Uživatelská příručka PANG-NAV

Zavedení

PANG-NAV je nástroj vyvinutý PARThenope Navigation Group (PANG), schopný zpracovat GNSS měření za účelem získání pozičního řešení. PANG-NAV začíná od RINEX (formát výměny nezávislé na přijímači) files, analyzuje data GPS a Galileo a implementuje SPP (Single Point Positioning). Kromě polohy uživatele je nástroj schopen poskytnout informace o viditelnosti a geometrii satelitu.

V PANG-NAV jsou zahrnuty funkce RAIM; software je konkrétně schopen vypořádat se s chybami / odlehlými hodnotami a vyřadit anomální měření; ve svém výstupu nástroj poskytuje úrovně horizontální a vertikální ochrany a informace o spolehlivosti řešení.

V případě, že je známa základní pravda, může PANG-NAV také vypočítat a analyzovat chyby polohy.

Používání

Nástroj PANG-NAV byl vyvinut v prostředí Matlab; pro použití softwaru je nutné nastavit složku „PANG_NAV“ jako aktuální adresář, jak je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1

Chcete-li spustit PANG-NAV, „Main.m“ file by mělo být otevřeno a mělo by se stisknout tlačítko „Run“; alternativně by mělo být v „Příkazovém okně“ zadáno „Hlavní“.

Nastavení

Před spuštěním PANG-NAV je třeba zvolit nastavení. Za tímto účelem „Main.m“ file by měla být otevřena a sekce „nastavení“ aktualizována. V podrobnostech jsou nastavení, která je třeba nastavit

• Datový interval
• Systém GNSS
• Vážení
• RAIM
• Úhel masky
• Mezní hodnota poměru signálu k šumu
• Analýza chyb
• Zdroj řešení

Chcete-li nastavit datový interval, je třeba proměnné „dt_data“ přiřadit časovou hodnotu v sekundách mezi po sobě následujícími epochami.
Chcete-li zvolit systém GNSS, který chcete použít, musí být proměnné „gnss_systems“ přiřazena hodnota „1“ nebo „2“; s hodnotou „1“ se zpracovávají pouze měření GPS, společně s „2“ měření GPS / Galileo. Ostatní konfigurace GNSS (např. Pouze Galileo nebo GPS / Glonass) nejsou aktuálně podporovány.
Řešení SPP lze získat vážením rovnoměrně všech měření (nastavení proměnné „mask_angle“ rovné „0“) nebo podle nadmořské výšky satelitu (nastavení proměnné „mask_angle“ rovné „1“).
Funkce RAIM jsou aktivní, pokud je „RAIM_flag“ nastaven na „1“, jinak je nastaven na „0“.
Úhel masky je nastaven tak, že proměnné „mask_angle“ přiřadí hodnotu ve stupních.
Nastaví se minimální SNR (poměr signál-šum) přiřazující hodnotu proměnné „SNR_lim“ v dB-Hz.
Nástroj PANG-NAV může provést chybovou analýzu řešení; Chcete-li ji povolit, měla by být proměnná „Error_Analysis_flag“ nastavena na „1“. Pokud je „Error_Analysis_flag“ nastaven na „0“, neprovádí se žádná analýza.
V případě, že je analýza povolena, lze základní pravdu převzít z RINEX file pokud je přijímač statický, nastavte proměnnou „Static_Solution_fromRINEX“ na „1“.
Bývalýample části nastavení v kódu je uveden na obrázku 2.

Obrázek 2

Kromě toho lze definovat také nastavení RAIM. Konkrétně „HAL“, „VAL“, „PMD“, „PFA“ a „sigma_pr“ jsou možná nastavení RAIM.
„HAL“ a „VAL“ jsou horizontální a vertikální limity alarmu.
„PMD“, „PFA“ jsou pravděpodobnost zmeškané detekce a falešného poplachu
„Sigma_pr“ je standardní odchylka měření pseudorange.
Právě zmíněná nastavení se používají pouze v případě, že je funkce RAIM aktivní a měla by být nastavena podle uvažované aplikace.

Import dat

Během provozu PANG-NAV, RINEX files by měl být načten. Konkrétně se postupně objeví tři vyskakovací okna, která uživatele vyzve k výběru:

• jedno pozorování RINEX (verze 3.2) file (obrázek 3),
• jedna smíšená navigace RINEX (verze 3.2) file (obrázek 4),
• jedna GPS navigace RINEX (verze 3.2) file (obrázek 5).

Pozorování RINEX a smíšená navigace files se používají pro algoritmus určování polohy, navigaci RINEX GPS file slouží pouze pro získání vstupních dat pro model ionosféry Klobuchar.

Obrázek 3

Obrázek 4

Obrázek 5

Během fáze importu dat se v příkazovém okně zobrazuje „načítání dat“ (obrázek 6).

Obrázek 6

V případě, že je vyžadována analýza chyb, je třeba načíst základní řešení pravdy.
Řešení musí být ve formátu Matlab .mat a mělo by obsahovat proměnnou nazvanou „solution“.
Proměnná „solution“ může mít následující formát:

• Matice se 4 sloupy, představujícími epochy, šířku (ve stupních), zeměpisnou délku (ve stupních) a výšku (v metrech).
• Řádek se 3 prvky, které představují zeměpisnou šířku (ve stupních), zeměpisnou délku (ve stupních) a výšku (v metrech).

Fáze zpracování

Po importu dat z výše uvedeného RINEX files, začíná fáze zpracování algoritmu; v této fázi se zpracují měření (konkrétně pseudovzdálenosti) a efemeridy satelitů, aby se získala poloha přijímače. Před použitím v odhadu nejmenších čtverců jsou měření korigována na atmosférické, satelitní hodiny a relativistické chyby.

V příkazovém okně se zobrazí zvolené nastavení a poté „zpracování…“, jak je znázorněno na obrázku 7.

Obrázek 7

Na konci fáze zpracování se v příkazovém okně zobrazí věta „zpracování úspěšně dokončeno“ a výstupní proměnné jsou v pracovním prostoru (obrázek 8).

Obrázek 8

Výstup

Výstupy PANG-NAV jsou poloha přijímače a zkreslení hodin, satelitní viditelnost a DOP, dostupnost řešení. V případě, že je RAIM aktivní, je na výstupu uveden také příznak spolehlivosti RAIM, počet odmítnutých měření, úrovně ochrany a spolehlivá dostupnost. V případě, že je k dispozici základní pravda a je vyžadována analýza chyb, je k dispozici také chybové chování a metriky chyb.

Výstupní proměnné jsou:

• DOP
• e_H_g (volitelně)
• e_U_g (volitelně)
• epochách
• Error_Table_Pos (volitelné)
• nr_sat
• PL (volitelně)
• RAIM_Results (volitelně)
• Spolehlivá_dostupnost (volitelně)
• Sol_availability
• X

Proměnná „DOPs“ je matice se 2 řádky a počtem sloupců rovným počtu epoch (tuto proměnnou nazveme n). V prvním řádku jsou uloženy hodnoty PDOP před aplikací RAIM, zatímco v druhém řádku hodnoty PDOP po aplikaci RAIM. Samozřejmě, pokud RAIM není aktivní nebo nejsou prováděna žádná odmítnutí, jsou hodnoty prvního a druhého řádku stejné.
Proměnná „e_H_g“ je sloupec s n prvky, představující horizontální chyby pro každou epochu.
Proměnná „e_U_g“ je sloupec s n prvky, představující vertikální chyby pro každou epochu.
Proměnná „epochy“ je sloupec s n prvky, představující epochy GPS vyjádřené v sekundách týdne podle časového formátu GPS.
Proměnná „Error_Table_Pos“ je řada 6 prvků představujících metriky chyb, jak je uvedeno v tabulce 1.

Tabulka 1

Střední horizontální chyba

Střední vertikální chyba

Kořenová střední kvadratická horizontální chyba

Střední střední kvadratická vertikální chyba

Maximální horizontální chyba

Maximální vertikální chyba

Proměnná „nr_sat“ je matice se 2 řádky an sloupci. V první řadě jsou uloženy počty dostupných satelitů před aplikací RAIM, zatímco v druhé řadě počet dostupných satelitů po aplikaci RAIM. Samozřejmě, pokud RAIM není aktivní nebo nejsou prováděna žádná odmítnutí, jsou hodnoty prvního a druhého řádku stejné.
Proměnná „PLs“ je matice se 2 řádky an sloupci. V prvním řádku jsou uloženy hodnoty úrovní horizontální ochrany za epochu, zatímco v druhém řádku jsou úrovně vertikální ochrany.
Proměnná „RAIM_Results“ je matice se 2 řádky an sloupci. První sloupec obsahuje příznak spolehlivosti na epochu; hodnoty vlajky mají následující význam:

• pokud je hodnota příznaku 0, není dostatečná redundance k provedení testu RAIM;
• pokud je hodnota příznaku 1, je odhadovaná poloha spolehlivá (podle algoritmu RAIM);
• pokud je hodnota příznaku 2, je odhadovaná poloha nespolehlivá (podle algoritmu RAIM).

Proměnná „Reliable_availability“ je skalární, udávající procento časutage když RAIM považuje odhadované řešení za spolehlivé.

Proměnná „Sol_availability“ je skalární, udávající procento časutage když je odhadované řešení jednoduše dostupné, tj. počet dostupných satelitů je dostatečný pro určení polohy. Proměnná „X“ je matice se 4 (pouze v případě GPS) nebo 5 (v případě GPS/Galileo) řádky a n sloupci. Řádky 1, 2 a 3 obsahují odhadovanou zeměpisnou šířku (v radiánech), zeměpisnou délku (v radiánech) a výšku (v metrech) přijímače GNSS. 4. řádek obsahuje zkreslení hodin přijímače s ohledem na systémový čas GPS. 5. řádek obsahuje mezisystémový posun mezi časy GPS a Galileo.
„E_H_g“, „e_U_g“ a „Error_Table_Pos“ jsou k dispozici pouze v případě, že je vyžadována analýza chyb (Error_Analysis_flag = 1).
„PL“ a „Reliable_availability“ jsou k dispozici pouze v případě, že je aktivní RAIM (RAIM_flag = 1).
PANG-NAV také poskytuje jako výstup následující grafy:

• Horizontální poloha (východ proti severu)
• Výška versus čas
• Viditelnost versus čas
• DOP versus čas
• HPL a VPL versus čas (pouze v případě, že je aktivní RAIM)
• Horizontální a vertikální chyby versus čas (pouze pokud je vyžadována analýza chyb)

 

Uživatelská příručka PANG-NAV - Stáhnout [optimalizováno]
Uživatelská příručka PANG-NAV - Stáhnout

Reference

• Uživatelská příručka