利用rtklib開原始碼處理GPS以及北斗資料詳解
利用rtklib開原始碼處理GPS以及北斗資料詳解
來自：崇亮
利用rtklib開原始碼處理GPS以及北斗資料詳解
在GNSS領域最基礎的工作是這些GNSS系統的定位工作，對於絕大多數研究者，自己著手完成這些工作是一個“雞肋”：完全獨立設計的話費時費力，運用開原始碼又很難弄懂。我當初也是如此。但想到畢竟開原始碼已經做了很多工作，不用實在可惜，最終毅然決定咬緊牙關弄懂rtklib。嘗試用過rtklib的人都知道，其功能固然完全，然而程式碼卻太過複雜，把人攪得一頭霧水。想用vs2008使用那些程式碼，從新增檔案到使用函式，簡直是步步艱難。我已經從中吃了不少苦頭，在用的時候也找不到比較詳細的使用方法。不想後來者也像我一樣，在rtklib使用中痛苦萬分，故以現有的研究程度，對rtklib做個入門介紹。
關於rtklib的基本介紹，網上一堆，在此不再贅言，本文重點介紹如何用vs2008使用其src檔案中的開原始碼以及修改以完成自己需要的功能。
一、rtklib程式碼的新增
由於習慣了vs2008，在開發程式時用到這個編譯器。新增過程如下：
1、 在vs中新建一個控制檯專案（含預編譯頭）；
2、 在建好的專案中新增rtklib.h以及需要用到的source檔案（.c檔案），然後將.c改為.cpp並在每個檔案首句增加一行#include "stdafx.h"，當然在stdafx.h檔案中新增#include "rtklib.h"； 這樣編譯基本可以通過了；
3、 一般而言，我們不會需要用到rtklib程式集中的所有檔案，只是需要部分。比如我需要用到其中的pntpos這個標準單點定位函式，這個時候就需要新增該函式所在實現檔案（pntpos.c）。於是添加了這個檔案。但是一般而言，只新增這一個可能不能解決問題，因為rtklib的各個檔案之間並不是完全獨立，pntpos檔案中某些函式可能會呼叫到其他檔案中實現的函式。於是需要再把相關檔案新增到工程中。對於這個問題，可以根據自己新增的檔案，編譯時候的提示，依次新增進來相應檔案。這樣可以解決fatal error的問題；
4、 在新增完成後，可能會遇到一些其他問題。主要問題有：a.關於某些地方陣列越界或為空（主要是glonass），這個時候，檢視rtklib.h標頭檔案，可以發現關於系統啟用的#define語句，其中除GPS系統外，其他系統數目都是0。解決辦法如截圖：主要
是註釋掉這個判斷語句。（當然，這樣造成的是所有系統直接啟用，這是我的處理辦法，不是最佳的辦法，讀者有更好的辦法求賜教哈）b.關於很多地方會出現const char*與char*的不能轉化問題，這個很簡單，在相應地方進行強制轉化就行。c.還存在字符集採用的問題，這個只需要在專案屬性中使用多位元組字符集即可（見下圖）。
d.關於某些函式存在未實現的問題，這個時候，可以網上直接搜尋那些沒有實現的函式，進行替換，或是直接遮蔽掉。
rtklib中程式碼的新增工作基本就這些問題，解決後應該就可以使用了。
二、rtklib程式碼的修改
rtkilib的頭疼之處不只在於新增工作一堆問題，還在於即便新增好了，在使用其中函式的時候還是一堆問題。我這次使用主要是用最新版本rtklib_2.4.2進行GPS與北斗的標準單點定位：主要會用到readrnx、pntpos、postpos等函式（函式裡面又有一堆子函式），本以為呼叫成功就可以了，沒想到根本不是那麼順利。rtklib雖然聲稱能處理北斗資料和rinex3.0以上版本，但實際上並沒完全實現。要想處理這些問題，還得自己修改程式碼。我這次主要是修改了檔案讀取和定位部分。
1、rinex檔案讀取函式的修改
a. 讀取北斗導航檔案的問題：rtklib在讀取導航檔案的時候沒法區分GPS n檔案與北斗c檔案，這會導致後面沒法進行北斗的定位。下面詳述修改方法：本人的方法是在readrnxfp函式的readrnxh函式裡面進行系統的標示。
如上圖，在type確認出文件為導航n檔案時，區分GPS與北斗。並將系統標示賦在sys裡面。增加這些後，區分沒問題了。但還不夠，如果這樣，後面還是無法區分，而且sys一直是GPS。當時這個破問題廢了我兩個多小時（無語死了）。後來仔細除錯，才終於發現，問題出在該函式後面的一個語句有誤。如下圖，只需要在該處新增一個break！！！（小問題害死人！）
不要以為這樣就行了，這還只是解決了系統辨認的問題，革命尚未成功！在導航檔案的檔案體讀取中，還得修改。Readrnxnavb中需要增加處理北斗系統的語句，以與GPS區分。在增加了處理部分後，區分並讀取北斗導航檔案就沒問題了，就不會影響到後面北斗的定位了。
b. rinex3.0以上版本北斗觀測值檔案的讀取：如果沒進行修改就去讀取含北斗的rinex3.0以上版本o檔案，會發現北斗資料壓根就沒有讀取進去。（雖然聲稱已解決，但不夠完美）這個時候，又需要修改讀取函數了。首先需要修改讀取觀測值檔案頭的函式decode_obsh中的convcode。由於3.0版本的觀測值型別跟低版本的差別較大，而且GNSS系統較多，觀測值型別的儲存有一定轉化規律，然而這個究竟如何，暫時也沒有一定之規。該函式中的轉化不夠合理，沒法處理北斗的部分
這個需要自己增加處理北斗的語句，至於具體怎麼新增，主要是採用截圖所示方法，但具體編碼之間的對應，則各人見仁見智了。
在檔案體中則需要修改readrnxobsb中用到的set_index。這個是將
改為
方法很笨拙，目前還沒仔細思考更好的辦法（多交流。。），不過這樣就可以了。
2、 GPS以及北斗單點定位的程式碼修改
a.pntpos的使用：如果直接在讀取了rinex檔案後進行pntpos的定位操作，會發現定位結果為0。這是直接用pntpos會存在的問題。單步除錯會發現其實是因為函式中用到的lam為0，仔細查詢，發現其實根本沒有地方給這個變數賦值。這時候需要在外部直接賦值。在處理北斗時候，由於14s（得感謝何師兄的點撥才解決）的存在，需要再衛星位置計算函式裡面設定判斷，當處理北斗時進行14s的處理。然後就行了。
在用此函式定位時，引數輸入會很多，程式碼裡面自帶一個預設引數配置，如果切換定位系統則需要相應的修改引數。
主要是將navsys相應的切換就行。
c. postpos的使用：postpos的單點定位實際上是用到了前述的所有函式，而且一般是作為外部呼叫的最佳介面。前面各個部分都改好了的話，直接使用這個函式是沒問題的，如果GPS或是北斗沒法定位那絕對是前面沒改好。
在處理好上述問題後，用程式碼單獨處理北斗資料或者GPS資料都是沒問題的。至於如何同時都利用則是一個更復雜的問題，rtklib提供的可執行程式也沒實現這個問題，這需要在以後的工作中繼續研究。
三、呼叫函式時候引數的設定程式碼
函式怎麼用也是一個問題，為了方便使用，貼出我的呼叫程式碼作為參考，相信可以減少不少時間。
1、 pntpos模式：
// const char *file="d:\\rinex\\*.*";//cent1530.12o";
// int rcv=0;//接收機編號
// const char *opt="";//選擇提取訊號型別
// obs_t *obs=new obs_t();//函式裡面會分配記憶體
// nav_t *nav=new nav_t();//同上
// sta_t *sta=new sta_t();//同上
// for (int ii=0;ii
// {
// nav->lam[ii][0]=CLIGHT/FREQ1;
// nav->lam[ii][1]=CLIGHT/FREQ2;
// nav->lam[ii][2]=CLIGHT/FREQ5;
// }
// for(intii=NSATGPS+NSATGLO+NSATGAL;ii
// {
// nav->lam[ii][0]=CLIGHT/FREQ2_CMP;
// nav->lam[ii][1]=CLIGHT/FREQ7_CMP;
// nav->lam[ii][2]=CLIGHT/FREQ6_CMP;
// }
// readrnx(file, rcv, opt, obs, nav, sta);//全部讀取
//
// char sat[4]="";
// for (int i=0;i<25;i++)
// {
// satno2id(obs->data[i].sat,sat);
// printf("%d %s ",obs->data[i].sat,sat);
// cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(4)<<obs->data[i].P[0]<<" "
// <<obs->data[i].P[1]<<" "
// <<obs->data[i].P[2]<<endl; //
// }
// for (int i=9;i<18;i++)
// {
// satno2id(nav->eph[i].sat,sat);
// printf("%d %s ",nav->eph[i].sat,sat);
// cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(4)<<nav->eph[i].toes<<" "
// <<nav->eph[i].week<<endl;
// }
//
// cout<<"read rinex over"<<endl;
//
// const prcopt_t prcopt_df={
// PMODE_SINGLE,0,2,SYS_CMP,
// 15.0*D2R,{{0,0}},
// EPHOPT_BRDC,1,1,5,0,10,
// IONOOPT_BRDC,TROPOPT_SAAS,0,0, //edit by wfb
// 1,0,0,0,0,
// 0,0,
// {100.0,100.0},
// {100.0,0.003,0.003,0.0,1.0},
// {30.0,0.03,0.3},
// {1E-4,1E-3,1E-4,1E-1,1E-2},
// 5E-12,
// {3.0,0.9999,0.20},
// 0.0,0.0,0.05,
// 30.0,30.0,30.0,
// {0},{0},{0},
// {"",""},
// {{0}},{{0}},{0}
//};
// int nn=18-9;
// const prcopt_t *optn=new prcopt_t(prcopt_df);//前面設定好系統（GPS、北斗等）
// sol_t *sol=new sol_t();//(sol_t*)malloc(sizeof(sol_t)*1);
// //ssat_t *ssat=(ssat_t*)malloc(sizeof(ssat_t)*obs->n);
// double *azel=zeros(2,nn);//
// char *msg=new char(1024);//同上
// //ssat_t *ssat=NULL;
// pntpos(obs->data+9,nn,nav,optn,sol,azel,NULL,msg);//
// for (int i=0;i
// {
// satno2id(obs->data[i].sat,sat);
// printf("%s ",sat);
// cout<<azel[i*2]<<" "<<azel[i*2+1]<<endl;
// }
//
// cout<<"single postioning over\n\npos and vel:\n"<<endl;
// for (int i=0;i<2;i++)
// {
// printf("%.4f %.4f %.4f\n",sol->rr[i*3],sol->rr[i*3+1],sol- >rr[i*3+2]);
// }
// cout<<"all over"<<endl;
//
// free(azel);free(obs);free(nav);free(sta);free(sol);//free(ssat);
// return 0;
2、 postpose模式：
const prcopt_t prcopt_df={
PMODE_SINGLE,0,2,SYS_CMP, // 15.0*D2R,{{0,0}},
EPHOPT_BRDC,1,1,5,0,10,
IONOOPT_BRDC,TROPOPT_SAAS,0,0, //edit by wfb
1,0,0,0,0,
0,0,
{100.0,100.0},
{100.0,0.003,0.003,0.0,1.0},
{30.0,0.03,0.3},
{1E-4,1E-3,1E-4,1E-1,1E-2},
5E-12,
{3.0,0.9999,0.20},
0.0,0.0,0.05,
30.0,30.0,30.0,
{0},{0},{0},
{"",""},
{{0}},{{0}},{0}
};
const solopt_t solopt_df={
SOLF_XYZ,TIMES_GPST,1,3, //times 0,1,0,0,0,0,
0,0,0,
{0.0,0.0},
" ",""
};
gtime_t ts={0,0};
gtime_t te={0,0};
double ti=0;
double tu=0;
const prcopt_t *popt=new prcopt_t(prcopt_df);
const solopt_t *sopt=new solopt_t(solopt_df);
const filopt_t *fopt=new filopt_t();
char *infile[]={"d:\\rinex\\huashicom3.12O","d:\\rinex\\huashicom3.12C"};
int n=2;
char *outfile="D:\\pos.txt";
const char *rov="";
const char *base="";
cout<<"*********postpos start*********"<<endl;
postpos(ts,te,ti,tu,popt,sopt,fopt,infile,n,outfile,rov,base);
cout<<"*********postpos over*********"<<endl;