GNSS原始數據相關-1


參考文獻:GNSS原始數據解碼為 RINEX 標准數據格式及數據質量分析

與接收機無關的數據交換格式RINEX(The Receiver Independent Exchange Format)文件是GNSS測量領域中一種廣為使用的數據格式,而GPS接收機轉換得到的數據是原始的二進制數據流,無論何種接收機,將其特有的數據格式轉換為RINEX格式對於觀測數據的通用性、可分析性都有着重要而實際的意義。

1、原始數據介紹

原始電文主要包含定位所需的觀測電文和導航電文,通常以晦澀二進制碼傳輸。原始電文的二進制格式根據所使用的主板的不同而各異。

2、RINEX文件介紹與生成

RINEX是一種在GPS測量應用中普遍采用的標准數據格式。該格式采用文本文件形式存儲數據,數據記錄格式與接收機的制造廠商和具體型號無關。RINEX格式定義了6種不同類型的數據文件,其中觀測數據、導航電文在進行數據處理分析時通常是必需的。

參考:https://blog.csdn.net/qq_32109917/article/details/113360452

目前RINEX 3是最新的RINEX格式標准,將文件格式精簡為觀測數據文件、導航(星歷)文件和氣象數據文件三種,並能夠更好地提供對多衛星系統的支持。

RINEX文件編碼依舊只采用了ASCII字符。

在新標准的觀測文件和導航文件中,即可以包含單一衛星系統的數據,也可以包含來自不同衛星系統的混合數據。文件所包含的衛星系統依然可以通過文件名進行區分。

命名方式

新的RINEX格式拋棄了以往的文件擴展名中加入觀測年份的特點,只包含兩種擴展名:

a、.rnx表示標准的RINEX文件;

b、.crx表示壓縮過的Compact RINEX格式。

新的RINEX文件命名方式為:

<SITE><RN><CRC>_<S>_<YEARDOYHRMN>_<LEN>_<FRQ>_<ST>.<FMT>

解釋:

<SITE>為四個字符的觀測站點名;

<RN>:為接收機的編號;

<CRC>:為三位ISO 3166-1標准的國家和地區代碼,標識站點位置;

<S>:為數據源,即數據來源於接收機(R)還是數據流(S);

<YEARDOYHRMN>:為觀測開始時刻:年、年積日、時、分;

<LEN>:為觀測時段的長度;

<FRQ>:為觀測時的采樣間隔或采樣頻率(星歷文件無此項);

<ST>:為包含的衛星系統和數據類型,第一位表示衛星系統(M,G,R,C,E,J,I);第二位為數據類型,即觀測文件(0)、導航文件(N)或氣象文件(M);

<FMT>為擴展名,擴展名只有兩種:rnx或crx。

文件名示例:

ALGO00CAN_R_20170420000_01D_30S_MO.rnx 表示數據是來自加拿大的 ALGO 站 0 號接收機,於 2017 年第 42 日 0 點開始觀測的,時長 1 天,采樣間隔為 30 秒的多系統混合觀測數據;
BJFS00CHN_S_20170420100_15M_01S_GO.rnx 表示數據是來自中國的 BJFS 站 0 號接收機的實時數據流,觀測開始於 2017 年第 42 日 1 點,時長為 15 分鍾,采樣間隔 1 秒的 GPS 觀測數據;
ALGO00CAN_R_20170420100_01H_05Z_MO.crx 表示數據是來自加拿大的 ALGO 站 0 號接收機,於 2017 年第 42 日 1 點開始觀測的,時長 1 小時,采樣間隔為 5 Hz 的多系統混合 Compact RINEX 觀測數據;
ALGO00CAN_R_20170420000_01D_MN.rnx 表示數據是來自加拿大的 ALGO 站 0 號接收機,於 2017 年第 42 日 0 點開始觀測,時長 1 天的多系統混合的導航數據;
BRDC00IGS_R_20170420000_01D_MN.rnx 表示數據來自 IGS,由 IGS 合並生成的包含多系統所有可用衛星的混合導航數據;
ALGO00CAN_R_20170420000_01D_RN.rnx 表示數據是來自加拿大的 ALGO 站 0 號接收機,於 2017 年第 42 日 0 點開始觀測,時長 1 天的 GLONASS 系統的導航數據;
DAVS00ATA_R_20170420000_01D_30S_MM.rnx 表示數據來自南極洲 DAVS 站 0 號接收機,於 2017 年第 42 日 0 點開始觀測,時長為 1 天的混合氣象數據。

觀測文件結構

在新定義的觀測文件中,每個文件只能包含一個站點某一時段的數據。該文件依舊由文件頭部分和數據部分組成,文件頭部分每行依然只包含80列,其中第61~80列部分為信息標識。但對於觀測文件的數據部分,已經不在對每行的字符數進行限制了

文件頭信息部分

文件頭信息區無甚大變化,其特點為:

每行依然為 80 列;
從第一行開始,至包含 “END OF HEADER” 標志行結束;
每行前 60 列包含信息,第 61 至 80 列標志信息類型;
包含 “COMMENT” 標志的行表示注釋;
注釋可以出現在信息區或數據區;
觀測類型標識由 “TYPE OF OBSERV” 變為 “OBS / TYPES”;
觀測類型由兩個字符增加為三個字符。
數據部分

最大的變化在數據區,其特點為:

每行數據不再限制;

第一部分為歷元/衛星數標識,以">"開頭;

歷元/衛星部分指明觀測的時刻、衛星數量;

第二部分為觀測值;

觀測值部分首先標識衛星號,然后給出該衛星的各項觀測值。觀測值的順序以文件頭的信息為准;

若某一項觀測值缺失,則數據部分為空白。

導航文件結構

導航文件亦經過了較大的改變。以往的導航數據文件只能包含單個衛星系統的軌道信息,但新的導航文件可以包含混合的衛星系統的軌道數據。

文件頭信息部分

文件頭信息特點:

每行依然為80列;

文件第一行增加了衛星系統標識;

從第一行開始,至包含"END OF HEADER"標志行結束;

每行前60列包含信息,第61至80列標志信息類型;

包含”COMMENT“標志的行標識注釋;

注釋可以出現在信息區或數據區。

數據部分

數據區特點:

  • 每行依然為 80 列;
  • 可以從接收機中導出,亦可以從互聯網下載;
  • 第一部分為衛星號、發布時刻、衛星鍾參數;
  • 之后以廣播軌道 1 到 7 的方式給出衛星的軌道根數;
  • 廣播軌道每 2h 更新一次。

格式轉換程序

RINEX 3 數據格式與較舊的 RINEX 2 數據格式之間的格式轉化程序主要有 RINEX Converter、GNSS Converter 和 GFZRNX 等。詳情可移步之前的文章:常用的 RINEX 版本格式轉換程序整理

2018 年 11 月 23 日,IGS 發布了 RINEX 3 的最新標准:RINEX 3.04。該版本實現了對 GPS、GLONASS、BDS、Galileo、QZSS 和 IRNSS 等導航衛星系統的所有已公開信號的支持,包括北斗-3 和 QZSS-2 等。GFZRNX 程序在 2018 年 12 月 21 日之后發布的版本已支持 RINEX 3.04。

 


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