【干货】提升RTK模糊度固定率的建议

好久没有更新了,汇报下最近的进度吧。

先重复下数据处理步骤:
1、采集rover的ubx数据和base的rtcm数据;
2、使用rtkconv转换成rinex格式;
3、选择配置参数,放在rtkpost处理,使用rtkplot查看。

测试接收机为某品牌消费级接收机——单频双模GPS/BDS,测试环境为楼顶强信号,运动状态为静态。使用的数据放在百度云了,链接:提取码:y71q。
Step1:下面开始我的首次处理,config和result如下图所示:配置
结果
由上图可知,本次模糊度固定率25.4%,内、外部精确度STD和RMS都不是很理想。针对上述两个问题,我首先是剔除了GEO卫星,为什么要剔除GEO卫星呢?可以肯定的是观测数据质量不好。使用plot查看具体卫星的数据在观测弧段内的观测历元数,这种方法比较粗略,更具体的话,可以在rtklib源码中将卫星的观测值print出来,使用matlab绘图,可以定位到具体出问题的历元,方便查验前后历元的关联性(比如,我就发现千寻的rtcm中会出现某一历元卫星数据丢失,但是前后历元的信噪比很高,40+)。
Print了卫星G27、卫星C01\C02的载波观测值和多普勒,这么做的原因是以G27为参考,看看GEO与G27的差异,我是将载波观测值历元做差diff,再和当前历元的多普勒(符号取反)做差,公式为(CP2-CP1)+D2。另外,也对C01\C02做了高次差法(3次、4次均可),验证了GEO卫星效果不好。G27和C01的做差结果如下所示:
G27
C01
根据上图可知,C01幅值要大于G27,而且差值变化比较频繁。C02比C01要差,限于篇幅,没有放上来。
Step2:有了以上的分析,就去更改了配置,对GEO卫星做了禁用处理,配置和结果图如下所示:
配置
结果
由上图可知,在观测弧段内模糊度固定率为94.1%,比step1中有很大的提升,但仍然存在浮点解和飞点(固定解但解结果不正确)情况。通过观察result的ratio值会发现,每次在上星的时候,会出现ratio骤变(前一历元ratio值>3.0,当前历元ratio<3.0),这是我们发现的现象,我们要去验证这种现象,通过修改rtk_t结构体和relpos中添加代码,分别添加了前一历元和当前历元共视星和可用星的变化来验证,具体代码如下:
共视星
可用星
保存数据
详细记录
在上述的4个图中,图3一定要在保存当前历元的共视星和可用星的变化时memset一下,因为不这样做的话,会在当前历元比前一历元多一颗星的情况下,导致数组中的星重复冗余;图4是中间分析的时候,只保留了可用星的变化。
当我们按照上图添加代码的话,就会有力地证明我们发现的现象是正确的。我们要在图4中去逐历元查找出问题历元的前后,看看出问题的卫星数据有什么变化,会发现掉星后固定的时候LLI被置起来了,那么就会导致udbias中的bias被重置,而且我们在重新跟踪卫星的时候,最好先让它运行30个历元,那么紧接着就是step3了。
Step3:我要在配置中设置最小锁定历元30,看看结果如何,配置和结果如下图所示:
配置
结果
那么我们从结果中可以发现,模糊度固定率有提升值99.7%,比step2中又有提升,但是我们不要满足于此,不要掩盖问题,仍然有浮点解和飞点的情况,经debug发现还是上星导致的,查一查就会发现北斗占了大多数,这个时候千万不要有先入为主的观念,认为北斗不如GPS,我们要实事求是,去查查出问题的历元卫星到底存在什么问题,会发现信噪比SNR不高,那么我先设置35,这是一个经验值,这就到了我们的step4了。
Step4:细心的同学应该注意到我在step1中配置留了snr mask,我在rover和base都设置为35,那么配置和结果如下图所示:
配置
结果
由上图可知,模糊度固定率达到了100%,但是还是有飞点存在,极其不美观对吧,再去查啊,发现出问题的卫星(上星)信噪比总是在35上下波动,信噪比和高度角是强相关的,毕竟我们的随机模型可以使用信噪比和高度角来进行验前定权,那么我在高度角35°以下snr阈值均提升至40,再来看看结果如何。
Step5:上一步已经分析了,就直接放配置和结果图吧。
配置
结果
由上图可知,定位精度很nice,模糊度固定率nice。

总结:在调试的过程中,我曾经在模糊度解算部分试图使用rtklibexplorer的部分模糊度算法,发现只是将问题掩盖了,历元延后了nb个发生(发生问题历元的模糊度个数),我又回到了最本质的问题,观测质量。其实,我们最重要要做的就是要保证灌入数据的质量是ok的。

如果有时间,下节可能会写调试中发现芯片的载波测量值出现了问题,如何在参数域上进行钟跳的探测和修复。

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