Лабораторнаробота№9 Тема:ЗнайомствозструктурамиGps-сигналутафайлууформатіRinex
Мета:ВивчитиструктурутанавчитисяпрацюватизфайламиGPS-спостереженьуформатіRINEX.
Теоретичнийматеріал.
Спостереження,атакожнавігаційнеповідомленнятадодатковаінформація,отриманіізсигналомзсупутникаGPS,зберігаютьсявбінарному(залежновідтипуприймача)форматі.Хочабінарніданіприймачаможнапідчаспересиланняперевестиунезалежнийвідтипукомп’ютераформатASCII,вонивсещезалежатимутьвідтипуприймача.Крімтого,кожнийпрограмнийпродуктприобробціGPS-спостереженьмаєсвійвласнийформат.Цепотребуєперетворенняпевнихданихдонезалежноговідпрограми
формату,якщоціданіобробляютьсязадопомогоюпрограміншоготипу.
Напідставівищесказаногоможназробитивисновок,щообмінуGPS-данихсприявбиформат,незалежнийвідтипуприймача.ЦедосягнутозадопомогоюформатуобмінуRINEX(ReceiverIndependentExchangeFormat).ПершаверсіяцьогоформатубуларозробленаАстрономічнимІнститутомБернськогоУніверситетудляпростогообмінуGPS-даними,якіповиннібулизбиратисяпідчасEUREF89–великоїЄвропейськоїкампаніїпозборуGPS-даних,якавключалабільшеніж60GPS-приймачівчотирьохрізнихвиробників.Прирозробцівраховувавсянаступнийфакт:
ПереважнабільшістьпрограмногозабезпеченнядляобробкиGPS-данихвикористовуєчіткийнабірспостережень:
фазовівимірюваннянаоднійабодвохнесучихчастотах(якіфактичноєвимірюваннямзачастотоюбиттяміжнесучоючастотоюотриманогосупутниковогосигналуіеталонноюнесучоючастотою,якагенеруєтьсяприймачем).
виміряніпсевдовіддалі,яківідповідаютьрізницічасуприйому(вираженомувчасовомуінтерваліспостерігача)ічасупередачі(вираженомувчасовомуінтервалісупутника)супутниковогосигналу.
часспостереження,якийберетьсязгодинникаприймачадляфазовихта/абокодовихвимірів.
Отже,такимпрограмнимпродуктамнепотрібнабільшістьінформації,яка,звичайно,зберігаєтьсяприймачем.Їмпотрібніфазовітакодовівимірювання,моментчасу,доякоговідносятьсяцівимірювання,тадеякаінформація,пов’язанабезпосередньозістанцією,такаякназвастанції,висотаантенитощо.
Форматверсії2.10,згідноофіційногоописускладаєтьсязтакихтипівASCII-файлів:
Файлданихспостережень(такзвані*.о-файли).
Файлнавігаційногоповідомлення(такзвані*.n-файли).
Файлметеорологічних даних(такзвані*.m-файли).
ФайлнавігаційногоповідомленняГЛОНАСС.
ФайлнавігаційногоповідомленняGEO.
Форматбулооптимізованодлямінімальноговикористанняпам'яті,незалежновідкількостітипівспостережень,якіпроводитьприймач,вказуючивзаголовкутиписпостережень,якізберігаються.Вкомп’ютернихсистемах,якідопускаютьопрацюваннязаписівзмінноїдовжини,записиспостереженьможнащебільшескоротити.
Кожнийфайлданихспостереженьікожнийфайлметеорологічнихданихвосновномуміститьінформаціюпоодномупунктуізаодинсеанс.ДругаверсіяRINEXдозволяєвключатиданіспостереженьзбільшніжоднієїточки,якізаймавприймачпришвидкихстатичнихабокінематичнихвимірюваннях.Файлнавігаційногоповідомленнянезалежитьвідпункту.
НасьогодніRINEXєнайбільшвдалимформатом.Якнаслідок,деяківиробникиприймачіврозробляютьпрограмидляперетвореннязалежнихвідїхприймачаформатівнаRINEX.КоординаторомцихзусильвиступаєНаціональнагеодезична служба (NSG).
Рекомендованоформуватиназвифайлівзанаступноюсхемою,якуфактичноприйнятозастандартну:
ssssdddf.yyt
ssss: 4-символиназвистанції;
ddd: деньзаGPS-календаремпочаткуспостереження;f: номерокремогоспостереженнявцейдень(якщо
приймач вмикавсяівимикався);
0: файл міститьвсіспостереженнязацейдень;yy: рік;
t: типфайлу;
o: файлспостережень;
n: навігаційнийфайл;
m: файлметеорологічнихданих;
g: навігаційнийфайлГЛОНАСС;
h: навігаційний файл окремих геостаціонарних
супутників.
Так,наприклад,файл„sulp0340.06o”міститьрезультативимірюваньдосупутників,яківиконувалисянаперманентнійстанціїsulp(станціяуніверситету„Львівськаполітехніка”)в34день2006року,афайл„sulp0340.06n”будеміститиданіпроКеплеровіпараметриорбітвсіхсупутниківсистемиGPSнапротязіцього ждля.
ФайлиформатуRINEXможутьбутилегковідкриті,і навітьредагованівбудь-якомутекстовомуредакторі.
Кожнийтипфайлівскладаєтьсяіззаголовкуісекціїданих.Заголовокміститьінформаціюпроумовиотриманняданихірозміщуєтьсянапочаткуфайлу.Заголовоквстовпцях61-80міститькороткіприміткидлякожноїлініїзаголовку.Ціприміткиєобов’язковими.Описосновнихзаписівфайлівданихспостережень,навігаційнихфайлівіфайлівметеорологічнихданихнаведенов табл.21.1-21.6.
Таблиця21.1
ФайлданихспостереженьформатуRINEX(заголовок)
Мітказапису |
Опис |
Формат |
RINEXVERSIO N/TYPE |
“G”:GPS;“R”–GLONASS;“S”– геостаціонарна;“T”–NNSS;“M”–змішана |
F9.2,11X,A1,19X,A1,19X |
PGM/RUNBY /DATE |
|
A20,A20,A20 |
|
- Датастворенняфайлу |
|
COMMENT |
Рядоккоментарів |
A60 |
MARKERNAME |
Назвастанції |
A60 |
MARKERNUMBER |
Номерстанції |
A20 |
OBSERV ER/AGENCY |
Ім'яспостерігачатаназваорганізації |
A20,A40 |
продовженнятабл.21.1
Мітказапису |
Опис |
Формат |
REC# /TYPE /VERS |
Номерприймачатипіверсіявнутрішньогопрограмногозабезпеченняприймача |
3A20 |
ANT# /TYPE |
Номерантениітип |
2A20 |
APPROXPOSITIONXYZ |
Наближенікоординатиточкиспостереження(WGS84) |
3F14.4 |
ANTENNA:DELTA |
|
3F14.4 |
H/E/N |
напівніч(всівеличинивметрах) |
|
WAVELENGTHFACTL1/2 |
- коефіцієнтистандартноїдовжинихвилідлячастотL1іL2:1–повнийциклневизначеності; 2–половинациклуневизначеності;
0(дляL2)–одночастотнийінструмент
Запискоефіцієнтустандартноїдовжинихвилієобов’язковиміповиненйтипередзаписом,специфічнимдлясупутника. Списокномерівсупутниківзідентифікаторомсупутниковоїсистеми(PRN) |
2I6,
I6
7(3X,A1,I2) |
#/TYPESOFOBSERV |
Якщотипівспостереженнябільше9:використовуютьсядодатковірядки ВRINEXверсії2.10визначенінаступнітиписпостережень:L1,L2–фазовівимірюваннядлячастотL1іL2(повніцикли);C1–псевдовіддальзвикористаннямC/A-кодудлячастотиL1(м);P1,P2–псевдовіддалізвикористанням P-кодудлячастотL1іL2(м);D1,D2–допплерівськіданідлячастотL1іL2(Гц);T1,T2–інтегральнідопплерівськіданідлячастоти150МГц(T1)і400МГц(T2)(цикли);S1,S2–потужність |
I6,
9(4X,A2)
6X,9(4X,A2) |
|
необробленого сигналу(відношеннясигнал/шум), |
або |
величина |
SNR |
|
родовженнятабл.21.1
Мітказапису |
Опис |
Формат |
|
яківизначаютьсяприймачемдлячастотL1іL2прифазовихвимірюваннях Послідовністьтипіввцьомузаписіповиннавідповідатипослідовностіспостереженьдлязаписівспостережень |
|
INTERVAL |
Інтервалспостереженьвсекундах |
F10.3 |
TIMEOFFIRSTOBS |
GLO:Всесвітнійчаскоординований(UTC) |
5I6,F13.7,
5X,A3 |
TIMEOFLASTOBS |
|
5I6,F13.7,
5X,A3 |
RCVCLOCKOFFSAPPL |
Ознакакоригуванняепохи,кодуіфазиіззастосуваннямзміщеннягодинникаприймача,отриманоговреальномучасі:1 –так,0–ні,позамовчуванню0 |
I6 |
LEAPSECONDS |
Кількістьдодатковихсекундпочинаючиз6січня1980року РекомендованодлязмішанихGPS/GLONASSфайлів |
I6 |
#OFSATELLITES |
Кількістьсупутників,спостереженнядляякихзберігаютьсявфайлі |
I6 |
PRN/ #OFOBS |
Номерсупутника,кількістьспостереженькожноготипу,якийвказановрядку“#/TYPESOFOBSERV” Якщотипівспостереженнябільше9:використовуютьсядодатковірядки Цейрядок(цірядки)повторюєтьсядлякожногосупутникапредставленоговсекціїданих |
3X,A1,I2,9I6
6X,9I6 |
ENDOFHEADER |
Ознаказакінченнязаголовку |
60X |
Таблиця21.2
ФайлданихспостереженьформатуRINEX(підрозділданих)
Записспостере |
Опис |
Формат |
ження |
|
|
ВІДОМОСТІПРОЕПОХУ/СУПУТНИКИАБОЗНАКПОДІЇ |
Якщосупутників більше12:використовуються додатковірядки Якщознакепохи2-5:2–початокрухуантени;3–новапозиція точкиспостереження(завершеннякінематичноїзйомки);4–далійдеінформація заголовку;5–зовнішняподія(епоханеоднозначна);6–стрибокфази |
1X,I2.2,
4(1X,I2),F11.7,2X,I1
I312(A1,I2 ),
F12.9
32X, 12(A1,I2 ) |
СПОСТЕРЕЖЕННЯ |
|
m(F14.3,I1, |
|
-Рівеньсигналу
Цейзапис(записи)повторюєтьсядлякожногосупутникавказаноговзаписіВІДОМОСТІПРОЕПОХУ/СУПУТНИКИ АБОЗНАКПОДІЇ |
I1) |
Таблиця21.3
Файлнавігаційногоповідомлення(описсекціїзаголовку)
Мітказапису |
Опис |
Формат |
RINEXVERSIO N/TYPE |
|
F9.2,11X ,A1,19X |
PGM/RUN BY /DATE |
|
A20A20A20 |
COMMEN |
Рядоккоментарів |
A60 |
T |
|
|
IONALPHA |
Параметриіоносфери 0-3 |
2X,4D12 .4 |
IONBETA |
Параметриіоносфери 0-3 |
2X,4D12 .4 |
DELTA-UTC:A0,A1,T,W |
Значення поліноміальнихкоефіцієнтівдлявведення поправкивUTC:A0,A1–поліноміальнікоефіцієнти;T–початоквідлікудляUTC;W–номерпочатковоготижняUTC. |
3X, 2D19.12, 2I9 |
END OFHEADER |
Ознаказакінчення заголовку |
60X |
Таблиця21.4
Файлнавігаційногоповідомлення(описзаписівданих)
Записспостере |
Опис |
Формат |
ження |
|
|
PRN/EPOCH/SVCLK |
|
I2,5І3,F5 .1
3D19.12 |
BROADCASTORBIT |
|
3X,4D19 .12 |
|
3X,4D19 .12 |
|
|
3X,4D19 .12 |
|
-Нахилплощиниорбіти(рад) |
3X,4D19 |
|
|
.12 |
|
3X,4D19 .12 |
|
|
3X,4D19 .12 |
|
|
3X,4D19 .12 |
Таблиця21.5
Файлметеорологічних даних(опис секціїзаголовку)
Мітказапису |
Опис |
Формат |
RINEXVERSION/TYPE |
|
F9.2,11X,A1,19X |
PGM /RUNBY /DATE |
|
A20A20A20 |
COMMENT |
Рядоккоментарів |
A60 |
MARKERNAME |
Назвастанції |
A60 |
MARKERNUMBER |
Номерстанції |
A20 |
# / TYPESOFOBSERV |
|
I6,
9(4X,A2) |
SENSORMOD/TYPE/ACC |
Описметеорологічнихсенсорів:модель(виробник); тип;точність(втихжеодиницях,щоівідповіднеспостереження);типспостереження Записповторюєтьсядлякожноготипу |
A20,A20,6XF7.1,4X, |
|
спостереження,вказаноговзаписі#/TYPESOFOBSERV |
A2,1X |
SENSORPOSXYZ/H |
Наближенемісцеположенняметеорологічногосенсора:геоцентричнікоординатиX,Y,Z;еліпсоїдальнависотаH |
3F14.4,
1F14.4,
1X,A2,1X |
ENDOFHEADER |
Ознаказакінченнязаголовку |
60X |
Таблиця21.6
Файлметеорологічних даних(опис записівданих)
Мітказапису |
Опис |
Формат |
EPOCH/MET |
|
1X,I2.2
5(1X,I2)mF7.1 |
Нарис.21.1наведенофрагментефемеридногоповідомлення(навігаційногофайла)уформатіRINEX(файлaoml0090.03n)длясупутниказномером24.
2.10 N:GPSNAVDATA RINEXVERSION/
TYPEteqc2000Jul20 2003011000:26:51UTCPGM/RUNBY/
DATEHP-UX10.20|PA-RISC|ccA.10.32.03|=+|=| COMMENT
ENDOFHEADER
240319200.08.421111851931D-052.728484105319D-120.000000000000D+00
0.000000000000D+007.375000000000D+004.177316859157D-09-2.449493464378D+00
5.085021257401D-079.584356332198D-038.132308721542D-065.153609949112D+03
3.528000000000D+051.154839992523D-07-2.600483938423D+001.378357410431D-07
9.774506383996D-012.310625000000D+02-1.506301978449D+00-7.717821478243D-09
140
-2.750114553310D-101.000000000000D+001.200000000000D+030.000000000000D+002.000000000000D+000.000000000000D+00-1.396983861923D-092.560000000000D+02
3.456180000000D+05
Рис.21.1Фрагментнавігаційногофайлуaoml0090.03n
Параметри,якіописуютьрухсупутниказномером24,вказанонамоментчасу02год. 00хв. 00с09.01.2003р.Значенняпараметріворбітисупутника,приведенівцьомуфрагменті,розшифровуютьсяувідповідностізописом,наведенимутаблицях21.3,21.4.
Фрагментфайлуспостереженьнастанціїaomlна009-йGPS-день2003рокунамоментчасу02год.00хв.00свформатіRINEXприведенийнарис.21.2.
Уданомуфрагментінаведеноінформаціюпрогеоцентричнікоординатипункту,типивимірюваньнастанції(фазовіначастотахL1таL2,кодові С1 таР2).
Фрагментміститьрезультатисупутниковихспостережень8-мисупутниківсистемиGPS(номери05,06,26,10,29,17,
04,23)намоментчасу02год.0хв.0с09січня2003року.Розмірності:для L– повні цикли,длявеличинC та P–метри.
2.10 OBSERVATIONDATA G(GPS) RINEXVERSION/
TYPEteqc2000Jul20 GRD/NGS/NOAA 2003011000:26:44UTCPGM/RUNBY/
DATEHP-UX10.20|PA-RISC|ccA.10.32.03|=+|=| COMMENT
BIT2OFLLIFLAGSDATACOLLECTEDUNDERA/SCONDITION COMMENTAOML MARKERNAME
49914S001 MARKERNUMBER
GRD/NGS/NOAA GRD/NGS/NOAA OBSERVER/ AGENCYT146 ROGUESNR-8000 3.2.32.11 REC# /TYPE/ VERS
380 AOAD/M_T ANT# / TYPE982296.8090-5664607.20902752614.4750 APPROXPOSITIONXYZ
0.0000 0.0000 0.0000 ANTENNA:DELTAH/E/N
1 1 WAVELENGTHFACTL1/2
5 C1 L1 L2 P1 P2 # /TYPESOFOBSERV
30.0000 INTERVAL
SNRismappedtoRINEXsnrflagvalue[1,4-9] COMMENTSNR: >316>100>31.6>10>3.2 >0bad=0 COMMENT
L1&L2: 9 8 7 6 5 4 1 COMMENT
2003 1 9 0 0 0.0000000 GPS TIMEOFFIRSTOBS
ENDOFHEADER
0319200.000000008G5G6G26G10G29G17G4G23
23655084.1754 140593.08949 109553.82644 23655084.1904
22621254.0344-15165024.33849-11816891.02944 22621253.7834
21655624.8854-18363364.21549-14309101.25344 21655625.6434
20862202.8534-22317294.31249-17390054.76745 20862202.6814
21214264.9994-20515542.66849-15986113.76944 21214264.6084
25632666.5934 -431983.67046
24317556.4004 -2567573.98149-2000655.06144 24317558.3704
22061094.0294-15819731.48249-12327040.85944 22061094.0594
Рис.21.2Фрагментфайла спостереженьaoml0090.03o
Завдання1.Отриматинавігаційнийфайлтафайлспостереженьзоднієїзперманентнихстанцій,вказанихвикладачем.
Завдання2.Описати,вимірюванняякихтипівпроводятьсяназаданійстанції,інтервалзаписуданих,часпочаткуспостереженьтаномерисупутників,якіспостерігалисястаномна04h00m00sкиївськогочасу.
Завдання3.ЗнавігаційногофайлавиписатиКеплеровіпараметриорбітисупутникаPRN26станомна04h00m00sта16h00m00sкиївськогочасу.
Завдання4.ЗробитивисновкипрозмінуКеплеровихпараметріворбітисупутниказазаданийпроміжокчасу.