在 skyplot 上显示 gps 卫星位置

Posted 2023-04-14

【中文标题】在 skyplot 上显示 gps 卫星位置

【英文标题】：Displaying gps satellite positions on skyplot

【发布时间】：2011-11-03 21:13:58

【问题描述】：

我已经解析了星历数据，以便获得在我当前位置上方可见的卫星的 ECEF（或纬度/经度）位置。我很想在我的 C# 程序的天空图中显示这些位置。 我在我的 GUI 中添加了一个图片框并尝试缩放要显示的 x/y 值，但我不相信正在显示的位置与我当前的位置相关。 有没有人有任何关于如何做到这一点的示例或示例代码？ 我是在 C# winform 中做的。

private const double CENTER = 110;    //center of drawing (pixels)
private double SCALE_FACTOR = 89.0 / 90.0;  //pixels from 90deg to 0 on drawing
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private void drawSatellitePos(int svPrn, double elevation, double azimuth)  //radians

    double r = 90.0 - ConvertRadiansToDeg(elevation);
    double theta = 90.0 - ConvertRadiansToDeg(azimuth);
    theta = ConvertDegToRadians(theta);             

    double xLocation = CENTER + SCALE_FACTOR * r * Math.Cos(theta);
    double yLocation = CENTER + SCALE_FACTOR * r * Math.Sin(theta);

    Console.WriteLine("0:  x: 1   Y: 2", svPrn, xLocation, yLocation);

    Point point = new Point((int)xLocation, (int)yLocation);

【问题讨论】：

我还希望能够使用 WPF 和 C# 在旋转的 3D 地球上执行此操作。我希望有人知道一个库或示例代码来完成这个。

如果你能确定ECEF的位置，那么你可以把它放到Google Earth上，不用太麻烦。有一些关于如何与 GE 进行接口的示例，并且基于 x、y、z 添加一个点应该不会太难。我使用 GNSS 项目作为解析星历数据的示例代码，尽管我仍在努力验证数据是否正确。

【参考方案1】：

T.S. celestrak.com 的 Kelso 在卫星跟踪和轨道方面拥有出色的series of articles 坐标系。 This article 解释如何将卫星位置转换为 特定于站点的（拓扑中心）坐标。 （您可能需要将您的 从 ECEF 坐标（纬度/经度，随地球旋转）到 ECI（惯性）的星历 坐标，相对于星星固定）使用凯尔索公式。

基本思想是在给定的情况下计算卫星和观察者的位置 在 ECI 坐标中的瞬间，然后定义“东”、“北”和“上”基向量 为当时特定地点的坐标系（考虑到地球的 扁率），然后将卫星位置转换为视角（方位角和 从观测点看到的高度，或赤经和赤纬）。

【讨论】：

我认为这可能有点超出我的理解。毕竟我不是一个聪明的人。我正在查看 gnss 项目中的 C/C++ 代码，该代码具有根据我的位置和卫星星历确定仰角和方位角的功能。我希望将这些值转换为笛卡尔系统不会太难。我假设由于没有评论我将卫星放置在图片框上的方法，我正在以明智的方式进行操作？

@Jason：一旦你有了从你所在位置看到的仰角和方位角，你就差不多完成了！下一步取决于您打算为绘图使用的地图投影。最简单的可能是在极坐标中绘制位置，r = (90 度 - 仰角)，θ = (90 度 - 方位角)。这为您提供了一个顶部为正北、底部为正南、中心为天顶的图。如果你想要一个以天空的某个点为中心的放大图，你需要一个更复杂的投影（可能是切平面）。

@Jason：对于我上面描述的极坐标图，如果中心在像素 (x0, y0) 处，比例因子为 F 像素/度，则 x_sat = x0 + F rcos(theta), y_sat = y0 + Frsin(theta)。如果您只是在天空地图上绘制卫星位置，观察者与卫星的距离无关紧要。听起来您可能会从阅读地图投影及其使用方式中受益。

@Jason：此时我们正在处理方位角/仰角，而不是经度/纬度。但我认为你已经明白了：取水平标记（0 度仰角）和中心点（90 度仰角）之间的像素差，然后除以 90 度以获得以像素/度为单位的比例因子。祝你好运！

@Jason：如果高度为负，则卫星位于地平线以下，可能根本不应该绘制。此外， sin 和 cos 希望他们的论点以弧度为单位，而不是度数 - 所以我可能有点草率地按照我在之前评论中所做的方式混合单位。希望你能从那里解决剩下的问题！