source: ntrip/branches/BNC_2.12/src/ephemeris.cpp @ 8420

Last change on this file since 8420 was 8420, checked in by stuerze, 21 months ago

minor changes to exclude unhealthy satellites from satellite coordinates determination

File size: 48.9 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      _checkState == unhealthy) {
61    return failure;
62  }
63  const QVector<int> updateInt = QVector<int>()  << 1 << 2 << 5 << 10 << 15 << 30
64                                                 << 60 << 120 << 240 << 300 << 600
65                                                 << 900 << 1800 << 3600 << 7200
66                                                 << 10800;
67  xc.ReSize(4);
68  vv.ReSize(3);
69  if (position(tt.gpsw(), tt.gpssec(), xc.data(), vv.data()) != success) {
70    return failure;
71  }
72  if (useCorr) {
73    if (_orbCorr && _clkCorr) {
74      double dtO = tt - _orbCorr->_time;
75      if (_orbCorr->_updateInt) {
76        dtO -= (0.5 * updateInt[_orbCorr->_updateInt]);
77      }
78      ColumnVector dx(3);
79      dx[0] = _orbCorr->_xr[0] + _orbCorr->_dotXr[0] * dtO;
80      dx[1] = _orbCorr->_xr[1] + _orbCorr->_dotXr[1] * dtO;
81      dx[2] = _orbCorr->_xr[2] + _orbCorr->_dotXr[2] * dtO;
82
83      RSW_to_XYZ(xc.Rows(1,3), vv.Rows(1,3), dx, dx);
84
85      xc[0] -= dx[0];
86      xc[1] -= dx[1];
87      xc[2] -= dx[2];
88
89      ColumnVector dv(3);
90      RSW_to_XYZ(xc.Rows(1,3), vv.Rows(1,3), _orbCorr->_dotXr, dv);
91
92      vv[0] -= dv[0];
93      vv[1] -= dv[1];
94      vv[2] -= dv[2];
95
96      double dtC = tt - _clkCorr->_time;
97      if (_clkCorr->_updateInt) {
98        dtC -= (0.5 * updateInt[_clkCorr->_updateInt]);
99      }
100      xc[3] += _clkCorr->_dClk + _clkCorr->_dotDClk * dtC + _clkCorr->_dotDotDClk * dtC * dtC;
101    }
102    else {
103      return failure;
104    }
105  }
106  return success;
107}
108
109//
110//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
111QString t_eph::rinexDateStr(const bncTime& tt, const t_prn& prn, double version) {
112  QString prnStr(prn.toString().c_str());
113  return rinexDateStr(tt, prnStr, version);
114}
115
116//
117//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
118QString t_eph::rinexDateStr(const bncTime& tt, const QString& prnStr, double version) {
119
120  QString datStr;
121
122  unsigned year, month, day, hour, min;
123  double   sec;
124  tt.civil_date(year, month, day);
125  tt.civil_time(hour, min, sec);
126
127  QTextStream out(&datStr);
128
129  if (version < 3.0) {
130    QString prnHlp = prnStr.mid(1,2); if (prnHlp[0] == '0') prnHlp[0] = ' ';
131    out << prnHlp << QString(" %1 %2 %3 %4 %5%6")
132      .arg(year % 100, 2, 10, QChar('0'))
133      .arg(month,      2)
134      .arg(day,        2)
135      .arg(hour,       2)
136      .arg(min,        2)
137      .arg(sec, 5, 'f',1);
138  }
139  else {
140    out << prnStr << QString(" %1 %2 %3 %4 %5 %6")
141      .arg(year,     4)
142      .arg(month,    2, 10, QChar('0'))
143      .arg(day,      2, 10, QChar('0'))
144      .arg(hour,     2, 10, QChar('0'))
145      .arg(min,      2, 10, QChar('0'))
146      .arg(int(sec), 2, 10, QChar('0'));
147  }
148
149  return datStr;
150}
151
152// Constructor
153//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
154t_ephGPS::t_ephGPS(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
155
156  const int nLines = 8;
157
158  if (lines.size() != nLines) {
159    _checkState = bad;
160    return;
161  }
162
163  // RINEX Format
164  // ------------
165  int fieldLen = 19;
166
167  int pos[4];
168  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
169  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
170  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
171  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
172
173  // Read eight lines
174  // ----------------
175  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
176    QString line = lines[iLine];
177
178    if      ( iLine == 0 ) {
179      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
180      int    year, month, day, hour, min;
181      double sec;
182
183      QString prnStr, n;
184      in >> prnStr;
185
186      if (prnStr.size() == 1 &&
187          (prnStr[0] == 'G' ||
188           prnStr[0] == 'J' ||
189           prnStr[0] == 'I')) {
190        in >> n;
191        prnStr.append(n);
192      }
193
194      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
195      if      (prnStr.at(0) == 'G') {
196        _prn.set('G', prnStr.mid(1).toInt());
197      }
198      else if (prnStr.at(0) == 'J') {
199        _prn.set('J', prnStr.mid(1).toInt());
200      }
201      else if (prnStr.at(0) == 'I') {
202        _prn.set('I', prnStr.mid(1).toInt());
203      }
204      else {
205        _prn.set('G', prnStr.toInt());
206      }
207
208      if      (year <  80) {
209        year += 2000;
210      }
211      else if (year < 100) {
212        year += 1900;
213      }
214
215      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
216
217      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _clock_bias     ) ||
218           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _clock_drift    ) ||
219           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _clock_driftrate) ) {
220        _checkState = bad;
221        return;
222      }
223    }
224
225    else if      ( iLine == 1 ) {
226      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IODE   ) ||
227           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crs    ) ||
228           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Delta_n) ||
229           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _M0     ) ) {
230        _checkState = bad;
231        return;
232      }
233    }
234
235    else if ( iLine == 2 ) {
236      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _Cuc   ) ||
237           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _e     ) ||
238           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Cus   ) ||
239           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _sqrt_A) ) {
240        _checkState = bad;
241        return;
242      }
243    }
244
245    else if ( iLine == 3 ) {
246      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOEsec)  ||
247           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Cic   )  ||
248           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _OMEGA0)  ||
249           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _Cis   ) ) {
250        _checkState = bad;
251        return;
252      }
253    }
254
255    else if ( iLine == 4 ) {
256      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _i0      ) ||
257           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crc     ) ||
258           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _omega   ) ||
259           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _OMEGADOT) ) {
260        _checkState = bad;
261        return;
262      }
263    }
264
265    else if ( iLine == 5 && type() != t_eph::IRNSS) {
266      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT   ) ||
267           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _L2Codes) ||
268           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek  ) ||
269           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _L2PFlag) ) {
270        _checkState = bad;
271        return;
272      }
273    }
274    else if ( iLine == 5 && type() == t_eph::IRNSS) {
275      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT   ) ||
276           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek) ) {
277        _checkState = bad;
278        return;
279      }
280    }
281
282    else if ( iLine == 6 && type() != t_eph::IRNSS) {
283      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _ura   ) ||
284           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _health) ||
285           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TGD   ) ||
286           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _IODC  ) ) {
287        _checkState = bad;
288        return;
289      }
290    }
291    else if ( iLine == 6 && type() == t_eph::IRNSS) {
292      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _ura   ) ||
293           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _health) ||
294           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TGD   ) ) {
295        _checkState = bad;
296        return;
297      }
298    }
299
300    else if ( iLine == 7 ) {
301      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOT) ) {
302        _checkState = bad;
303        return;
304      }
305      readDbl(line, pos[1], fieldLen, _fitInterval); // _fitInterval optional
306    }
307  }
308}
309
310// Compute GPS Satellite Position (virtual)
311////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
312t_irc t_ephGPS::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
313
314  if (_checkState == bad ||
315      _checkState == unhealthy) {
316    return failure;
317  }
318
319  static const double omegaEarth = 7292115.1467e-11;
320  static const double gmGRS      = 398.6005e12;
321
322  memset(xc, 0, 4*sizeof(double));
323  memset(vv, 0, 3*sizeof(double));
324
325  double a0 = _sqrt_A * _sqrt_A;
326  if (a0 == 0) {
327    return failure;
328  }
329
330  double n0 = sqrt(gmGRS/(a0*a0*a0));
331
332  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
333  double tk = tt - bncTime(int(_TOEweek), _TOEsec);
334
335  double n  = n0 + _Delta_n;
336  double M  = _M0 + n*tk;
337  double E  = M;
338  double E_last;
339  int    nLoop = 0;
340  do {
341    E_last = E;
342    E = M + _e*sin(E);
343   
344    if (++nLoop == 100) {
345      return failure;
346    }
347  } while ( fabs(E-E_last)*a0 > 0.001 );
348  double v      = 2.0*atan( sqrt( (1.0 + _e)/(1.0 - _e) )*tan( E/2 ) );
349  double u0     = v + _omega;
350  double sin2u0 = sin(2*u0);
351  double cos2u0 = cos(2*u0);
352  double r      = a0*(1 - _e*cos(E)) + _Crc*cos2u0 + _Crs*sin2u0;
353  double i      = _i0 + _IDOT*tk + _Cic*cos2u0 + _Cis*sin2u0;
354  double u      = u0 + _Cuc*cos2u0 + _Cus*sin2u0;
355  double xp     = r*cos(u);
356  double yp     = r*sin(u);
357  double OM     = _OMEGA0 + (_OMEGADOT - omegaEarth)*tk -
358                   omegaEarth*_TOEsec;
359
360  double sinom = sin(OM);
361  double cosom = cos(OM);
362  double sini  = sin(i);
363  double cosi  = cos(i);
364  xc[0] = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
365  xc[1] = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
366  xc[2] = yp*sini;
367
368  double tc = tt - _TOC;
369  xc[3] = _clock_bias + _clock_drift*tc + _clock_driftrate*tc*tc;
370
371  // Velocity
372  // --------
373  double tanv2 = tan(v/2);
374  double dEdM  = 1 / (1 - _e*cos(E));
375  double dotv  = sqrt((1.0 + _e)/(1.0 - _e)) / cos(E/2)/cos(E/2) / (1 + tanv2*tanv2)
376               * dEdM * n;
377  double dotu  = dotv + (-_Cuc*sin2u0 + _Cus*cos2u0)*2*dotv;
378  double dotom = _OMEGADOT - omegaEarth;
379  double doti  = _IDOT + (-_Cic*sin2u0 + _Cis*cos2u0)*2*dotv;
380  double dotr  = a0 * _e*sin(E) * dEdM * n
381                + (-_Crc*sin2u0 + _Crs*cos2u0)*2*dotv;
382  double dotx  = dotr*cos(u) - r*sin(u)*dotu;
383  double doty  = dotr*sin(u) + r*cos(u)*dotu;
384
385  vv[0]  = cosom   *dotx  - cosi*sinom   *doty      // dX / dr
386           - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom   // dX / dOMEGA
387                       + yp*sini*sinom*doti;        // dX / di
388
389  vv[1]  = sinom   *dotx  + cosi*cosom   *doty
390           + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
391                          - yp*sini*cosom*doti;
392
393  vv[2]  = sini    *doty  + yp*cosi      *doti;
394
395  // Relativistic Correction
396  // -----------------------
397  // correspondent to IGS convention and GPS ICD (and SSR standard)
398  xc[3] -= 2.0 * (xc[0]*vv[0] + xc[1]*vv[1] + xc[2]*vv[2]) / t_CST::c / t_CST::c;
399
400  return success;
401}
402
403// RINEX Format String
404//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
405QString t_ephGPS::toString(double version) const {
406
407  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC, _prn, version);
408
409  QTextStream out(&rnxStr);
410
411  out << QString("%1%2%3\n")
412    .arg(_clock_bias,      19, 'e', 12)
413    .arg(_clock_drift,     19, 'e', 12)
414    .arg(_clock_driftrate, 19, 'e', 12);
415
416  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
417
418   out << QString(fmt)
419    .arg(_IODE,    19, 'e', 12)
420    .arg(_Crs,     19, 'e', 12)
421    .arg(_Delta_n, 19, 'e', 12)
422    .arg(_M0,      19, 'e', 12);
423
424  out << QString(fmt)
425    .arg(_Cuc,    19, 'e', 12)
426    .arg(_e,      19, 'e', 12)
427    .arg(_Cus,    19, 'e', 12)
428    .arg(_sqrt_A, 19, 'e', 12);
429
430  out << QString(fmt)
431    .arg(_TOEsec, 19, 'e', 12)
432    .arg(_Cic,    19, 'e', 12)
433    .arg(_OMEGA0, 19, 'e', 12)
434    .arg(_Cis,    19, 'e', 12);
435
436  out << QString(fmt)
437    .arg(_i0,       19, 'e', 12)
438    .arg(_Crc,      19, 'e', 12)
439    .arg(_omega,    19, 'e', 12)
440    .arg(_OMEGADOT, 19, 'e', 12);
441
442  if (type() == t_eph::IRNSS) {
443    out << QString(fmt)
444      .arg(_IDOT,    19, 'e', 12)
445      .arg("",       19, QChar(' '))
446      .arg(_TOEweek, 19, 'e', 12)
447      .arg("",       19, QChar(' '));
448  }
449  else {
450    out << QString(fmt)
451      .arg(_IDOT,    19, 'e', 12)
452      .arg(_L2Codes, 19, 'e', 12)
453      .arg(_TOEweek, 19, 'e', 12)
454      .arg(_L2PFlag, 19, 'e', 12);
455  }
456
457  if (type() == t_eph::IRNSS) {
458    out << QString(fmt)
459      .arg(_ura,    19, 'e', 12)
460      .arg(_health, 19, 'e', 12)
461      .arg(_TGD,    19, 'e', 12)
462      .arg("",       19, QChar(' '));
463  }
464  else {
465    out << QString(fmt)
466      .arg(_ura,    19, 'e', 12)
467      .arg(_health, 19, 'e', 12)
468      .arg(_TGD,    19, 'e', 12)
469      .arg(_IODC,   19, 'e', 12);
470  }
471
472  double tot = _TOT;
473  if (tot == 0.9999e9 && version < 3.0) {
474    tot = 0.0;
475  }
476  if (type() == t_eph::IRNSS) {
477    out << QString(fmt)
478      .arg(tot,          19, 'e', 12)
479      .arg("",           19, QChar(' '))
480      .arg("",           19, QChar(' '))
481      .arg("",           19, QChar(' '));
482  }
483  else {
484    out << QString(fmt)
485      .arg(tot,          19, 'e', 12)
486      .arg(_fitInterval, 19, 'e', 12)
487      .arg("",           19, QChar(' '))
488      .arg("",           19, QChar(' '));
489  }
490
491  return rnxStr;
492}
493
494// Constructor
495//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
496t_ephGlo::t_ephGlo(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
497
498  const int nLines = 4;
499
500  if (lines.size() != nLines) {
501    _checkState = bad;
502    return;
503  }
504
505  // RINEX Format
506  // ------------
507  int fieldLen = 19;
508
509  int pos[4];
510  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
511  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
512  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
513  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
514
515  // Read four lines
516  // ---------------
517  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
518    QString line = lines[iLine];
519
520    if      ( iLine == 0 ) {
521      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
522
523      int    year, month, day, hour, min;
524      double sec;
525
526      QString prnStr, n;
527      in >> prnStr;
528      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'R') {
529        in >> n;
530        prnStr.append(n);
531      }
532      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
533      if (prnStr.at(0) == 'R') {
534        _prn.set('R', prnStr.mid(1).toInt());
535      }
536      else {
537        _prn.set('R', prnStr.toInt());
538      }
539
540      if      (year <  80) {
541        year += 2000;
542      }
543      else if (year < 100) {
544        year += 1900;
545      }
546
547      _gps_utc = gnumleap(year, month, day);
548
549      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
550      _TOC  = _TOC + _gps_utc;
551
552      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _tau  ) ||
553           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _gamma) ||
554           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _tki  ) ) {
555        _checkState = bad;
556        return;
557      }
558
559      _tau = -_tau;
560    }
561
562    else if      ( iLine == 1 ) {
563      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _x_pos         ) ||
564           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _x_velocity    ) ||
565           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _x_acceleration) ||
566           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _health        ) ) {
567        _checkState = bad;
568        return;
569      }
570    }
571
572    else if ( iLine == 2 ) {
573      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _y_pos           ) ||
574           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _y_velocity      ) ||
575           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _y_acceleration  ) ||
576           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _frequency_number) ) {
577        _checkState = bad;
578        return;
579      }
580    }
581
582    else if ( iLine == 3 ) {
583      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _z_pos         )  ||
584           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _z_velocity    )  ||
585           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _z_acceleration)  ||
586           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _E             ) ) {
587        _checkState = bad;
588        return;
589      }
590    }
591  }
592
593  // Initialize status vector
594  // ------------------------
595  _tt = _TOC;
596  _xv.ReSize(6);
597  _xv(1) = _x_pos * 1.e3;
598  _xv(2) = _y_pos * 1.e3;
599  _xv(3) = _z_pos * 1.e3;
600  _xv(4) = _x_velocity * 1.e3;
601  _xv(5) = _y_velocity * 1.e3;
602  _xv(6) = _z_velocity * 1.e3;
603}
604
605// Compute Glonass Satellite Position (virtual)
606////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
607t_irc t_ephGlo::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
608
609  if (_checkState == bad ||
610      _checkState == unhealthy) {
611    return failure;
612  }
613
614  static const double nominalStep = 10.0;
615
616  memset(xc, 0, 4*sizeof(double));
617  memset(vv, 0, 3*sizeof(double));
618
619  double dtPos = bncTime(GPSweek, GPSweeks) - _tt;
620
621  if (fabs(dtPos) > 24*3600.0) {
622    return failure;
623  }
624
625  int nSteps  = int(fabs(dtPos) / nominalStep) + 1;
626  double step = dtPos / nSteps;
627
628  double acc[3];
629  acc[0] = _x_acceleration * 1.e3;
630  acc[1] = _y_acceleration * 1.e3;
631  acc[2] = _z_acceleration * 1.e3;
632  for (int ii = 1; ii <= nSteps; ii++) {
633    _xv = rungeKutta4(_tt.gpssec(), _xv, step, acc, glo_deriv);
634    _tt = _tt + step;
635  }
636
637  // Position and Velocity
638  // ---------------------
639  xc[0] = _xv(1);
640  xc[1] = _xv(2);
641  xc[2] = _xv(3);
642
643  vv[0] = _xv(4);
644  vv[1] = _xv(5);
645  vv[2] = _xv(6);
646
647  // Clock Correction
648  // ----------------
649  double dtClk = bncTime(GPSweek, GPSweeks) - _TOC;
650  xc[3] = -_tau + _gamma * dtClk;
651
652  return success;
653}
654
655// RINEX Format String
656//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
657QString t_ephGlo::toString(double version) const {
658
659  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC-_gps_utc, _prn, version);
660
661  QTextStream out(&rnxStr);
662
663  out << QString("%1%2%3\n")
664    .arg(-_tau,  19, 'e', 12)
665    .arg(_gamma, 19, 'e', 12)
666    .arg(_tki,   19, 'e', 12);
667
668  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
669
670  out << QString(fmt)
671    .arg(_x_pos,          19, 'e', 12)
672    .arg(_x_velocity,     19, 'e', 12)
673    .arg(_x_acceleration, 19, 'e', 12)
674    .arg(_health,         19, 'e', 12);
675
676  out << QString(fmt)
677    .arg(_y_pos,            19, 'e', 12)
678    .arg(_y_velocity,       19, 'e', 12)
679    .arg(_y_acceleration,   19, 'e', 12)
680    .arg(_frequency_number, 19, 'e', 12);
681
682  out << QString(fmt)
683    .arg(_z_pos,          19, 'e', 12)
684    .arg(_z_velocity,     19, 'e', 12)
685    .arg(_z_acceleration, 19, 'e', 12)
686    .arg(_E,              19, 'e', 12);
687
688  return rnxStr;
689}
690
691// Derivative of the state vector using a simple force model (static)
692////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
693ColumnVector t_ephGlo::glo_deriv(double /* tt */, const ColumnVector& xv,
694                                 double* acc) {
695
696  // State vector components
697  // -----------------------
698  ColumnVector rr = xv.rows(1,3);
699  ColumnVector vv = xv.rows(4,6);
700
701  // Acceleration
702  // ------------
703  static const double gmWGS = 398.60044e12;
704  static const double AE    = 6378136.0;
705  static const double OMEGA = 7292115.e-11;
706  static const double C20   = -1082.6257e-6;
707
708  double rho = rr.norm_Frobenius();
709  double t1  = -gmWGS/(rho*rho*rho);
710  double t2  = 3.0/2.0 * C20 * (gmWGS*AE*AE) / (rho*rho*rho*rho*rho);
711  double t3  = OMEGA * OMEGA;
712  double t4  = 2.0 * OMEGA;
713  double z2  = rr(3) * rr(3);
714
715  // Vector of derivatives
716  // ---------------------
717  ColumnVector va(6);
718  va(1) = vv(1);
719  va(2) = vv(2);
720  va(3) = vv(3);
721  va(4) = (t1 + t2*(1.0-5.0*z2/(rho*rho)) + t3) * rr(1) + t4*vv(2) + acc[0];
722  va(5) = (t1 + t2*(1.0-5.0*z2/(rho*rho)) + t3) * rr(2) - t4*vv(1) + acc[1];
723  va(6) = (t1 + t2*(3.0-5.0*z2/(rho*rho))     ) * rr(3)            + acc[2];
724
725  return va;
726}
727
728// IOD of Glonass Ephemeris (virtual)
729////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
730unsigned int t_ephGlo::IOD() const {
731  bncTime tMoscow = _TOC - _gps_utc + 3 * 3600.0;
732  return (unsigned long)tMoscow.daysec() / 900;
733}
734
735// Health status of Glonass Ephemeris (virtual)
736////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
737unsigned int t_ephGlo::isUnhealthy() const {
738
739  if (_almanac_health_availablility_indicator) {
740      if ((_health == 0 && _almanac_health == 0) ||
741          (_health == 1 && _almanac_health == 0) ||
742          (_health == 1 && _almanac_health == 1)) {
743        return 1;
744      }
745  }
746  else if (!_almanac_health_availablility_indicator) {
747    if (_health) {
748      return 1;
749    }
750  }
751  return 0; /* (_health == 0 && _almanac_health == 1) or (_health == 0) */
752}
753
754// Constructor
755//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
756t_ephGal::t_ephGal(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
757  int       year, month, day, hour, min;
758  double    sec;
759  QString   prnStr;
760  const int nLines = 8;
761  if (lines.size() != nLines) {
762    _checkState = bad;
763    return;
764  }
765
766  // RINEX Format
767  // ------------
768  int fieldLen = 19;
769  double SVhealth = 0.0;
770  double datasource = 0.0;
771
772  int pos[4];
773  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
774  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
775  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
776  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
777
778  // Read eight lines
779  // ----------------
780  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
781    QString line = lines[iLine];
782
783    if      ( iLine == 0 ) {
784      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
785      QString n;
786      in >> prnStr;
787      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'E') {
788        in >> n;
789        prnStr.append(n);
790      }
791      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
792      if      (year <  80) {
793        year += 2000;
794      }
795      else if (year < 100) {
796        year += 1900;
797      }
798
799      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
800
801      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _clock_bias     ) ||
802           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _clock_drift    ) ||
803           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _clock_driftrate) ) {
804        _checkState = bad;
805        return;
806      }
807    }
808
809    else if      ( iLine == 1 ) {
810      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IODnav ) ||
811           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crs    ) ||
812           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Delta_n) ||
813           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _M0     ) ) {
814        _checkState = bad;
815        return;
816      }
817    }
818
819    else if ( iLine == 2 ) {
820      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _Cuc   ) ||
821           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _e     ) ||
822           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Cus   ) ||
823           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _sqrt_A) ) {
824        _checkState = bad;
825        return;
826      }
827    }
828
829    else if ( iLine == 3 ) {
830      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOEsec)  ||
831           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Cic   )  ||
832           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _OMEGA0)  ||
833           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _Cis   ) ) {
834        _checkState = bad;
835        return;
836      }
837    }
838
839    else if ( iLine == 4 ) {
840      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _i0      ) ||
841           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crc     ) ||
842           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _omega   ) ||
843           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _OMEGADOT) ) {
844        _checkState = bad;
845        return;
846      }
847    }
848
849    else if ( iLine == 5 ) {
850      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT      ) ||
851           readDbl(line, pos[1], fieldLen, datasource) ||
852           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek   ) ) {
853        _checkState = bad;
854        return;
855      } else {
856        if        (int(datasource) & (1<<8)) {
857          _fnav = true;
858          _inav = false;
859        } else if (int(datasource) & (1<<9)) {
860          _fnav = false;
861          _inav = true;
862        }
863        _TOEweek -= 1024.0;
864      }
865    }
866
867    else if ( iLine == 6 ) {
868      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _SISA    ) ||
869           readDbl(line, pos[1], fieldLen,  SVhealth) ||
870           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _BGD_1_5A) ||
871           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _BGD_1_5B) ) {
872        _checkState = bad;
873        return;
874      } else {
875        // Bit 0
876        _e1DataInValid = (int(SVhealth) & (1<<0));
877        // Bit 1-2
878        _E1_bHS = double((int(SVhealth) >> 1) & 0x3);
879        // Bit 3
880        _e5aDataInValid = (int(SVhealth) & (1<<3));
881        // Bit 4-5
882        _E5aHS = double((int(SVhealth) >> 4) & 0x3);
883        // Bit 6
884        _e5bDataInValid = (int(SVhealth) & (1<<6));
885        // Bit 7-8
886        _E5bHS = double((int(SVhealth) >> 7) & 0x3);
887
888        if (prnStr.at(0) == 'E') {
889          _prn.set('E', prnStr.mid(1).toInt(), _inav ? 1 : 0);
890        }
891      }
892    }
893
894    else if ( iLine == 7 ) {
895      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOT) ) {
896        _checkState = bad;
897        return;
898      }
899    }
900  }
901}
902
903// Compute Galileo Satellite Position (virtual)
904////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
905t_irc t_ephGal::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
906
907  if (_checkState == bad ||
908      _checkState == unhealthy) {
909    return failure;
910  }
911
912  static const double omegaEarth = 7292115.1467e-11;
913  static const double gmWGS = 398.6004418e12;
914
915  memset(xc, 0, 4*sizeof(double));
916  memset(vv, 0, 3*sizeof(double));
917
918  double a0 = _sqrt_A * _sqrt_A;
919  if (a0 == 0) {
920    return failure;
921  }
922
923  double n0 = sqrt(gmWGS/(a0*a0*a0));
924
925  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
926  double tk = tt - bncTime(_TOC.gpsw(), _TOEsec);
927
928  double n  = n0 + _Delta_n;
929  double M  = _M0 + n*tk;
930  double E  = M;
931  double E_last;
932  int    nLoop = 0;
933  do {
934    E_last = E;
935    E = M + _e*sin(E);
936
937    if (++nLoop == 100) {
938      return failure;
939    }
940  } while ( fabs(E-E_last)*a0 > 0.001 );
941  double v      = 2.0*atan( sqrt( (1.0 + _e)/(1.0 - _e) )*tan( E/2 ) );
942  double u0     = v + _omega;
943  double sin2u0 = sin(2*u0);
944  double cos2u0 = cos(2*u0);
945  double r      = a0*(1 - _e*cos(E)) + _Crc*cos2u0 + _Crs*sin2u0;
946  double i      = _i0 + _IDOT*tk + _Cic*cos2u0 + _Cis*sin2u0;
947  double u      = u0 + _Cuc*cos2u0 + _Cus*sin2u0;
948  double xp     = r*cos(u);
949  double yp     = r*sin(u);
950  double OM     = _OMEGA0 + (_OMEGADOT - omegaEarth)*tk -
951                  omegaEarth*_TOEsec;
952
953  double sinom = sin(OM);
954  double cosom = cos(OM);
955  double sini  = sin(i);
956  double cosi  = cos(i);
957  xc[0] = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
958  xc[1] = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
959  xc[2] = yp*sini;
960
961  double tc = tt - _TOC;
962  xc[3] = _clock_bias + _clock_drift*tc + _clock_driftrate*tc*tc;
963
964  // Velocity
965  // --------
966  double tanv2 = tan(v/2);
967  double dEdM  = 1 / (1 - _e*cos(E));
968  double dotv  = sqrt((1.0 + _e)/(1.0 - _e)) / cos(E/2)/cos(E/2) / (1 + tanv2*tanv2)
969               * dEdM * n;
970  double dotu  = dotv + (-_Cuc*sin2u0 + _Cus*cos2u0)*2*dotv;
971  double dotom = _OMEGADOT - omegaEarth;
972  double doti  = _IDOT + (-_Cic*sin2u0 + _Cis*cos2u0)*2*dotv;
973  double dotr  = a0 * _e*sin(E) * dEdM * n
974                + (-_Crc*sin2u0 + _Crs*cos2u0)*2*dotv;
975  double dotx  = dotr*cos(u) - r*sin(u)*dotu;
976  double doty  = dotr*sin(u) + r*cos(u)*dotu;
977
978  vv[0]  = cosom   *dotx  - cosi*sinom   *doty      // dX / dr
979           - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom   // dX / dOMEGA
980                       + yp*sini*sinom*doti;        // dX / di
981
982  vv[1]  = sinom   *dotx  + cosi*cosom   *doty
983           + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
984                          - yp*sini*cosom*doti;
985
986  vv[2]  = sini    *doty  + yp*cosi      *doti;
987
988  // Relativistic Correction
989  // -----------------------
990  // correspondent to Galileo ICD and to SSR standard
991  xc[3] -= 4.442807633e-10 * _e * sqrt(a0) *sin(E);
992  // correspondent to IGS convention
993  //xc[3] -= 2.0 * (xc[0]*vv[0] + xc[1]*vv[1] + xc[2]*vv[2]) / t_CST::c / t_CST::c;
994
995  return success;
996}
997
998// Health status of Galileo Ephemeris (virtual)
999////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1000unsigned int t_ephGal::isUnhealthy() const {
1001  if (_E5aHS && _E5bHS && _E1_bHS) {
1002    return 1;
1003  }
1004  return 0;
1005}
1006
1007// RINEX Format String
1008//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1009QString t_ephGal::toString(double version) const {
1010
1011  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC, _prn, version);
1012
1013  QTextStream out(&rnxStr);
1014
1015  out << QString("%1%2%3\n")
1016    .arg(_clock_bias,      19, 'e', 12)
1017    .arg(_clock_drift,     19, 'e', 12)
1018    .arg(_clock_driftrate, 19, 'e', 12);
1019
1020  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
1021
1022  out << QString(fmt)
1023    .arg(_IODnav,  19, 'e', 12)
1024    .arg(_Crs,     19, 'e', 12)
1025    .arg(_Delta_n, 19, 'e', 12)
1026    .arg(_M0,      19, 'e', 12);
1027
1028  out << QString(fmt)
1029    .arg(_Cuc,    19, 'e', 12)
1030    .arg(_e,      19, 'e', 12)
1031    .arg(_Cus,    19, 'e', 12)
1032    .arg(_sqrt_A, 19, 'e', 12);
1033
1034  out << QString(fmt)
1035    .arg(_TOEsec, 19, 'e', 12)
1036    .arg(_Cic,    19, 'e', 12)
1037    .arg(_OMEGA0, 19, 'e', 12)
1038    .arg(_Cis,    19, 'e', 12);
1039
1040  out << QString(fmt)
1041    .arg(_i0,       19, 'e', 12)
1042    .arg(_Crc,      19, 'e', 12)
1043    .arg(_omega,    19, 'e', 12)
1044    .arg(_OMEGADOT, 19, 'e', 12);
1045
1046  int    dataSource = 0;
1047  int    SVhealth   = 0;
1048  double BGD_1_5A   = _BGD_1_5A;
1049  double BGD_1_5B   = _BGD_1_5B;
1050  if (_fnav) {
1051    dataSource |= (1<<1);
1052    dataSource |= (1<<8);
1053    BGD_1_5B = 0.0;
1054    // SVhealth
1055    //   Bit 3  : E5a DVS
1056    if (_e5aDataInValid) {
1057      SVhealth |= (1<<3);
1058    }
1059    //   Bit 4-5: E5a HS
1060    if (_E5aHS == 1.0) {
1061      SVhealth |= (1<<4);
1062    }
1063    else if (_E5aHS == 2.0) {
1064      SVhealth |= (1<<5);
1065    }
1066    else if (_E5aHS  == 3.0) {
1067      SVhealth |= (1<<4);
1068      SVhealth |= (1<<5);
1069    }
1070  }
1071  else if(_inav) {
1072    // Bit 2 and 0 are set because from MT1046 the data source cannot be determined
1073    // and RNXv3.03 says both can be set if the navigation messages were merged
1074    dataSource |= (1<<0);
1075    dataSource |= (1<<2);
1076    dataSource |= (1<<9);
1077    // SVhealth
1078    //   Bit 0  : E1-B DVS
1079    if (_e1DataInValid) {
1080      SVhealth |= (1<<0);
1081    }
1082    //   Bit 1-2: E1-B HS
1083    if      (_E1_bHS == 1.0) {
1084      SVhealth |= (1<<1);
1085    }
1086    else if (_E1_bHS == 2.0) {
1087      SVhealth |= (1<<2);
1088    }
1089    else if (_E1_bHS == 3.0) {
1090      SVhealth |= (1<<1);
1091      SVhealth |= (1<<2);
1092    }
1093    //   Bit 3  : E5a DVS
1094    if (_e5aDataInValid) {
1095      SVhealth |= (1<<3);
1096    }
1097    //   Bit 4-5: E5a HS
1098    if      (_E5aHS == 1.0) {
1099      SVhealth |= (1<<4);
1100    }
1101    else if (_E5aHS == 2.0) {
1102      SVhealth |= (1<<5);
1103    }
1104    else if (_E5aHS == 3.0) {
1105      SVhealth |= (1<<4);
1106      SVhealth |= (1<<5);
1107    }
1108    //   Bit 6  : E5b DVS
1109    if (_e5bDataInValid) {
1110      SVhealth |= (1<<6);
1111    }
1112    //   Bit 7-8: E5b HS
1113    if      (_E5bHS == 1.0) {
1114      SVhealth |= (1<<7);
1115    }
1116    else if (_E5bHS == 2.0) {
1117      SVhealth |= (1<<8);
1118    }
1119    else if (_E5bHS == 3.0) {
1120      SVhealth |= (1<<7);
1121      SVhealth |= (1<<8);
1122    }
1123  }
1124
1125  out << QString(fmt)
1126    .arg(_IDOT,              19, 'e', 12)
1127    .arg(double(dataSource), 19, 'e', 12)
1128    .arg(_TOEweek + 1024.0,  19, 'e', 12)
1129    .arg(0.0,                19, 'e', 12);
1130
1131  out << QString(fmt)
1132    .arg(_SISA,            19, 'e', 12)
1133    .arg(double(SVhealth), 19, 'e', 12)
1134    .arg(BGD_1_5A,         19, 'e', 12)
1135    .arg(BGD_1_5B,         19, 'e', 12);
1136
1137  double tot = _TOT;
1138  if (tot == 0.9999e9 && version < 3.0) {
1139    tot = 0.0;
1140  }
1141  out << QString(fmt)
1142    .arg(tot,     19, 'e', 12)
1143    .arg("",      19, QChar(' '))
1144    .arg("",      19, QChar(' '))
1145    .arg("",      19, QChar(' '));
1146
1147  return rnxStr;
1148}
1149
1150// Constructor
1151//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1152t_ephSBAS::t_ephSBAS(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
1153
1154  const int nLines = 4;
1155
1156  if (lines.size() != nLines) {
1157    _checkState = bad;
1158    return;
1159  }
1160
1161  // RINEX Format
1162  // ------------
1163  int fieldLen = 19;
1164
1165  int pos[4];
1166  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
1167  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
1168  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
1169  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
1170
1171  // Read four lines
1172  // ---------------
1173  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
1174    QString line = lines[iLine];
1175
1176    if      ( iLine == 0 ) {
1177      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
1178
1179      int    year, month, day, hour, min;
1180      double sec;
1181
1182      QString prnStr, n;
1183      in >> prnStr;
1184      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'S') {
1185        in >> n;
1186        prnStr.append(n);
1187      }
1188      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
1189      if (prnStr.at(0) == 'S') {
1190        _prn.set('S', prnStr.mid(1).toInt());
1191      }
1192      else {
1193        _prn.set('S', prnStr.toInt());
1194      }
1195
1196      if      (year <  80) {
1197        year += 2000;
1198      }
1199      else if (year < 100) {
1200        year += 1900;
1201      }
1202
1203      _TOC.set(year, month, day, hour, min, sec);
1204
1205      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _agf0 ) ||
1206           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _agf1 ) ||
1207           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _TOW  ) ) {
1208        _checkState = bad;
1209        return;
1210      }
1211    }
1212
1213    else if      ( iLine == 1 ) {
1214      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _x_pos         ) ||
1215           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _x_velocity    ) ||
1216           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _x_acceleration) ||
1217           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _health        ) ) {
1218        _checkState = bad;
1219        return;
1220      }
1221    }
1222
1223    else if ( iLine == 2 ) {
1224      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _y_pos           ) ||
1225           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _y_velocity      ) ||
1226           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _y_acceleration  ) ||
1227           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _ura             ) ) {
1228        _checkState = bad;
1229        return;
1230      }
1231    }
1232
1233    else if ( iLine == 3 ) {
1234      double iodn;
1235      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _z_pos         )  ||
1236           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _z_velocity    )  ||
1237           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _z_acceleration)  ||
1238           readDbl(line, pos[3], fieldLen, iodn           ) ) {
1239        _checkState = bad;
1240        return;
1241      } else {
1242        _IODN = int(iodn);
1243      }
1244    }
1245  }
1246
1247  _x_pos          *= 1.e3;
1248  _y_pos          *= 1.e3;
1249  _z_pos          *= 1.e3;
1250  _x_velocity     *= 1.e3;
1251  _y_velocity     *= 1.e3;
1252  _z_velocity     *= 1.e3;
1253  _x_acceleration *= 1.e3;
1254  _y_acceleration *= 1.e3;
1255  _z_acceleration *= 1.e3;
1256}
1257
1258// IOD of SBAS Ephemeris (virtual)
1259////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1260
1261unsigned int t_ephSBAS::IOD() const {
1262  unsigned char buffer[80];
1263  int size = 0;
1264  int numbits = 0;
1265  long long bitbuffer = 0;
1266  unsigned char *startbuffer = buffer;
1267
1268  SBASADDBITSFLOAT(30, this->_x_pos, 0.08)
1269  SBASADDBITSFLOAT(30, this->_y_pos, 0.08)
1270  SBASADDBITSFLOAT(25, this->_z_pos, 0.4)
1271  SBASADDBITSFLOAT(17, this->_x_velocity, 0.000625)
1272  SBASADDBITSFLOAT(17, this->_y_velocity, 0.000625)
1273  SBASADDBITSFLOAT(18, this->_z_velocity, 0.004)
1274  SBASADDBITSFLOAT(10, this->_x_acceleration, 0.0000125)
1275  SBASADDBITSFLOAT(10, this->_y_acceleration, 0.0000125)
1276  SBASADDBITSFLOAT(10, this->_z_acceleration, 0.0000625)
1277  SBASADDBITSFLOAT(12, this->_agf0, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1278  SBASADDBITSFLOAT(8, this->_agf1, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<10))
1279  SBASADDBITS(5,0); // the last byte is filled by 0-bits to obtain a length of an integer multiple of 8
1280
1281  return CRC24(size, startbuffer);
1282}
1283
1284// Compute SBAS Satellite Position (virtual)
1285////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1286t_irc t_ephSBAS::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
1287
1288  if (_checkState == bad ||
1289      _checkState == unhealthy) {
1290    return failure;
1291  }
1292
1293  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
1294  double  dt = tt - _TOC;
1295
1296  xc[0] = _x_pos + _x_velocity * dt + _x_acceleration * dt * dt / 2.0;
1297  xc[1] = _y_pos + _y_velocity * dt + _y_acceleration * dt * dt / 2.0;
1298  xc[2] = _z_pos + _z_velocity * dt + _z_acceleration * dt * dt / 2.0;
1299
1300  vv[0] = _x_velocity + _x_acceleration * dt;
1301  vv[1] = _y_velocity + _y_acceleration * dt;
1302  vv[2] = _z_velocity + _z_acceleration * dt;
1303
1304  xc[3] = _agf0 + _agf1 * dt;
1305
1306  return success;
1307}
1308
1309// RINEX Format String
1310//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1311QString t_ephSBAS::toString(double version) const {
1312
1313  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC, _prn, version);
1314
1315  QTextStream out(&rnxStr);
1316
1317  out << QString("%1%2%3\n")
1318    .arg(_agf0, 19, 'e', 12)
1319    .arg(_agf1, 19, 'e', 12)
1320    .arg(_TOW,  19, 'e', 12);
1321
1322  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
1323
1324  out << QString(fmt)
1325    .arg(1.e-3*_x_pos,          19, 'e', 12)
1326    .arg(1.e-3*_x_velocity,     19, 'e', 12)
1327    .arg(1.e-3*_x_acceleration, 19, 'e', 12)
1328    .arg(_health,               19, 'e', 12);
1329
1330  out << QString(fmt)
1331    .arg(1.e-3*_y_pos,          19, 'e', 12)
1332    .arg(1.e-3*_y_velocity,     19, 'e', 12)
1333    .arg(1.e-3*_y_acceleration, 19, 'e', 12)
1334    .arg(_ura,                  19, 'e', 12);
1335
1336  out << QString(fmt)
1337    .arg(1.e-3*_z_pos,          19, 'e', 12)
1338    .arg(1.e-3*_z_velocity,     19, 'e', 12)
1339    .arg(1.e-3*_z_acceleration, 19, 'e', 12)
1340    .arg(double(_IODN),         19, 'e', 12);
1341
1342  return rnxStr;
1343}
1344
1345// Constructor
1346//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1347t_ephBDS::t_ephBDS(float rnxVersion, const QStringList& lines) {
1348
1349  const int nLines = 8;
1350
1351  if (lines.size() != nLines) {
1352    _checkState = bad;
1353    return;
1354  }
1355
1356  // RINEX Format
1357  // ------------
1358  int fieldLen = 19;
1359
1360  int pos[4];
1361  pos[0] = (rnxVersion <= 2.12) ?  3 :  4;
1362  pos[1] = pos[0] + fieldLen;
1363  pos[2] = pos[1] + fieldLen;
1364  pos[3] = pos[2] + fieldLen;
1365
1366  // Read eight lines
1367  // ----------------
1368  for (int iLine = 0; iLine < nLines; iLine++) {
1369    QString line = lines[iLine];
1370
1371    if      ( iLine == 0 ) {
1372      QTextStream in(line.left(pos[1]).toAscii());
1373
1374      int    year, month, day, hour, min;
1375      double sec;
1376
1377      QString prnStr, n;
1378      in >> prnStr;
1379      if (prnStr.size() == 1 && prnStr[0] == 'C') {
1380        in >> n;
1381        prnStr.append(n);
1382      }
1383      in >> year >> month >> day >> hour >> min >> sec;
1384      if (prnStr.at(0) == 'C') {
1385        _prn.set('C', prnStr.mid(1).toInt());
1386      }
1387      else {
1388        _prn.set('C', prnStr.toInt());
1389      }
1390
1391      if      (year <  80) {
1392        year += 2000;
1393      }
1394      else if (year < 100) {
1395        year += 1900;
1396      }
1397
1398      _TOC.setBDS(year, month, day, hour, min, sec);
1399
1400      if ( readDbl(line, pos[1], fieldLen, _clock_bias     ) ||
1401           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _clock_drift    ) ||
1402           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _clock_driftrate) ) {
1403        _checkState = bad;
1404        return;
1405      }
1406    }
1407
1408    else if      ( iLine == 1 ) {
1409      double aode;
1410      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, aode    ) ||
1411           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crs    ) ||
1412           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Delta_n) ||
1413           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _M0     ) ) {
1414        _checkState = bad;
1415        return;
1416      }
1417      _AODE = int(aode);
1418    }
1419
1420    else if ( iLine == 2 ) {
1421      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _Cuc   ) ||
1422           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _e     ) ||
1423           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _Cus   ) ||
1424           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _sqrt_A) ) {
1425        _checkState = bad;
1426        return;
1427      }
1428    }
1429
1430    else if ( iLine == 3 ) {
1431      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOEsec )  ||
1432           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Cic   )  ||
1433           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _OMEGA0)  ||
1434           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _Cis   ) ) {
1435        _checkState = bad;
1436        return;
1437      }
1438    }
1439
1440    else if ( iLine == 4 ) {
1441      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _i0      ) ||
1442           readDbl(line, pos[1], fieldLen, _Crc     ) ||
1443           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _omega   ) ||
1444           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _OMEGADOT) ) {
1445        _checkState = bad;
1446        return;
1447      }
1448    }
1449
1450    else if ( iLine == 5 ) {
1451      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _IDOT    ) ||
1452           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TOEweek)) {
1453        _checkState = bad;
1454        return;
1455      }
1456    }
1457
1458    else if ( iLine == 6 ) {
1459      double SatH1;
1460      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _URA ) ||
1461           readDbl(line, pos[1], fieldLen, SatH1) ||
1462           readDbl(line, pos[2], fieldLen, _TGD1) ||
1463           readDbl(line, pos[3], fieldLen, _TGD2) ) {
1464        _checkState = bad;
1465        return;
1466      }
1467      _SatH1 = int(SatH1);
1468    }
1469
1470    else if ( iLine == 7 ) {
1471      double aodc;
1472      if ( readDbl(line, pos[0], fieldLen, _TOT) ||
1473           readDbl(line, pos[1], fieldLen, aodc) ) {
1474        _checkState = bad;
1475        return;
1476      }
1477      if (_TOT == 0.9999e9) {  // 0.9999e9 means not known (RINEX standard)
1478        _TOT = _TOEsec;
1479      }
1480      _AODC = int(aodc);
1481    }
1482  }
1483
1484  _TOE.setBDS(int(_TOEweek), _TOEsec);
1485
1486  // remark: actually should be computed from second_tot
1487  //         but it seems to be unreliable in RINEX files
1488  //_TOT = _TOC.bdssec();
1489}
1490
1491// IOD of BDS Ephemeris (virtual)
1492////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1493unsigned int t_ephBDS::IOD() const {
1494  unsigned char buffer[80];
1495  int size = 0;
1496  int numbits = 0;
1497  long long bitbuffer = 0;
1498  unsigned char *startbuffer = buffer;
1499
1500  BDSADDBITSFLOAT(14, this->_IDOT, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<13))
1501  BDSADDBITSFLOAT(11, this->_clock_driftrate, 1.0/static_cast<double>(1<<30)
1502      /static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<6))
1503  BDSADDBITSFLOAT(22, this->_clock_drift, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<20))
1504  BDSADDBITSFLOAT(24, this->_clock_bias, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<3))
1505  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Crs, 1.0/static_cast<double>(1<<6))
1506  BDSADDBITSFLOAT(16, this->_Delta_n, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<13))
1507  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_M0, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1508  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cuc, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1509  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_e, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<3))
1510  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cus, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1511  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_sqrt_A, 1.0/static_cast<double>(1<<19))
1512  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cic, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1513  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_OMEGA0, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1514  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Cis, 1.0/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1515  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_i0, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1516  BDSADDBITSFLOAT(18, this->_Crc, 1.0/static_cast<double>(1<<6))
1517  BDSADDBITSFLOAT(32, this->_omega, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<1))
1518  BDSADDBITSFLOAT(24, this->_OMEGADOT, M_PI/static_cast<double>(1<<30)/static_cast<double>(1<<13))
1519  BDSADDBITS(5, 0)  // the last byte is filled by 0-bits to obtain a length of an integer multiple of 8
1520
1521  return CRC24(size, startbuffer);
1522}
1523
1524// Compute BDS Satellite Position (virtual)
1525//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1526t_irc t_ephBDS::position(int GPSweek, double GPSweeks, double* xc, double* vv) const {
1527
1528  if (_checkState == bad ||
1529      _checkState == unhealthy) {
1530    return failure;
1531  }
1532
1533  static const double gmBDS    = 398.6004418e12;
1534  static const double omegaBDS = 7292115.0000e-11;
1535
1536  xc[0] = xc[1] = xc[2] = xc[3] = 0.0;
1537  vv[0] = vv[1] = vv[2] = 0.0;
1538
1539  bncTime tt(GPSweek, GPSweeks);
1540
1541  if (_sqrt_A == 0) {
1542    return failure;
1543  }
1544  double a0 = _sqrt_A * _sqrt_A;
1545
1546  double n0 = sqrt(gmBDS/(a0*a0*a0));
1547  double tk = tt - _TOE;
1548  double n  = n0 + _Delta_n;
1549  double M  = _M0 + n*tk;
1550  double E  = M;
1551  double E_last;
1552  int    nLoop = 0;
1553  do {
1554    E_last = E;
1555    E = M + _e*sin(E);
1556
1557    if (++nLoop == 100) {
1558      return failure;
1559    }
1560  } while ( fabs(E-E_last)*a0 > 0.001 );
1561
1562  double v      = atan2(sqrt(1-_e*_e) * sin(E), cos(E) - _e);
1563  double u0     = v + _omega;
1564  double sin2u0 = sin(2*u0);
1565  double cos2u0 = cos(2*u0);
1566  double r      = a0*(1 - _e*cos(E)) + _Crc*cos2u0 + _Crs*sin2u0;
1567  double i      = _i0 + _IDOT*tk     + _Cic*cos2u0 + _Cis*sin2u0;
1568  double u      = u0                 + _Cuc*cos2u0 + _Cus*sin2u0;
1569  double xp     = r*cos(u);
1570  double yp     = r*sin(u);
1571  double toesec = (_TOE.gpssec() - 14.0);
1572  double sinom = 0;
1573  double cosom = 0;
1574  double sini  = 0;
1575  double cosi  = 0;
1576
1577  // Velocity
1578  // --------
1579  double tanv2 = tan(v/2);
1580  double dEdM  = 1 / (1 - _e*cos(E));
1581  double dotv  = sqrt((1.0 + _e)/(1.0 - _e)) / cos(E/2)/cos(E/2)
1582                 / (1 + tanv2*tanv2) * dEdM * n;
1583  double dotu  = dotv + (-_Cuc*sin2u0 + _Cus*cos2u0)*2*dotv;
1584  double doti  = _IDOT + (-_Cic*sin2u0 + _Cis*cos2u0)*2*dotv;
1585  double dotr  = a0 * _e*sin(E) * dEdM * n
1586                + (-_Crc*sin2u0 + _Crs*cos2u0)*2*dotv;
1587
1588  double dotx  = dotr*cos(u) - r*sin(u)*dotu;
1589  double doty  = dotr*sin(u) + r*cos(u)*dotu;
1590
1591  const double iMaxGEO = 10.0 / 180.0 * M_PI;
1592
1593  // MEO/IGSO satellite
1594  // ------------------
1595  if (_i0 > iMaxGEO) {
1596    double OM = _OMEGA0 + (_OMEGADOT - omegaBDS)*tk - omegaBDS*toesec;
1597
1598    sinom = sin(OM);
1599    cosom = cos(OM);
1600    sini  = sin(i);
1601    cosi  = cos(i);
1602
1603    xc[0] = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
1604    xc[1] = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
1605    xc[2] = yp*sini;
1606
1607    // Velocity
1608    // --------
1609
1610    double dotom = _OMEGADOT - t_CST::omega;
1611
1612    vv[0]  = cosom  *dotx   - cosi*sinom   *doty    // dX / dr
1613           - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom   // dX / dOMEGA
1614                            + yp*sini*sinom*doti;   // dX / di
1615
1616    vv[1]  = sinom  *dotx   + cosi*cosom   *doty
1617           + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
1618                            - yp*sini*cosom*doti;
1619
1620    vv[2]  = sini   *doty   + yp*cosi      *doti;
1621
1622  }
1623
1624  // GEO satellite
1625  // -------------
1626  else {
1627    double OM    = _OMEGA0 + _OMEGADOT*tk - omegaBDS*toesec;
1628    double ll    = omegaBDS*tk;
1629
1630    sinom = sin(OM);
1631    cosom = cos(OM);
1632    sini  = sin(i);
1633    cosi  = cos(i);
1634
1635    double xx = xp*cosom - yp*cosi*sinom;
1636    double yy = xp*sinom + yp*cosi*cosom;
1637    double zz = yp*sini;
1638
1639    Matrix RX = BNC_PPP::t_astro::rotX(-5.0 / 180.0 * M_PI);
1640    Matrix RZ = BNC_PPP::t_astro::rotZ(ll);
1641
1642    ColumnVector X1(3); X1 << xx << yy << zz;
1643    ColumnVector X2 = RZ*RX*X1;
1644
1645    xc[0] = X2(1);
1646    xc[1] = X2(2);
1647    xc[2] = X2(3);
1648
1649    double dotom = _OMEGADOT;
1650
1651    double vx  = cosom   *dotx  - cosi*sinom   *doty
1652               - xp*sinom*dotom - yp*cosi*cosom*dotom
1653                                + yp*sini*sinom*doti;
1654
1655    double vy  = sinom   *dotx  + cosi*cosom   *doty
1656               + xp*cosom*dotom - yp*cosi*sinom*dotom
1657                                - yp*sini*cosom*doti;
1658
1659    double vz  = sini    *doty  + yp*cosi      *doti;
1660
1661    ColumnVector V(3); V << vx << vy << vz;
1662
1663    Matrix RdotZ(3,3);
1664    double C = cos(ll);
1665    double S = sin(ll);
1666    Matrix UU(3,3);
1667    UU[0][0] =  -S;  UU[0][1] =  +C;  UU[0][2] = 0.0;
1668    UU[1][0] =  -C;  UU[1][1] =  -S;  UU[1][2] = 0.0;
1669    UU[2][0] = 0.0;  UU[2][1] = 0.0;  UU[2][2] = 0.0;
1670    RdotZ = omegaBDS * UU;
1671
1672    ColumnVector VV(3);
1673    VV = RZ*RX*V + RdotZ*RX*X1;
1674
1675    vv[0] = VV(1);
1676    vv[1] = VV(2);
1677    vv[2] = VV(3);
1678  }
1679
1680  double tc = tt - _TOC;
1681  xc[3] = _clock_bias + _clock_drift*tc + _clock_driftrate*tc*tc;
1682
1683  // dotC  = _clock_drift + _clock_driftrate*tc
1684  //       - 4.442807633e-10*_e*sqrt(a0)*cos(E) * dEdM * n;
1685
1686  // Relativistic Correction
1687  // -----------------------
1688  // correspondent to BDS ICD and to SSR standard
1689    xc[3] -= 4.442807633e-10 * _e * sqrt(a0) *sin(E);
1690  // correspondent to IGS convention
1691  // xc[3] -= 2.0 * (xc[0]*vv[0] + xc[1]*vv[1] + xc[2]*vv[2]) / t_CST::c / t_CST::c;
1692
1693  return success;
1694}
1695
1696// RINEX Format String
1697//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1698QString t_ephBDS::toString(double version) const {
1699
1700  QString rnxStr = rinexDateStr(_TOC-14.0, _prn, version);
1701
1702  QTextStream out(&rnxStr);
1703
1704  out << QString("%1%2%3\n")
1705    .arg(_clock_bias,      19, 'e', 12)
1706    .arg(_clock_drift,     19, 'e', 12)
1707    .arg(_clock_driftrate, 19, 'e', 12);
1708
1709  QString fmt = version < 3.0 ? "   %1%2%3%4\n" : "    %1%2%3%4\n";
1710
1711  out << QString(fmt)
1712    .arg(double(_AODE), 19, 'e', 12)
1713    .arg(_Crs,          19, 'e', 12)
1714    .arg(_Delta_n,      19, 'e', 12)
1715    .arg(_M0,           19, 'e', 12);
1716
1717  out << QString(fmt)
1718    .arg(_Cuc,    19, 'e', 12)
1719    .arg(_e,      19, 'e', 12)
1720    .arg(_Cus,    19, 'e', 12)
1721    .arg(_sqrt_A, 19, 'e', 12);
1722
1723  double toes = 0.0;
1724  if (_TOEweek > -1.0) {// RINEX input
1725    toes = _TOEsec;
1726  }
1727  else {// RTCM stream input
1728    toes = _TOE.bdssec();
1729  }
1730  out << QString(fmt)
1731    .arg(toes,    19, 'e', 12)
1732    .arg(_Cic,    19, 'e', 12)
1733    .arg(_OMEGA0, 19, 'e', 12)
1734    .arg(_Cis,    19, 'e', 12);
1735
1736  out << QString(fmt)
1737    .arg(_i0,       19, 'e', 12)
1738    .arg(_Crc,      19, 'e', 12)
1739    .arg(_omega,    19, 'e', 12)
1740    .arg(_OMEGADOT, 19, 'e', 12);
1741
1742  double toew = 0.0;
1743  if (_TOEweek > -1.0) {// RINEX input
1744    toew = _TOEweek;
1745  }
1746  else {// RTCM stream input
1747    toew = double(_TOE.bdsw());
1748  }
1749  out << QString(fmt)
1750    .arg(_IDOT, 19, 'e', 12)
1751    .arg(0.0,   19, 'e', 12)
1752    .arg(toew,  19, 'e', 12)
1753    .arg(0.0,   19, 'e', 12);
1754
1755  out << QString(fmt)
1756    .arg(_URA,           19, 'e', 12)
1757    .arg(double(_SatH1), 19, 'e', 12)
1758    .arg(_TGD1,          19, 'e', 12)
1759    .arg(_TGD2,          19, 'e', 12);
1760
1761  double tots = 0.0;
1762  if (_TOEweek > -1.0) {// RINEX input
1763    tots = _TOT;
1764  }
1765  else {// RTCM stream input
1766    tots = _TOE.bdssec();
1767  }
1768  out << QString(fmt)
1769    .arg(tots,          19, 'e', 12)
1770    .arg(double(_AODC), 19, 'e', 12)
1771    .arg("",            19, QChar(' '))
1772    .arg("",            19, QChar(' '));
1773  return rnxStr;
1774}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.