source: ntrip/branches/BNC_2.12/src/ephemeris.cpp @ 8218

Last change on this file since 8218 was 8218, checked in by stuerze, 10 months ago

minor changes

File size: 48.6 KB
Line 
1#include <sstream>
2#include <iostream>
3#include <iomanip>
4#include <cstring>
5
6#include <newmatio.h>
7
8#include "ephemeris.h"
9#include "bncutils.h"
10#include "bnctime.h"
11#include "bnccore.h"
12#include "bncutils.h"
13#include "satObs.h"
14#include "pppInclude.h"
15#include "pppModel.h"
16
17using namespace std;
18
19// Constructor
20////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
21t_eph::t_eph() {
22  _checkState = unchecked;
23  _orbCorr    = 0;
24  _clkCorr    = 0;
25}
26// Destructor
27////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
28t_eph::~t_eph() {
29  if (_orbCorr)
30    delete _orbCorr;
31  if (_clkCorr)
32    delete _clkCorr;
33}
34
35//
36////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
37void t_eph::setOrbCorr(const t_orbCorr* orbCorr) {
38  if (_orbCorr) {
39    delete _orbCorr;
40    _orbCorr = 0;
41  }
42  _orbCorr = new t_orbCorr(*orbCorr);
43}
44
45//
46////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
47void t_eph::setClkCorr(const t_clkCorr* clkCorr) {
48  if (_clkCorr) {
49    delete _clkCorr;
50    _clkCorr = 0;
51  }
52  _clkCorr = new t_clkCorr(*clkCorr);
53}
54
55//
56////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
57t_irc t_eph::getCrd(const bncTime& tt, ColumnVector& xc, ColumnVector& vv, bool useCorr) const {
58
59  if (_checkState == bad) {
60    return failure;
61  }
62  const QVector<int> updateInt = QVector<int>()  << 1 << 2 << 5 << 10 << 15 << 30
63                                                 << 60 << 120 << 240 << 300 << 600
64                                                 << 900 << 1800 << 3600 << 7200
65                                                 << 10800;
66  xc.ReSize(4);
67  vv.ReSize(3);
68  if (position(tt.gpsw(), tt.gpssec(), xc.data(), vv.data()) != success) {
69    return failure;
70  }
71  if (useCorr) {
72    if (_orbCorr && _clkCorr) {
73      double dtO = tt - _orbCorr->_time;
74      if (_orbCorr->_updateInt) {
75        dtO -= (0.5 * updateInt[_orbCorr->_updateInt]);
76      }
77      ColumnVector dx(3);
78      dx[0] = _orbCorr->_xr[0] + _orbCorr->_dotXr[0] * dtO;
79      dx[1] = _orbCorr->_xr[1] + _orbCorr->_dotXr[1] * dtO;
80      dx[2] = _orbCorr->_xr[2] + _orbCorr->_dotXr[2] * dtO;
81
82      RSW_to_XYZ(xc.Rows(1,3), vv.Rows(1,3), dx, dx);
83
84      xc[0] -= dx[0];
85      xc[1] -= dx[1];
86      xc[2] -= dx[2];
87
88      ColumnVector dv(3);
89      RSW_to_XYZ(xc.Rows(1,3), vv.Rows(1,3), _orbCorr->_dotXr, dv);
90
91      vv[0] -= dv[0];
92      vv[1] -= dv[1];
93      vv[2] -= dv[2];
94
95      double dtC = tt - _clkCorr->_time;
96      if (_clkCorr->_updateInt) {
97        dtC -= (0.5 * updateInt[_clkCorr->_updateInt]);
98      }
99      xc[3] += _clkCorr->_dClk + _clkCorr->_dotDClk * dtC + _clkCorr->_dotDotDClk * dtC * dtC;
100    }
101    else {
102      return failure;
103    }
104  }
105  return success;
106}
107
108//
109//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
110QString t_eph::rinexDateStr(const bncTime& tt, const t_prn& prn, double version) {
111  QString prnStr(prn.toString().c_str());
112  return rinexDateStr(tt, prnStr, version);
113}
114
115//
116//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
117QString t_eph::rinexDateStr(const bncTime& tt, const QString& prnStr, double version) {
118
119  QString datStr;
120
121  unsigned year, month, day, hour, min;
122  double   sec;
123  tt.civil_date(year, month, day);
124  tt.civil_time(hour, min, sec);
125
126  QTextStream out(&datStr);
127
128  if (version < 3.0) {
129    QString prnHlp = prnStr.mid(1,2); if (prnHlp[0] == '0') prnHlp[0] = ' ';
130    out << prnHlp << QString(" %1 %2 %3 %4 %5%6")
131      .arg(year % 100, 2, 10, QChar('0'))
132      .arg(month,      2)
133      .arg(day,        2)
134      .arg(hour,       2)
135      .arg(min,        2)
136      .arg(sec, 5, 'f',1);
137  }
138  else {
139    out << prnStr << QString(" %1 %2 %3 %4 %5 %6")
140      .arg(year,     4)
141      .arg(month,    2, 10, QChar('0'))
142      .arg(day,      2, 10, QChar('0'))
143      .arg(hour,     2, 10, QChar('0'))
144      .arg(min,      2, 10, QChar('0'))
145      .arg(int(sec), 2, 10, QChar('0'));
146  }
147
148  return datStr;
149}
150
151// Constructor
152//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
153t_ephGPS::t_ephGPS(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
154
155  const int nLines = 8;
156
157  if (lines.size() != nLines) {
158    _checkState = bad;
159    return;
160  }
161
162  // RINEX Format
163  // ------------
164  int fieldLen = 19;
165
166  int pos[4];
167  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
168  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
169  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
170  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
171
172  // Read eight lines
173  // ----------------
174  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
175    QString line = lines[iLine];
176
177    if      ( iLine == 0 ) {
178      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
179      int    year, month, day, hour, min;
180      double sec;
181
182      QString prnStr, n;
183      in >> prnStr;
184
185      if (prnStr.size() == 1 &&
186          (prnStr[0] == 'G' ||
187           prnStr[0] == 'J' ||
188           prnStr[0] == 'I')) {
189        in >> n;
190        prnStr.append(n);
191      }
192
193      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
194      if      (prnStr.at(0) == 'G') {
195        _prn.set('G', prnStr.mid(1).toInt());
196      }
197      else if (prnStr.at(0) == 'J') {
198        _prn.set('J', prnStr.mid(1).toInt());
199      }
200      else if (prnStr.at(0) == 'I') {
201        _prn.set('I', prnStr.mid(1).toInt());
202      }
203      else {
204        _prn.set('G', prnStr.toInt());
205      }
206
207      if      (year <  80) {
208        year += 2000;
209      }
210      else if (year < 100) {
211        year += 1900;
212      }
213
214      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
215
216      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _clock_bias     ) ||
217           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _clock_drift    ) ||
218           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _clock_driftrate) ) {
219        _checkState = bad;
220        return;
221      }
222    }
223
224    else if      ( iLine == 1 ) {
225      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IODE   ) ||
226           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crs    ) ||
227           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Delta_n) ||
228           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _M0     ) ) {
229        _checkState = bad;
230        return;
231      }
232    }
233
234    else if ( iLine == 2 ) {
235      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _Cuc   ) ||
236           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _e     ) ||
237           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Cus   ) ||
238           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _sqrt_A) ) {
239        _checkState = bad;
240        return;
241      }
242    }
243
244    else if ( iLine == 3 ) {
245      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOEsec)  ||
246           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Cic   )  ||
247           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _OMEGA0)  ||
248           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _Cis   ) ) {
249        _checkState = bad;
250        return;
251      }
252    }
253
254    else if ( iLine == 4 ) {
255      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _i0      ) ||
256           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crc     ) ||
257           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _omega   ) ||
258           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _OMEGADOT) ) {
259        _checkState = bad;
260        return;
261      }
262    }
263
264    else if ( iLine == 5 && type() != t_eph::IRNSS) {
265      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT   ) ||
266           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _L2Codes) ||
267           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek  ) ||
268           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _L2PFlag) ) {
269        _checkState = bad;
270        return;
271      }
272    }
273    else if ( iLine == 5 && type() == t_eph::IRNSS) {
274      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT   ) ||
275           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek) ) {
276        _checkState = bad;
277        return;
278      }
279    }
280
281    else if ( iLine == 6 && type() != t_eph::IRNSS) {
282      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _ura   ) ||
283           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _health) ||
284           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TGD   ) ||
285           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _IODC  ) ) {
286        _checkState = bad;
287        return;
288      }
289    }
290    else if ( iLine == 6 && type() == t_eph::IRNSS) {
291      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _ura   ) ||
292           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _health) ||
293           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TGD   ) ) {
294        _checkState = bad;
295        return;
296      }
297    }
298
299    else if ( iLine == 7 ) {
300      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOT) ) {
301        _checkState = bad;
302        return;
303      }
304      readDbl(line, pos[1], fieldLen, _fitInterval); // _fitInterval optional
305    }
306  }
307}
308
309// Compute GPS Satellite Position (virtual)
310////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
311t_irc t_ephGPS::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
312
313  if (_checkState == bad) {
314    return failure;
315  }
316
317  static const double omegaEarth = 7292115.1467e-11;
318  static const double gmGRS      = 398.6005e12;
319
320  memset(xc, 0, 4*sizeof(double));
321  memset(vv, 0, 3*sizeof(double));
322
323  double a0 = _sqrt_A * _sqrt_A;
324  if (a0 == 0) {
325    return failure;
326  }
327
328  double n0 = sqrt(gmGRS/(a0*a0*a0));
329
330  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
331  double tk = tt - bncTime(int(_TOEweek), _TOEsec);
332
333  double n  = n0 + _Delta_n;
334  double M  = _M0 + n*tk;
335  double E  = M;
336  double E_last;
337  do {
338    E_last = E;
339    E = M + _e*sin(E);
340  } while ( fabs(E-E_last)*a0 > 0.001 );
341  double v      = 2.0*atan( sqrt( (1.0 + _e)/(1.0 - _e) )*tan( E/2 ) );
342  double u0     = v + _omega;
343  double sin2u0 = sin(2*u0);
344  double cos2u0 = cos(2*u0);
345  double r      = a0*(1 - _e*cos(E)) + _Crc*cos2u0 + _Crs*sin2u0;
346  double i      = _i0 + _IDOT*tk + _Cic*cos2u0 + _Cis*sin2u0;
347  double u      = u0 + _Cuc*cos2u0 + _Cus*sin2u0;
348  double xp     = r*cos(u);
349  double yp     = r*sin(u);
350  double OM     = _OMEGA0 + (_OMEGADOT - omegaEarth)*tk -
351                   omegaEarth*_TOEsec;
352
353  double sinom = sin(OM);
354  double cosom = cos(OM);
355  double sini  = sin(i);
356  double cosi  = cos(i);
357  xc[0] = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
358  xc[1] = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
359  xc[2] = yp*sini;
360
361  double tc = tt - _TOC;
362  xc[3] = _clock_bias + _clock_drift*tc + _clock_driftrate*tc*tc;
363
364  // Velocity
365  // --------
366  double tanv2 = tan(v/2);
367  double dEdM  = 1 / (1 - _e*cos(E));
368  double dotv  = sqrt((1.0 + _e)/(1.0 - _e)) / cos(E/2)/cos(E/2) / (1 + tanv2*tanv2)
369               * dEdM * n;
370  double dotu  = dotv + (-_Cuc*sin2u0 + _Cus*cos2u0)*2*dotv;
371  double dotom = _OMEGADOT - omegaEarth;
372  double doti  = _IDOT + (-_Cic*sin2u0 + _Cis*cos2u0)*2*dotv;
373  double dotr  = a0 * _e*sin(E) * dEdM * n
374                + (-_Crc*sin2u0 + _Crs*cos2u0)*2*dotv;
375  double dotx  = dotr*cos(u) - r*sin(u)*dotu;
376  double doty  = dotr*sin(u) + r*cos(u)*dotu;
377
378  vv[0]  = cosom   *dotx  - cosi*sinom   *doty      // dX / dr
379           - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom   // dX / dOMEGA
380                       + yp*sini*sinom*doti;        // dX / di
381
382  vv[1]  = sinom   *dotx  + cosi*cosom   *doty
383           + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
384                          - yp*sini*cosom*doti;
385
386  vv[2]  = sini    *doty  + yp*cosi      *doti;
387
388  // Relativistic Correction
389  // -----------------------
390  // correspondent to IGS convention and GPS ICD (and SSR standard)
391  xc[3] -= 2.0 * (xc[0]*vv[0] + xc[1]*vv[1] + xc[2]*vv[2]) / t_CST::c / t_CST::c;
392
393  return success;
394}
395
396// RINEX Format String
397//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
398QString t_ephGPS::toString(double version) const {
399
400  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC, _prn, version);
401
402  QTextStream out(&rnxStr);
403
404  out << QString("%1%2%3\n")
405    .arg(_clock_bias,      19, 'e', 12)
406    .arg(_clock_drift,     19, 'e', 12)
407    .arg(_clock_driftrate, 19, 'e', 12);
408
409  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
410
411   out << QString(fmt)
412    .arg(_IODE,    19, 'e', 12)
413    .arg(_Crs,     19, 'e', 12)
414    .arg(_Delta_n, 19, 'e', 12)
415    .arg(_M0,      19, 'e', 12);
416
417  out << QString(fmt)
418    .arg(_Cuc,    19, 'e', 12)
419    .arg(_e,      19, 'e', 12)
420    .arg(_Cus,    19, 'e', 12)
421    .arg(_sqrt_A, 19, 'e', 12);
422
423  out << QString(fmt)
424    .arg(_TOEsec, 19, 'e', 12)
425    .arg(_Cic,    19, 'e', 12)
426    .arg(_OMEGA0, 19, 'e', 12)
427    .arg(_Cis,    19, 'e', 12);
428
429  out << QString(fmt)
430    .arg(_i0,       19, 'e', 12)
431    .arg(_Crc,      19, 'e', 12)
432    .arg(_omega,    19, 'e', 12)
433    .arg(_OMEGADOT, 19, 'e', 12);
434
435  if (type() == t_eph::IRNSS) {
436    out << QString(fmt)
437      .arg(_IDOT,    19, 'e', 12)
438      .arg("",       19, QChar(' '))
439      .arg(_TOEweek, 19, 'e', 12)
440      .arg("",       19, QChar(' '));
441  }
442  else {
443    out << QString(fmt)
444      .arg(_IDOT,    19, 'e', 12)
445      .arg(_L2Codes, 19, 'e', 12)
446      .arg(_TOEweek, 19, 'e', 12)
447      .arg(_L2PFlag, 19, 'e', 12);
448  }
449
450  if (type() == t_eph::IRNSS) {
451    out << QString(fmt)
452      .arg(_ura,    19, 'e', 12)
453      .arg(_health, 19, 'e', 12)
454      .arg(_TGD,    19, 'e', 12)
455      .arg("",       19, QChar(' '));
456  }
457  else {
458    out << QString(fmt)
459      .arg(_ura,    19, 'e', 12)
460      .arg(_health, 19, 'e', 12)
461      .arg(_TGD,    19, 'e', 12)
462      .arg(_IODC,   19, 'e', 12);
463  }
464
465  double tot = _TOT;
466  if (tot == 0.9999e9 && version < 3.0) {
467    tot = 0.0;
468  }
469  if (type() == t_eph::IRNSS) {
470    out << QString(fmt)
471      .arg(tot,          19, 'e', 12)
472      .arg("",           19, QChar(' '))
473      .arg("",           19, QChar(' '))
474      .arg("",           19, QChar(' '));
475  }
476  else {
477    out << QString(fmt)
478      .arg(tot,          19, 'e', 12)
479      .arg(_fitInterval, 19, 'e', 12)
480      .arg("",           19, QChar(' '))
481      .arg("",           19, QChar(' '));
482  }
483
484  return rnxStr;
485}
486
487// Constructor
488//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
489t_ephGlo::t_ephGlo(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
490
491  const int nLines = 4;
492
493  if (lines.size() != nLines) {
494    _checkState = bad;
495    return;
496  }
497
498  // RINEX Format
499  // ------------
500  int fieldLen = 19;
501
502  int pos[4];
503  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
504  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
505  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
506  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
507
508  // Read four lines
509  // ---------------
510  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
511    QString line = lines[iLine];
512
513    if      ( iLine == 0 ) {
514      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
515
516      int    year, month, day, hour, min;
517      double sec;
518
519      QString prnStr, n;
520      in >> prnStr;
521      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'R') {
522        in >> n;
523        prnStr.append(n);
524      }
525      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
526      if (prnStr.at(0) == 'R') {
527        _prn.set('R', prnStr.mid(1).toInt());
528      }
529      else {
530        _prn.set('R', prnStr.toInt());
531      }
532
533      if      (year <  80) {
534        year += 2000;
535      }
536      else if (year < 100) {
537        year += 1900;
538      }
539
540      _gps_utc = gnumleap(year, month, day);
541
542      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
543      _TOC  = _TOC + _gps_utc;
544
545      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _tau  ) ||
546           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _gamma) ||
547           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _tki  ) ) {
548        _checkState = bad;
549        return;
550      }
551
552      _tau = -_tau;
553    }
554
555    else if      ( iLine == 1 ) {
556      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _x_pos         ) ||
557           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _x_velocity    ) ||
558           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _x_acceleration) ||
559           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _health        ) ) {
560        _checkState = bad;
561        return;
562      }
563    }
564
565    else if ( iLine == 2 ) {
566      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _y_pos           ) ||
567           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _y_velocity      ) ||
568           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _y_acceleration  ) ||
569           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _frequency_number) ) {
570        _checkState = bad;
571        return;
572      }
573    }
574
575    else if ( iLine == 3 ) {
576      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _z_pos         )  ||
577           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _z_velocity    )  ||
578           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _z_acceleration)  ||
579           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _E             ) ) {
580        _checkState = bad;
581        return;
582      }
583    }
584  }
585
586  // Initialize status vector
587  // ------------------------
588  _tt = _TOC;
589  _xv.ReSize(6);
590  _xv(1) = _x_pos * 1.e3;
591  _xv(2) = _y_pos * 1.e3;
592  _xv(3) = _z_pos * 1.e3;
593  _xv(4) = _x_velocity * 1.e3;
594  _xv(5) = _y_velocity * 1.e3;
595  _xv(6) = _z_velocity * 1.e3;
596}
597
598// Compute Glonass Satellite Position (virtual)
599////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
600t_irc t_ephGlo::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
601
602  if (_checkState == bad) {
603    return failure;
604  }
605
606  static const double nominalStep = 10.0;
607
608  memset(xc, 0, 4*sizeof(double));
609  memset(vv, 0, 3*sizeof(double));
610
611  double dtPos = bncTime(GPSweek, GPSweeks) - _tt;
612
613  if (fabs(dtPos) > 24*3600.0) {
614    return failure;
615  }
616
617  int nSteps  = int(fabs(dtPos) / nominalStep) + 1;
618  double step = dtPos / nSteps;
619
620  double acc[3];
621  acc[0] = _x_acceleration * 1.e3;
622  acc[1] = _y_acceleration * 1.e3;
623  acc[2] = _z_acceleration * 1.e3;
624  for (int ii = 1; ii <= nSteps; ii++) {
625    _xv = rungeKutta4(_tt.gpssec(), _xv, step, acc, glo_deriv);
626    _tt = _tt + step;
627  }
628
629  // Position and Velocity
630  // ---------------------
631  xc[0] = _xv(1);
632  xc[1] = _xv(2);
633  xc[2] = _xv(3);
634
635  vv[0] = _xv(4);
636  vv[1] = _xv(5);
637  vv[2] = _xv(6);
638
639  // Clock Correction
640  // ----------------
641  double dtClk = bncTime(GPSweek, GPSweeks) - _TOC;
642  xc[3] = -_tau + _gamma * dtClk;
643
644  return success;
645}
646
647// RINEX Format String
648//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
649QString t_ephGlo::toString(double version) const {
650
651  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC-_gps_utc, _prn, version);
652
653  QTextStream out(&rnxStr);
654
655  out << QString("%1%2%3\n")
656    .arg(-_tau,  19, 'e', 12)
657    .arg(_gamma, 19, 'e', 12)
658    .arg(_tki,   19, 'e', 12);
659
660  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
661
662  out << QString(fmt)
663    .arg(_x_pos,          19, 'e', 12)
664    .arg(_x_velocity,     19, 'e', 12)
665    .arg(_x_acceleration, 19, 'e', 12)
666    .arg(_health,         19, 'e', 12);
667
668  out << QString(fmt)
669    .arg(_y_pos,            19, 'e', 12)
670    .arg(_y_velocity,       19, 'e', 12)
671    .arg(_y_acceleration,   19, 'e', 12)
672    .arg(_frequency_number, 19, 'e', 12);
673
674  out << QString(fmt)
675    .arg(_z_pos,          19, 'e', 12)
676    .arg(_z_velocity,     19, 'e', 12)
677    .arg(_z_acceleration, 19, 'e', 12)
678    .arg(_E,              19, 'e', 12);
679
680  return rnxStr;
681}
682
683// Derivative of the state vector using a simple force model (static)
684////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
685ColumnVector t_ephGlo::glo_deriv(double /* tt */, const ColumnVector& xv,
686                                 double* acc) {
687
688  // State vector components
689  // -----------------------
690  ColumnVector rr = xv.rows(1,3);
691  ColumnVector vv = xv.rows(4,6);
692
693  // Acceleration
694  // ------------
695  static const double gmWGS = 398.60044e12;
696  static const double AE    = 6378136.0;
697  static const double OMEGA = 7292115.e-11;
698  static const double C20   = -1082.6257e-6;
699
700  double rho = rr.norm_Frobenius();
701  double t1  = -gmWGS/(rho*rho*rho);
702  double t2  = 3.0/2.0 * C20 * (gmWGS*AE*AE) / (rho*rho*rho*rho*rho);
703  double t3  = OMEGA * OMEGA;
704  double t4  = 2.0 * OMEGA;
705  double z2  = rr(3) * rr(3);
706
707  // Vector of derivatives
708  // ---------------------
709  ColumnVector va(6);
710  va(1) = vv(1);
711  va(2) = vv(2);
712  va(3) = vv(3);
713  va(4) = (t1 + t2*(1.0-5.0*z2/(rho*rho)) + t3) * rr(1) + t4*vv(2) + acc[0];
714  va(5) = (t1 + t2*(1.0-5.0*z2/(rho*rho)) + t3) * rr(2) - t4*vv(1) + acc[1];
715  va(6) = (t1 + t2*(3.0-5.0*z2/(rho*rho))     ) * rr(3)            + acc[2];
716
717  return va;
718}
719
720// IOD of Glonass Ephemeris (virtual)
721////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
722unsigned int t_ephGlo::IOD() const {
723  bncTime tMoscow = _TOC - _gps_utc + 3 * 3600.0;
724  return (unsigned long)tMoscow.daysec() / 900;
725}
726
727// Health status of Glonass Ephemeris (virtual)
728////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
729unsigned int t_ephGlo::isUnhealthy() const {
730
731  if (_almanac_health_availablility_indicator) {
732      if ((_health == 0 && _almanac_health == 0) ||
733          (_health == 1 && _almanac_health == 0) ||
734          (_health == 1 && _almanac_health == 1)) {
735        return 1;
736      }
737  }
738  else if (!_almanac_health_availablility_indicator) {
739    if (_health) {
740      return 1;
741    }
742  }
743  return 0; /* (_health == 0 && _almanac_health == 1) or (_health == 0) */
744}
745
746// Constructor
747//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
748t_ephGal::t_ephGal(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
749  int       year, month, day, hour, min;
750  double    sec;
751  QString   prnStr;
752  const int nLines = 8;
753  if (lines.size() != nLines) {
754    _checkState = bad;
755    return;
756  }
757
758  // RINEX Format
759  // ------------
760  int fieldLen = 19;
761  double SVhealth = 0.0;
762  double datasource = 0.0;
763
764  int pos[4];
765  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
766  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
767  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
768  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
769
770  // Read eight lines
771  // ----------------
772  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
773    QString line = lines[iLine];
774
775    if      ( iLine == 0 ) {
776      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
777      QString n;
778      in >> prnStr;
779      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'E') {
780        in >> n;
781        prnStr.append(n);
782      }
783      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
784      if      (year <  80) {
785        year += 2000;
786      }
787      else if (year < 100) {
788        year += 1900;
789      }
790
791      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
792
793      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _clock_bias     ) ||
794           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _clock_drift    ) ||
795           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _clock_driftrate) ) {
796        _checkState = bad;
797        return;
798      }
799    }
800
801    else if      ( iLine == 1 ) {
802      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IODnav ) ||
803           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crs    ) ||
804           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Delta_n) ||
805           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _M0     ) ) {
806        _checkState = bad;
807        return;
808      }
809    }
810
811    else if ( iLine == 2 ) {
812      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _Cuc   ) ||
813           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _e     ) ||
814           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Cus   ) ||
815           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _sqrt_A) ) {
816        _checkState = bad;
817        return;
818      }
819    }
820
821    else if ( iLine == 3 ) {
822      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOEsec)  ||
823           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Cic   )  ||
824           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _OMEGA0)  ||
825           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _Cis   ) ) {
826        _checkState = bad;
827        return;
828      }
829    }
830
831    else if ( iLine == 4 ) {
832      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _i0      ) ||
833           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crc     ) ||
834           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _omega   ) ||
835           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _OMEGADOT) ) {
836        _checkState = bad;
837        return;
838      }
839    }
840
841    else if ( iLine == 5 ) {
842      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT      ) ||
843           readDbl(line, pos[1], fieldLen, datasource) ||
844           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek   ) ) {
845        _checkState = bad;
846        return;
847      } else {
848        if        (int(datasource) & (1<<8)) {
849          _fnav = true;
850          _inav = false;
851        } else if (int(datasource) & (1<<9)) {
852          _fnav = false;
853          _inav = true;
854        }
855        _TOEweek -= 1024.0;
856      }
857    }
858
859    else if ( iLine == 6 ) {
860      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _SISA    ) ||
861           readDbl(line, pos[1], fieldLen,  SVhealth) ||
862           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _BGD_1_5A) ||
863           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _BGD_1_5B) ) {
864        _checkState = bad;
865        return;
866      } else {
867        // Bit 0
868        _e1DataInValid = (int(SVhealth) & (1<<0));
869        // Bit 1-2
870        _E1_bHS = double((int(SVhealth) >> 1) & 0x3);
871        // Bit 3
872        _e5aDataInValid = (int(SVhealth) & (1<<3));
873        // Bit 4-5
874        _E5aHS = double((int(SVhealth) >> 4) & 0x3);
875        // Bit 6
876        _e5bDataInValid = (int(SVhealth) & (1<<6));
877        // Bit 7-8
878        _E5bHS = double((int(SVhealth) >> 7) & 0x3);
879
880        if (prnStr.at(0) == 'E') {
881          _prn.set('E', prnStr.mid(1).toInt(), _inav ? 1 : 0);
882        }
883      }
884    }
885
886    else if ( iLine == 7 ) {
887      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOT) ) {
888        _checkState = bad;
889        return;
890      }
891    }
892  }
893}
894
895// Compute Galileo Satellite Position (virtual)
896////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
897t_irc t_ephGal::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
898
899  if (_checkState == bad) {
900    return failure;
901  }
902
903  static const double omegaEarth = 7292115.1467e-11;
904  static const double gmWGS = 398.6004418e12;
905
906  memset(xc, 0, 4*sizeof(double));
907  memset(vv, 0, 3*sizeof(double));
908
909  double a0 = _sqrt_A * _sqrt_A;
910  if (a0 == 0) {
911    return failure;
912  }
913
914  double n0 = sqrt(gmWGS/(a0*a0*a0));
915
916  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
917  double tk = tt - bncTime(_TOC.gpsw(), _TOEsec);
918
919  double n  = n0 + _Delta_n;
920  double M  = _M0 + n*tk;
921  double E  = M;
922  double E_last;
923  do {
924    E_last = E;
925    E = M + _e*sin(E);
926  } while ( fabs(E-E_last)*a0 > 0.001 );
927  double v      = 2.0*atan( sqrt( (1.0 + _e)/(1.0 - _e) )*tan( E/2 ) );
928  double u0     = v + _omega;
929  double sin2u0 = sin(2*u0);
930  double cos2u0 = cos(2*u0);
931  double r      = a0*(1 - _e*cos(E)) + _Crc*cos2u0 + _Crs*sin2u0;
932  double i      = _i0 + _IDOT*tk + _Cic*cos2u0 + _Cis*sin2u0;
933  double u      = u0 + _Cuc*cos2u0 + _Cus*sin2u0;
934  double xp     = r*cos(u);
935  double yp     = r*sin(u);
936  double OM     = _OMEGA0 + (_OMEGADOT - omegaEarth)*tk -
937                  omegaEarth*_TOEsec;
938
939  double sinom = sin(OM);
940  double cosom = cos(OM);
941  double sini  = sin(i);
942  double cosi  = cos(i);
943  xc[0] = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
944  xc[1] = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
945  xc[2] = yp*sini;
946
947  double tc = tt - _TOC;
948  xc[3] = _clock_bias + _clock_drift*tc + _clock_driftrate*tc*tc;
949
950  // Velocity
951  // --------
952  double tanv2 = tan(v/2);
953  double dEdM  = 1 / (1 - _e*cos(E));
954  double dotv  = sqrt((1.0 + _e)/(1.0 - _e)) / cos(E/2)/cos(E/2) / (1 + tanv2*tanv2)
955               * dEdM * n;
956  double dotu  = dotv + (-_Cuc*sin2u0 + _Cus*cos2u0)*2*dotv;
957  double dotom = _OMEGADOT - omegaEarth;
958  double doti  = _IDOT + (-_Cic*sin2u0 + _Cis*cos2u0)*2*dotv;
959  double dotr  = a0 * _e*sin(E) * dEdM * n
960                + (-_Crc*sin2u0 + _Crs*cos2u0)*2*dotv;
961  double dotx  = dotr*cos(u) - r*sin(u)*dotu;
962  double doty  = dotr*sin(u) + r*cos(u)*dotu;
963
964  vv[0]  = cosom   *dotx  - cosi*sinom   *doty      // dX / dr
965           - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom   // dX / dOMEGA
966                       + yp*sini*sinom*doti;        // dX / di
967
968  vv[1]  = sinom   *dotx  + cosi*cosom   *doty
969           + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
970                          - yp*sini*cosom*doti;
971
972  vv[2]  = sini    *doty  + yp*cosi      *doti;
973
974  // Relativistic Correction
975  // -----------------------
976  // correspondent to Galileo ICD and to SSR standard
977  xc[3] -= 4.442807633e-10 * _e * sqrt(a0) *sin(E);
978  // correspondent to IGS convention
979  //xc[3] -= 2.0 * (xc[0]*vv[0] + xc[1]*vv[1] + xc[2]*vv[2]) / t_CST::c / t_CST::c;
980
981  return success;
982}
983
984// Health status of Galileo Ephemeris (virtual)
985////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
986unsigned int t_ephGal::isUnhealthy() const {
987  if (_E5aHS && _E5bHS && _E1_bHS) {
988    return 1;
989  }
990  return 0;
991}
992
993// RINEX Format String
994//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
995QString t_ephGal::toString(double version) const {
996
997  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC, _prn, version);
998
999  QTextStream out(&rnxStr);
1000
1001  out << QString("%1%2%3\n")
1002    .arg(_clock_bias,      19, 'e', 12)
1003    .arg(_clock_drift,     19, 'e', 12)
1004    .arg(_clock_driftrate, 19, 'e', 12);
1005
1006  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
1007
1008  out << QString(fmt)
1009    .arg(_IODnav,  19, 'e', 12)
1010    .arg(_Crs,     19, 'e', 12)
1011    .arg(_Delta_n, 19, 'e', 12)
1012    .arg(_M0,      19, 'e', 12);
1013
1014  out << QString(fmt)
1015    .arg(_Cuc,    19, 'e', 12)
1016    .arg(_e,      19, 'e', 12)
1017    .arg(_Cus,    19, 'e', 12)
1018    .arg(_sqrt_A, 19, 'e', 12);
1019
1020  out << QString(fmt)
1021    .arg(_TOEsec, 19, 'e', 12)
1022    .arg(_Cic,    19, 'e', 12)
1023    .arg(_OMEGA0, 19, 'e', 12)
1024    .arg(_Cis,    19, 'e', 12);
1025
1026  out << QString(fmt)
1027    .arg(_i0,       19, 'e', 12)
1028    .arg(_Crc,      19, 'e', 12)
1029    .arg(_omega,    19, 'e', 12)
1030    .arg(_OMEGADOT, 19, 'e', 12);
1031
1032  int    dataSource = 0;
1033  int    SVhealth   = 0;
1034  double BGD_1_5A   = _BGD_1_5A;
1035  double BGD_1_5B   = _BGD_1_5B;
1036  if (_fnav) {
1037    dataSource |= (1<<1);
1038    dataSource |= (1<<8);
1039    BGD_1_5B = 0.0;
1040    // SVhealth
1041    //   Bit 3  : E5a DVS
1042    if (_e5aDataInValid) {
1043      SVhealth |= (1<<3);
1044    }
1045    //   Bit 4-5: E5a HS
1046    if (_E5aHS == 1.0) {
1047      SVhealth |= (1<<4);
1048    }
1049    else if (_E5aHS == 2.0) {
1050      SVhealth |= (1<<5);
1051    }
1052    else if (_E5aHS  == 3.0) {
1053      SVhealth |= (1<<4);
1054      SVhealth |= (1<<5);
1055    }
1056  }
1057  else if(_inav) {
1058    // Bit 2 and 0 are set because from MT1046 the data source cannot be determined
1059    // and RNXv3.03 says both can be set if the navigation messages were merged
1060    dataSource |= (1<<0);
1061    dataSource |= (1<<2);
1062    dataSource |= (1<<9);
1063    // SVhealth
1064    //   Bit 0  : E1-B DVS
1065    if (_e1DataInValid) {
1066      SVhealth |= (1<<0);
1067    }
1068    //   Bit 1-2: E1-B HS
1069    if      (_E1_bHS == 1.0) {
1070      SVhealth |= (1<<1);
1071    }
1072    else if (_E1_bHS == 2.0) {
1073      SVhealth |= (1<<2);
1074    }
1075    else if (_E1_bHS == 3.0) {
1076      SVhealth |= (1<<1);
1077      SVhealth |= (1<<2);
1078    }
1079    //   Bit 3  : E5a DVS
1080    if (_e5aDataInValid) {
1081      SVhealth |= (1<<3);
1082    }
1083    //   Bit 4-5: E5a HS
1084    if      (_E5aHS == 1.0) {
1085      SVhealth |= (1<<4);
1086    }
1087    else if (_E5aHS == 2.0) {
1088      SVhealth |= (1<<5);
1089    }
1090    else if (_E5aHS == 3.0) {
1091      SVhealth |= (1<<4);
1092      SVhealth |= (1<<5);
1093    }
1094    //   Bit 6  : E5b DVS
1095    if (_e5bDataInValid) {
1096      SVhealth |= (1<<6);
1097    }
1098    //   Bit 7-8: E5b HS
1099    if      (_E5bHS == 1.0) {
1100      SVhealth |= (1<<7);
1101    }
1102    else if (_E5bHS == 2.0) {
1103      SVhealth |= (1<<8);
1104    }
1105    else if (_E5bHS == 3.0) {
1106      SVhealth |= (1<<7);
1107      SVhealth |= (1<<8);
1108    }
1109  }
1110
1111  out << QString(fmt)
1112    .arg(_IDOT,              19, 'e', 12)
1113    .arg(double(dataSource), 19, 'e', 12)
1114    .arg(_TOEweek + 1024.0,  19, 'e', 12)
1115    .arg(0.0,                19, 'e', 12);
1116
1117  out << QString(fmt)
1118    .arg(_SISA,            19, 'e', 12)
1119    .arg(double(SVhealth), 19, 'e', 12)
1120    .arg(BGD_1_5A,         19, 'e', 12)
1121    .arg(BGD_1_5B,         19, 'e', 12);
1122
1123  double tot = _TOT;
1124  if (tot == 0.9999e9 && version < 3.0) {
1125    tot = 0.0;
1126  }
1127  out << QString(fmt)
1128    .arg(tot,     19, 'e', 12)
1129    .arg("",      19, QChar(' '))
1130    .arg("",      19, QChar(' '))
1131    .arg("",      19, QChar(' '));
1132
1133  return rnxStr;
1134}
1135
1136// Constructor
1137//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1138t_ephSBAS::t_ephSBAS(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
1139
1140  const int nLines = 4;
1141
1142  if (lines.size() != nLines) {
1143    _checkState = bad;
1144    return;
1145  }
1146
1147  // RINEX Format
1148  // ------------
1149  int fieldLen = 19;
1150
1151  int pos[4];
1152  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
1153  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
1154  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
1155  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
1156
1157  // Read four lines
1158  // ---------------
1159  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
1160    QString line = lines[iLine];
1161
1162    if      ( iLine == 0 ) {
1163      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
1164
1165      int    year, month, day, hour, min;
1166      double sec;
1167
1168      QString prnStr, n;
1169      in >> prnStr;
1170      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'S') {
1171        in >> n;
1172        prnStr.append(n);
1173      }
1174      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
1175      if (prnStr.at(0) == 'S') {
1176        _prn.set('S', prnStr.mid(1).toInt());
1177      }
1178      else {
1179        _prn.set('S', prnStr.toInt());
1180      }
1181
1182      if      (year <  80) {
1183        year += 2000;
1184      }
1185      else if (year < 100) {
1186        year += 1900;
1187      }
1188
1189      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
1190
1191      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _agf0 ) ||
1192           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _agf1 ) ||
1193           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _TOW  ) ) {
1194        _checkState = bad;
1195        return;
1196      }
1197    }
1198
1199    else if      ( iLine == 1 ) {
1200      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _x_pos         ) ||
1201           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _x_velocity    ) ||
1202           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _x_acceleration) ||
1203           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _health        ) ) {
1204        _checkState = bad;
1205        return;
1206      }
1207    }
1208
1209    else if ( iLine == 2 ) {
1210      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _y_pos           ) ||
1211           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _y_velocity      ) ||
1212           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _y_acceleration  ) ||
1213           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _ura             ) ) {
1214        _checkState = bad;
1215        return;
1216      }
1217    }
1218
1219    else if ( iLine == 3 ) {
1220      double iodn;
1221      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _z_pos         )  ||
1222           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _z_velocity    )  ||
1223           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _z_acceleration)  ||
1224           readDbl(line, pos[3], fieldLen, iodn           ) ) {
1225        _checkState = bad;
1226        return;
1227      } else {
1228        _IODN = int(iodn);
1229      }
1230    }
1231  }
1232
1233  _x_pos          *= 1.e3;
1234  _y_pos          *= 1.e3;
1235  _z_pos          *= 1.e3;
1236  _x_velocity     *= 1.e3;
1237  _y_velocity     *= 1.e3;
1238  _z_velocity     *= 1.e3;
1239  _x_acceleration *= 1.e3;
1240  _y_acceleration *= 1.e3;
1241  _z_acceleration *= 1.e3;
1242}
1243
1244// IOD of SBAS Ephemeris (virtual)
1245////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1246
1247unsigned int t_ephSBAS::IOD() const {
1248  unsigned char buffer[80];
1249  int size = 0;
1250  int numbits = 0;
1251  long long bitbuffer = 0;
1252  unsigned char *startbuffer = buffer;
1253
1254  SBASADDBITSFLOAT(30, this->_x_pos, 0.08)
1255  SBASADDBITSFLOAT(30, this->_y_pos, 0.08)
1256  SBASADDBITSFLOAT(25, this->_z_pos, 0.4)
1257  SBASADDBITSFLOAT(17, this->_x_velocity, 0.000625)
1258  SBASADDBITSFLOAT(17, this->_y_velocity, 0.000625)
1259  SBASADDBITSFLOAT(18, this->_z_velocity, 0.004)
1260  SBASADDBITSFLOAT(10, this->_x_acceleration, 0.0000125)
1261  SBASADDBITSFLOAT(10, this->_y_acceleration, 0.0000125)
1262  SBASADDBITSFLOAT(10, this->_z_acceleration, 0.0000625)
1263  SBASADDBITSFLOAT(12, this->_agf0, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1264  SBASADDBITSFLOAT(8, this->_agf1, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<10))
1265  SBASADDBITS(5,0); // the last byte is filled by 0-bits to obtain a length of an integer multiple of 8
1266
1267  return CRC24(size, startbuffer);
1268}
1269
1270// Compute SBAS Satellite Position (virtual)
1271////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1272t_irc t_ephSBAS::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
1273
1274  if (_checkState == bad) {
1275    return failure;
1276  }
1277
1278  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
1279  double  dt = tt - _TOC;
1280
1281  xc[0] = _x_pos + _x_velocity * dt + _x_acceleration * dt * dt / 2.0;
1282  xc[1] = _y_pos + _y_velocity * dt + _y_acceleration * dt * dt / 2.0;
1283  xc[2] = _z_pos + _z_velocity * dt + _z_acceleration * dt * dt / 2.0;
1284
1285  vv[0] = _x_velocity + _x_acceleration * dt;
1286  vv[1] = _y_velocity + _y_acceleration * dt;
1287  vv[2] = _z_velocity + _z_acceleration * dt;
1288
1289  xc[3] = _agf0 + _agf1 * dt;
1290
1291  return success;
1292}
1293
1294// RINEX Format String
1295//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1296QString t_ephSBAS::toString(double version) const {
1297
1298  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC, _prn, version);
1299
1300  QTextStream out(&rnxStr);
1301
1302  out << QString("%1%2%3\n")
1303    .arg(_agf0, 19, 'e', 12)
1304    .arg(_agf1, 19, 'e', 12)
1305    .arg(_TOW,  19, 'e', 12);
1306
1307  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
1308
1309  out << QString(fmt)
1310    .arg(1.e-3*_x_pos,          19, 'e', 12)
1311    .arg(1.e-3*_x_velocity,     19, 'e', 12)
1312    .arg(1.e-3*_x_acceleration, 19, 'e', 12)
1313    .arg(_health,               19, 'e', 12);
1314
1315  out << QString(fmt)
1316    .arg(1.e-3*_y_pos,          19, 'e', 12)
1317    .arg(1.e-3*_y_velocity,     19, 'e', 12)
1318    .arg(1.e-3*_y_acceleration, 19, 'e', 12)
1319    .arg(_ura,                  19, 'e', 12);
1320
1321  out << QString(fmt)
1322    .arg(1.e-3*_z_pos,          19, 'e', 12)
1323    .arg(1.e-3*_z_velocity,     19, 'e', 12)
1324    .arg(1.e-3*_z_acceleration, 19, 'e', 12)
1325    .arg(double(_IODN),         19, 'e', 12);
1326
1327  return rnxStr;
1328}
1329
1330// Constructor
1331//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1332t_ephBDS::t_ephBDS(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
1333
1334  const int nLines = 8;
1335
1336  if (lines.size() != nLines) {
1337    _checkState = bad;
1338    return;
1339  }
1340
1341  // RINEX Format
1342  // ------------
1343  int fieldLen = 19;
1344
1345  int pos[4];
1346  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
1347  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
1348  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
1349  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
1350
1351  // Read eight lines
1352  // ----------------
1353  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
1354    QString line = lines[iLine];
1355
1356    if      ( iLine == 0 ) {
1357      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
1358
1359      int    year, month, day, hour, min;
1360      double sec;
1361
1362      QString prnStr, n;
1363      in >> prnStr;
1364      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'C') {
1365        in >> n;
1366        prnStr.append(n);
1367      }
1368      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
1369      if (prnStr.at(0) == 'C') {
1370        _prn.set('C', prnStr.mid(1).toInt());
1371      }
1372      else {
1373        _prn.set('C', prnStr.toInt());
1374      }
1375
1376      if      (year <  80) {
1377        year += 2000;
1378      }
1379      else if (year < 100) {
1380        year += 1900;
1381      }
1382
1383      _TOC.setBDS(year, month, day, hour, min, sec);
1384
1385      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _clock_bias     ) ||
1386           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _clock_drift    ) ||
1387           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _clock_driftrate) ) {
1388        _checkState = bad;
1389        return;
1390      }
1391    }
1392
1393    else if      ( iLine == 1 ) {
1394      double aode;
1395      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, aode    ) ||
1396           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crs    ) ||
1397           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Delta_n) ||
1398           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _M0     ) ) {
1399        _checkState = bad;
1400        return;
1401      }
1402      _AODE = int(aode);
1403    }
1404
1405    else if ( iLine == 2 ) {
1406      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _Cuc   ) ||
1407           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _e     ) ||
1408           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Cus   ) ||
1409           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _sqrt_A) ) {
1410        _checkState = bad;
1411        return;
1412      }
1413    }
1414
1415    else if ( iLine == 3 ) {
1416      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOEsec )  ||
1417           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Cic   )  ||
1418           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _OMEGA0)  ||
1419           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _Cis   ) ) {
1420        _checkState = bad;
1421        return;
1422      }
1423    }
1424
1425    else if ( iLine == 4 ) {
1426      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _i0      ) ||
1427           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crc     ) ||
1428           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _omega   ) ||
1429           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _OMEGADOT) ) {
1430        _checkState = bad;
1431        return;
1432      }
1433    }
1434
1435    else if ( iLine == 5 ) {
1436      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT    ) ||
1437           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek)) {
1438        _checkState = bad;
1439        return;
1440      }
1441    }
1442
1443    else if ( iLine == 6 ) {
1444      double SatH1;
1445      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _URA ) ||
1446           readDbl(line, pos[1], fieldLen, SatH1) ||
1447           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TGD1) ||
1448           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _TGD2) ) {
1449        _checkState = bad;
1450        return;
1451      }
1452      _SatH1 = int(SatH1);
1453    }
1454
1455    else if ( iLine == 7 ) {
1456      double aodc;
1457      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOT) ||
1458           readDbl(line, pos[1], fieldLen, aodc) ) {
1459        _checkState = bad;
1460        return;
1461      }
1462      if (_TOT == 0.9999e9) {  // 0.9999e9 means not known (RINEX standard)
1463        _TOT = _TOEsec;
1464      }
1465      _AODC = int(aodc);
1466    }
1467  }
1468
1469  _TOE.setBDS(int(_TOEweek), _TOEsec);
1470
1471  // remark: actually should be computed from second_tot
1472  //         but it seems to be unreliable in RINEX files
1473  //_TOT = _TOC.bdssec();
1474}
1475
1476// IOD of BDS Ephemeris (virtual)
1477////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1478unsigned int t_ephBDS::IOD() const {
1479  unsigned char buffer[80];
1480  int size = 0;
1481  int numbits = 0;
1482  long long bitbuffer = 0;
1483  unsigned char *startbuffer = buffer;
1484
1485  BDSADDBITSFLOAT(14, this->_IDOT, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<13))
1486  BDSADDBITSFLOAT(11, this->_clock_driftrate, 1.0/static_cast<double>(1<<30)
1487      /static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<6))
1488  BDSADDBITSFLOAT(22, this->_clock_drift, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<20))
1489  BDSADDBITSFLOAT(24, this->_clock_bias, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<3))
1490  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Crs, 1.0/static_cast<double>(1<<6))
1491  BDSADDBITSFLOAT(16, this->_Delta_n, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<13))
1492  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_M0, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1493  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cuc, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1494  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_e, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<3))
1495  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cus, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1496  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_sqrt_A, 1.0/static_cast<double>(1<<19))
1497  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cic, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1498  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_OMEGA0, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1499  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cis, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1500  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_i0, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1501  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Crc, 1.0/static_cast<double>(1<<6))
1502  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_omega, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1503  BDSADDBITSFLOAT(24, this->_OMEGADOT, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<13))
1504  BDSADDBITS(5, 0)  // the last byte is filled by 0-bits to obtain a length of an integer multiple of 8
1505
1506  return CRC24(size, startbuffer);
1507}
1508
1509// Compute BDS Satellite Position (virtual)
1510//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1511t_irc t_ephBDS::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
1512
1513  if (_checkState == bad) {
1514    return failure;
1515  }
1516
1517  static const double gmBDS    = 398.6004418e12;
1518  static const double omegaBDS = 7292115.0000e-11;
1519
1520  xc[0] = xc[1] = xc[2] = xc[3] = 0.0;
1521  vv[0] = vv[1] = vv[2] = 0.0;
1522
1523  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
1524
1525  if (_sqrt_A == 0) {
1526    return failure;
1527  }
1528  double a0 = _sqrt_A * _sqrt_A;
1529
1530  double n0 = sqrt(gmBDS/(a0*a0*a0));
1531  double tk = tt - _TOE;
1532  double n  = n0 + _Delta_n;
1533  double M  = _M0 + n*tk;
1534  double E  = M;
1535  double E_last;
1536  int    nLoop = 0;
1537  do {
1538    E_last = E;
1539    E = M + _e*sin(E);
1540
1541    if (++nLoop == 100) {
1542      return failure;
1543    }
1544  } while ( fabs(E-E_last)*a0 > 0.001 );
1545
1546  double v      = atan2(sqrt(1-_e*_e) * sin(E), cos(E) - _e);
1547  double u0     = v + _omega;
1548  double sin2u0 = sin(2*u0);
1549  double cos2u0 = cos(2*u0);
1550  double r      = a0*(1 - _e*cos(E)) + _Crc*cos2u0 + _Crs*sin2u0;
1551  double i      = _i0 + _IDOT*tk     + _Cic*cos2u0 + _Cis*sin2u0;
1552  double u      = u0                 + _Cuc*cos2u0 + _Cus*sin2u0;
1553  double xp     = r*cos(u);
1554  double yp     = r*sin(u);
1555  double toesec = (_TOE.gpssec() - 14.0);
1556  double sinom = 0;
1557  double cosom = 0;
1558  double sini  = 0;
1559  double cosi  = 0;
1560
1561  // Velocity
1562  // --------
1563  double tanv2 = tan(v/2);
1564  double dEdM  = 1 / (1 - _e*cos(E));
1565  double dotv  = sqrt((1.0 + _e)/(1.0 - _e)) / cos(E/2)/cos(E/2)
1566                 / (1 + tanv2*tanv2) * dEdM * n;
1567  double dotu  = dotv + (-_Cuc*sin2u0 + _Cus*cos2u0)*2*dotv;
1568  double doti  = _IDOT + (-_Cic*sin2u0 + _Cis*cos2u0)*2*dotv;
1569  double dotr  = a0 * _e*sin(E) * dEdM * n
1570                + (-_Crc*sin2u0 + _Crs*cos2u0)*2*dotv;
1571
1572  double dotx  = dotr*cos(u) - r*sin(u)*dotu;
1573  double doty  = dotr*sin(u) + r*cos(u)*dotu;
1574
1575  const double iMaxGEO = 10.0 / 180.0 * M_PI;
1576
1577  // MEO/IGSO satellite
1578  // ------------------
1579  if (_i0 > iMaxGEO) {
1580    double OM = _OMEGA0 + (_OMEGADOT - omegaBDS)*tk - omegaBDS*toesec;
1581
1582    sinom = sin(OM);
1583    cosom = cos(OM);
1584    sini  = sin(i);
1585    cosi  = cos(i);
1586
1587    xc[0] = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
1588    xc[1] = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
1589    xc[2] = yp*sini;
1590
1591    // Velocity
1592    // --------
1593
1594    double dotom = _OMEGADOT - t_CST::omega;
1595
1596    vv[0]  = cosom  *dotx   - cosi*sinom   *doty    // dX / dr
1597           - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom   // dX / dOMEGA
1598                            + yp*sini*sinom*doti;   // dX / di
1599
1600    vv[1]  = sinom  *dotx   + cosi*cosom   *doty
1601           + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
1602                            - yp*sini*cosom*doti;
1603
1604    vv[2]  = sini   *doty   + yp*cosi      *doti;
1605
1606  }
1607
1608  // GEO satellite
1609  // -------------
1610  else {
1611    double OM    = _OMEGA0 + _OMEGADOT*tk - omegaBDS*toesec;
1612    double ll    = omegaBDS*tk;
1613
1614    sinom = sin(OM);
1615    cosom = cos(OM);
1616    sini  = sin(i);
1617    cosi  = cos(i);
1618
1619    double xx = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
1620    double yy = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
1621    double zz = yp*sini;
1622
1623    Matrix RX = BNC_PPP::t_astro::rotX(-5.0 / 180.0 * M_PI);
1624    Matrix RZ = BNC_PPP::t_astro::rotZ(ll);
1625
1626    ColumnVector X1(3); X1 << xx << yy << zz;
1627    ColumnVector X2 = RZ*RX*X1;
1628
1629    xc[0] = X2(1);
1630    xc[1] = X2(2);
1631    xc[2] = X2(3);
1632
1633    double dotom = _OMEGADOT;
1634
1635    double vx  = cosom   *dotx  - cosi*sinom   *doty
1636               - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom
1637                                + yp*sini*sinom*doti;
1638
1639    double vy  = sinom   *dotx  + cosi*cosom   *doty
1640               + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
1641                                - yp*sini*cosom*doti;
1642
1643    double vz  = sini    *doty  + yp*cosi      *doti;
1644
1645    ColumnVector V(3); V << vx << vy << vz;
1646
1647    Matrix RdotZ(3,3);
1648    double C = cos(ll);
1649    double S = sin(ll);
1650    Matrix UU(3,3);
1651    UU[0][0] =  -S;  UU[0][1] =  +C;  UU[0][2] = 0.0;
1652    UU[1][0] =  -C;  UU[1][1] =  -S;  UU[1][2] = 0.0;
1653    UU[2][0] = 0.0;  UU[2][1] = 0.0;  UU[2][2] = 0.0;
1654    RdotZ = omegaBDS * UU;
1655
1656    ColumnVector VV(3);
1657    VV = RZ*RX*V + RdotZ*RX*X1;
1658
1659    vv[0] = VV(1);
1660    vv[1] = VV(2);
1661    vv[2] = VV(3);
1662  }
1663
1664  double tc = tt - _TOC;
1665  xc[3] = _clock_bias + _clock_drift*tc + _clock_driftrate*tc*tc;
1666
1667  // dotC  = _clock_drift + _clock_driftrate*tc
1668  //       - 4.442807633e-10*_e*sqrt(a0)*cos(E) * dEdM * n;
1669
1670  // Relativistic Correction
1671  // -----------------------
1672  // correspondent to BDS ICD and to SSR standard
1673    xc[3] -= 4.442807633e-10 * _e * sqrt(a0) *sin(E);
1674  // correspondent to IGS convention
1675  // xc[3] -= 2.0 * (xc[0]*vv[0] + xc[1]*vv[1] + xc[2]*vv[2]) / t_CST::c / t_CST::c;
1676
1677  return success;
1678}
1679
1680// RINEX Format String
1681//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1682QString t_ephBDS::toString(double version) const {
1683
1684  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC-14.0, _prn, version);
1685
1686  QTextStream out(&rnxStr);
1687
1688  out << QString("%1%2%3\n")
1689    .arg(_clock_bias,      19, 'e', 12)
1690    .arg(_clock_drift,     19, 'e', 12)
1691    .arg(_clock_driftrate, 19, 'e', 12);
1692
1693  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
1694
1695  out << QString(fmt)
1696    .arg(double(_AODE), 19, 'e', 12)
1697    .arg(_Crs,          19, 'e', 12)
1698    .arg(_Delta_n,      19, 'e', 12)
1699    .arg(_M0,           19, 'e', 12);
1700
1701  out << QString(fmt)
1702    .arg(_Cuc,    19, 'e', 12)
1703    .arg(_e,      19, 'e', 12)
1704    .arg(_Cus,    19, 'e', 12)
1705    .arg(_sqrt_A, 19, 'e', 12);
1706
1707  double toes = 0.0;
1708  if (_TOEweek > -1.0) {// RINEX input
1709    toes = _TOEsec;
1710  }
1711  else {// RTCM stream input
1712    toes = _TOE.bdssec();
1713  }
1714  out << QString(fmt)
1715    .arg(toes,    19, 'e', 12)
1716    .arg(_Cic,    19, 'e', 12)
1717    .arg(_OMEGA0, 19, 'e', 12)
1718    .arg(_Cis,    19, 'e', 12);
1719
1720  out << QString(fmt)
1721    .arg(_i0,       19, 'e', 12)
1722    .arg(_Crc,      19, 'e', 12)
1723    .arg(_omega,    19, 'e', 12)
1724    .arg(_OMEGADOT, 19, 'e', 12);
1725
1726  double toew = 0.0;
1727  if (_TOEweek > -1.0) {// RINEX input
1728    toew = _TOEweek;
1729  }
1730  else {// RTCM stream input
1731    toew = double(_TOE.bdsw());
1732  }
1733  out << QString(fmt)
1734    .arg(_IDOT, 19, 'e', 12)
1735    .arg(0.0,   19, 'e', 12)
1736    .arg(toew,  19, 'e', 12)
1737    .arg(0.0,   19, 'e', 12);
1738
1739  out << QString(fmt)
1740    .arg(_URA,           19, 'e', 12)
1741    .arg(double(_SatH1), 19, 'e', 12)
1742    .arg(_TGD1,          19, 'e', 12)
1743    .arg(_TGD2,          19, 'e', 12);
1744
1745  double tots = 0.0;
1746  if (_TOEweek > -1.0) {// RINEX input
1747    tots = _TOT;
1748  }
1749  else {// RTCM stream input
1750    tots = _TOE.bdssec();
1751  }
1752  out << QString(fmt)
1753    .arg(tots,          19, 'e', 12)
1754    .arg(double(_AODC), 19, 'e', 12)
1755    .arg("",            19, QChar(' '))
1756    .arg("",            19, QChar(' '));
1757  return rnxStr;
1758}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.