Manual d'usuari de PANG-NAV
Introducció
PANG-NAV és una eina desenvolupada pel PArthenope Navigation Group (PANG), capaç de processar mesures GNSS per tal d'obtenir una solució de posició. PANG-NAV comença des de RINEX (format d'intercanvi independent del receptor) files, analitza les dades de GPS i Galileo i implementa SPP (Single Point Positioning). A més de la posició de l'usuari, l'eina és capaç de proporcionar informació sobre la visibilitat i la geometria del satèl·lit.
A PANG-NAV, s'inclouen funcionalitats RAIM; específicament, el programari és capaç de fer front a errors/outliers, descartant les mesures anòmales; a la seva sortida, l'eina proporciona nivells de protecció horitzontal i vertical, i informació sobre la fiabilitat de la solució.
En cas que es conegui la veritat del terreny, PANG-NAV també pot calcular i analitzar els errors de posició.
Ús
L'eina PANG-NAV s'ha desenvolupat en l'entorn Matlab; per utilitzar el programari, cal configurar la carpeta "PANG_NAV" com a directori actual, tal com es mostra a la figura 1.
Figura 1
Per executar PANG-NAV, "Main.m" file s'ha d'obrir i s'ha de prémer el botó "Executar"; alternativament, s'hauria d'escriure "Principal" a la "Finestra d'ordres".
Configuració
Abans d'executar PANG-NAV, cal triar la configuració. Amb aquest propòsit, "Main.m" file s'hauria d'obrir i actualitzar la secció "Configuració". En detalls, els paràmetres a configurar són
- Interval de dades
- sistema GNSS
- Ponderació
- RAIM
- Angle de la màscara
- Límit de relació senyal/soroll
- Anàlisi d'errors
- Font de la solució
Per establir l'interval de dades, el valor de temps en segons entre èpoques consecutives s'ha d'assignar a la variable "dt_data".
Per triar el sistema GNSS a utilitzar, cal assignar un valor "1" o "2" a la variable "gnss_systems"; amb un valor “1”, només es processen les mesures GPS, amb “2” es processen conjuntament les mesures GPS/Galileo. Altres configuracions GNSS (per exemple, només Galileo o GPS/Glonass) no són compatibles actualment.
La solució SPP es pot obtenir ponderant igualment totes les mesures (configurant la variable “mask_angle” igual a “0”) o segons l'elevació del satèl·lit (configurant la variable “mask_angle” igual a “1”).
Les funcionalitats RAIM estan actives si "RAIM_flag" està establert a "1", en cas contrari està establert a "0".
L'angle de la màscara s'estableix assignant un valor, en graus, a la variable "angle_màscara".
La SNR mínima (relació senyal-soroll) s'estableix assignant un valor, en dB-Hz, a la variable "SNR_lim".
L'eina PANG-NAV pot dur a terme una anàlisi d'errors de la solució; per habilitar-lo, la variable "Error_Analysis_flag" s'hauria d'establir a "1". Si "Error_Analysis_flag" s'estableix a "0", no es porta a terme cap anàlisi.
En cas que l'anàlisi estigui habilitat, la veritat del terreny es pot extreure del RINEX file si el receptor és estàtic, establiu la variable "Static_Solution_fromRINEX" a "1".
Un exampEl fitxer de la secció de configuració del codi s'informa a la figura 2.
Figura 2
A més, també es podria definir la configuració RAIM. Concretament, "HAL", "VAL", "PMD", "PFA" i "sigma_pr" són els paràmetres RAIM possibles.
"HAL" i "VAL" són els límits d'alarma horitzontal i vertical.
"PMD", "PFA" són la probabilitat de detecció perduda i falsa alarma
"sigma_pr" és la desviació estàndard de les mesures de pseudorang.
Els paràmetres que s'acaben d'esmentar només s'utilitzen en cas que la funcionalitat RAIM estigui activa i s'ha de configurar segons l'aplicació considerada.
Importació de dades
Durant la carrera de PANG-NAV, el RINEX files s'han de carregar. Concretament, apareixeran tres finestres emergents de forma seqüencial, demanant a l'usuari que seleccioni:
- una observació RINEX (versió 3.2) file (figura 3),
- una navegació mixta RINEX (versió 3.2) file (figura 4),
- una navegació GPS RINEX (versió 3.2) file (figura 5).
Observació RINEX i navegació mixta files s'utilitzen per a l'algoritme de posicionament, navegació GPS RINEX file s'utilitza només per recuperar les dades d'entrada per al model de la ionosfera de Klobuchar.
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Durant la fase d'importació de dades, a la finestra d'ordres es mostra " càrrega de dades" (figura 6).
Figura 6
En cas que es requereixi una anàlisi d'errors, s'ha de carregar una solució de veritat terrestre.
La solució ha d'estar en format Matlab .mat i ha de contenir una variable anomenada "solució".
La variable "solució" podria tenir el format següent:
- Una matriu de 4 columnes, que representa les èpoques, la latitud (en graus), la longitud (en graus) i l'alçada (en metres).
- Una fila amb 3 elements, que representen la latitud (en graus), la longitud (en graus) i l'alçada (en metres).
Fase de processament
Després de la importació de les dades de l'esmentat RINEX files, comença la fase de processament de l'algorisme; en aquesta fase, es processen les mesures (concretament els pseudorangs) i les efemèrides de satèl·lit per proporcionar la posició del receptor. Les mesures, abans d'utilitzar-se en l'estimador de mínims quadrats, es corregeixen per errors atmosfèrics, de rellotge de satèl·lit i relativistes.
A la finestra d'ordres es mostren els paràmetres escollits, seguits de "processament...", tal com es mostra a la figura 7.
Figura 7
Al final de la fase de processament, apareix la frase "processament completat amb èxit" a la finestra d'ordres i les variables de sortida es troben a l'espai de treball (figura 8).
Figura 8
Sortida
Les sortides PANG-NAV són la posició del receptor i la polarització del rellotge, la visibilitat per satèl·lit i la disponibilitat de la solució DOP. En cas que RAIM estigui actiu, també es proporcionen a la sortida la bandera de fiabilitat de RAIM, el nombre de mesures rebutjades, els nivells de protecció i la disponibilitat fiable. En cas que hi hagi una veritat bàsica disponible i es requereixi l'anàlisi d'errors, també hi ha disponibles mètriques d'error i comportament d'error.
Les variables de sortida són:
- DOP
- e_H_g (opcional)
- e_U_g (opcional)
- èpoques
- Error_Table_Pos (opcional)
- nr_sat
- PL (opcional)
- RAIM_Results (opcional)
- Reliable_availability (opcional)
- Disponibilitat_sol
- X
La variable “DOPs” és una matriu amb 2 files i un nombre de columnes igual al nombre d'èpoques (anomenem aquesta variable n). A la primera fila, els valors PDOP, abans de l'aplicació RAIM, s'emmagatzemen, mentre que a la segona fila, els valors PDOP després de l'aplicació RAIM. Per descomptat, si RAIM no està actiu o no es fan rebuigs, els valors de la primera i la segona fila són els mateixos.
La variable “e_H_g” és una columna amb n elements, que representen els errors horitzontals de cada època.
La variable “e_U_g” és una columna amb n elements, que representen els errors verticals de cada època.
La variable "èpoques" és una columna amb n elements, que representen èpoques GPS expressades en segons de la setmana segons el format d'hora GPS.
La variable "Error_Table_Pos" és una fila de 6 elements, que representa mètriques d'error tal com es mostra a la taula 1.
Taula 1
| Error horitzontal mitjà | Error vertical mitjà | Error d'arrel quadrada mitjana horitzontal | Error vertical mitjà de l'arrel quadrada | Error horitzontal màxim | Error vertical màxim |
La variable “nr_sat” és una matriu amb 2 files i n columnes. A la primera fila, s'emmagatzemen el nombre de satèl·lits disponibles, abans de l'aplicació RAIM, mentre que a la segona fila, el nombre de satèl·lits disponibles després de l'aplicació RAIM. Per descomptat, si RAIM no està actiu o no es fan rebuigs, els valors de la primera i la segona fila són els mateixos.
La variable "PLs" és una matriu amb 2 files i n columnes. A la primera fila s'emmagatzemen els valors dels nivells de protecció horitzontal per època, mentre que a la segona fila s'emmagatzemen els nivells de protecció vertical.
La variable "RAIM_Results" és una matriu amb 2 files i n columnes. La primera columna conté una bandera de fiabilitat per època; els valors de la bandera tenen el significat següent:
- si el valor de la bandera és 0, no hi ha prou redundància per realitzar la prova RAIM;
- si el valor de la bandera és 1, la posició estimada és fiable (segons l'algorisme RAIM);
- si el valor de la bandera és 2, la posició estimada no és fiable (segons l'algorisme RAIM).
La variable "Reliable_availability" és un escalar, que indica el percentatge de tempstage quan la solució estimada es considera fiable per RAIM.
La variable "Sol_availability" és un escalar, que indica el percentatge de tempstage quan la solució estimada està simplement disponible, és a dir, el nombre de satèl·lits disponibles és suficient per al posicionament. La variable “X” és una matriu amb 4 (només en cas GPS) o 5 (en cas GPS/Galileo) files i n columnes. Les files 1, 2 i 3 contenen respectivament la latitud estimada (en radians), la longitud (en radians) i l'alçada (en metres) del receptor GNSS. La quarta fila conté el biaix del rellotge del receptor respecte a l'hora del sistema GPS. La cinquena fila conté el desplaçament entre sistemes entre els temps de GPS i Galileo.
"e_H_g", "e_U_g" i "Error_Table_Pos" només estan disponibles si es requereix una anàlisi d'errors (Error_Analysis_flag=1).
"PLs" i "Reliable_availability" només estan disponibles si RAIM està actiu (RAIM_flag=1).
PANG-NAV també proporciona com a sortida els següents gràfics:
- Posició horitzontal (est versus nord)
- Altura en funció del temps
- Visibilitat versus temps
- DOP versus temps
- HPL i VPL en funció del temps (només en cas que RAIM estigui actiu)
- Errors horitzontals i verticals en funció del temps (només si es requereix una anàlisi d'errors)
Manual d'usuari PANG-NAV - Baixa [optimitzat]
Manual d'usuari PANG-NAV - Descarregar
