long)(7+pct->month)/10);pct->hour=short(pdoy->tod.sn+pdoy->tod.tos)/3600);pct->minute=short(pdoy->tod.sn+pdoy->tod.tos-pct->hour*3600)/60);pct->second=pdoy->tod

22、.sn+pdoy->tod.tos-pct->hour*3600-pct->minute*60;void GPSTimeToDOY (PGPSTIME pgt, PDOY pdoy)PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY;GPSTimeToJulianDay (pgt, pjd);PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME;JulianDayToCommonTime (pjd,pct); CommonTimeToDOY (pct,pdoy);void DOYToGPSTime (PDOY pdoy, PGPSTIME pgt) PCOMMO

23、NTIME pct=new COMMONTIME;DOYToCommonTime (pdoy,pct); CommonTimeToGPSTime (pct, pgt);void JulianDayToDOY (PJULIANDAY pjd, PDOY pdoy) PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME;JulianDayToCommonTime (pjd, pct);CommonTimeToDOY (pct,pdoy);void DOYToJulianDay (PDOY pdoy, PJULIANDAY pjd)PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME

24、;DOYToCommonTime (pdoy,pct);CommonTimeToJulianDay(pct,pjd);void main() PCOMMONTIME pct=new COMMONTIME; PJULIANDAY pjd=new JULIANDAY; PDOY pdoy=new DOY; PGPSTIME pgt= new GPSTIME; pct->year=2011; pct->month=1; pct->day=6; pct->hour=19; pct->minute=38; pct->second=45.26; cout<<

25、"轉(zhuǎn)換之前的通用時（當?shù)貢r間）：" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<pct->hour<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; CommonT

26、imeToJulianDay( pct, pjd);/通用時->儒略日的轉(zhuǎn)換 cout<<"通用時->儒略日的轉(zhuǎn)換:" cout<<pjd->day<<" "<<pjd->tod.sn<<" "<<pjd->tod.tos<<endl; cout<<endl; JulianDayToCommonTime( pjd, pct);/儒略日->通用時的轉(zhuǎn)換 cout<<"儒略日->通

27、用時的轉(zhuǎn)換:" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<pct->hour<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; JulianDayToGPSTime( pj

28、d, pgt);/儒略日->GPS時的轉(zhuǎn)換 cout<<"儒略日->GPS時的轉(zhuǎn)換:" cout<<pgt->wn<<" "<<pgt->tow.sn<<" "<<pgt->tow.tos<<endl; cout<<endl; GPSTimeToJulianDay( pgt, pjd);/GPS時->儒略日的轉(zhuǎn)換 cout<<"GPS時->儒略日的轉(zhuǎn)換:" cout&

29、lt;<pjd->day<<" "<<pjd->tod.sn<<" "<<pjd->tod.tos<<endl; cout<<endl; CommonTimeToGPSTime( pct, pgt);/通用時->GPS時的轉(zhuǎn)換 cout<<"通用時->GPS時的轉(zhuǎn)換:" cout<<pgt->wn<<" "<<pgt->tow.sn<<&

30、quot; "<<pgt->tow.tos<<endl; cout<<endl; GPSTimeToCommonTime( pgt, pct);/GPS時->通用時的轉(zhuǎn)換 cout<<"GPS時->通用時的轉(zhuǎn)換:" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<pct->h

31、our<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; CommonTimeToDOY ( pct, pdoy);/通用時->年積日 cout<<"通用時->年積日:" cout<<pdoy->year<<" "<<pdoy->day<<" "<<pdoy-

32、>tod.sn<<" "<<pdoy->tod.tos<<endl; cout<<endl; DOYToCommonTime (pdoy, pct);/年積日->通用時 cout<<"年積日->通用時:" cout<<pct->year<<" "<<pct->month<<" "<<pct->day<<" "<<

33、pct->hour<<":"<<pct->minute<<":"<<pct->second<<endl; cout<<endl; GPSTimeToDOY ( pgt, pdoy);/GPS時->年積日 cout<<"GPS時->年積日:" cout<<pdoy->year<<" "<<pdoy->day<<" "<<