PPP软件包使用说明(版本1.4.3)

1. 交付包

PPPWizardxy内容是按照以下模式组成：

PPPWizardxy
|-- PPPSoftwarePackage_v1.4.3.pdf
|-- RTRover
|-- compile.sh
|-- generateLowLevel.cpp
|-- getStream.cpp
|-- laurichesse_ion_gnss_2015_september_bdp.pdf
|-- processLowLevel.cpp
|-- processStream.cpp
|-- rtklib
|-- tst

2. 包装内容

该软件包包含以下项目：

“rtklib”目录包含修改后的rtklib库源文件，用于解码RTCM相位偏差消息(1265)
“rtrover”目录包含PPP实现(这是一个与BNC接口兼容的rtrover库)
可执行文件的源文件(getStream、processStream、processLowLevel、generateLowLevel)
“tst”目录包含每个可执行文件的示例。
编译和配置文件
文档
来自用户的反馈

3. 软件包的编译

3.1. LINUX下编译

要编译库和可执行文件，请在命令窗口运行“./compile.sh”。这将生成rtklib和rtrover库，以及四个可执行文件getStream、processStream、processLowlevel和generateLowLevel。

3.2. MOBAXTERM下的编译(WINDOWS)

按照以下两个步骤在MobaXterm中进行编译

第1步：安装mobaxterm和插件development.mxt3
第2步：包含以下编译指令: CFLAGS=“-O3 -lm -lpthread -lrt -static”
[如果没有静态标志，仍会生成可执行程序，但会因共享库错误而无法运行]
第3步：在命令窗口中的运行 ./compile.sh

3.3. MINGW (WINDOWS)下编译

在Windows环境下用同样的方法进行编译

第1步:使用以下软件包安装MinGW免费软件
• mingw-developer-tools
• mingw32-base
• mingw32-gcc-g++
• msys-base
步骤2:编辑PATH环境:

<dir>\msys\1.0\bin
<dir>\bin

<dir>是MinGW安装目录

步骤3:修改RTRover\Makefile文件中的编译选项:

CFLAGS=-O3 -DRTRover_STATIC_LIB

步骤4:修改文件compile.sh中的编译选项:

CFLAGS="-O3 -Wl,--stack,4194304 -DRTRover_STATIC_LIB -lm -lWs2_32 -lWinmm"

步骤5:在命令窗口中运行 sh compile.sh

4. 可执行文件说明

从1.4版本开始，所有输出文件都带有一个新的完好性指示符字段(最后一列)，用于描述精密定位的完好性。

4.1. GETSTREAM可执行文件

该可执行文件使用rtklib库从多种数据源和格式(本地接收机、远程接收机(NTRIP)、BRDC、SSR校正等)中恢复一系列数据流。然后，对数据流进行同步、组合并转换成ASCII码。输出文件是独立的，包含PPP所需的所有信息。可以直接处理该文件(例如在管道中)或存储该文件以供回放。

下面给出一条典型的运行命令:

./getStream <conf_get.txt > stream.out

getStream的配置文件来自标准输入，符合以下约定:
• 流地址(rtklib约定)
• 源类型(rtklib约定)
• 流格式(rtklib约定，用于进一步解码)
在配置文件中，接收机必须放在其他流之前。
输出文件写在标准输出。
下面是一个输出示例:

要停止getStream，请使用带有getStream进程PID的kill命令。

4.2. PROCESSSTREAM可执行文件

processStream可执行文件使用getStream恢复的数据执行PPP计算。它使用以下命令:


./processStream –conf conf_process.txt –rover rover.txt –dcb "*.DCB" [-verbose] [-lowlevel]< stream.out

其中:

conf_process.txt是通用配置文件(每个流动站的配置都是相同的)
rover.txt包含每个接收机的名称(与getStream配置文件的顺序相同)和流动站先验坐标(如果未使用，则为0.0 0.0 0.0)
"*.DCB”是PPP (P1C1，P1P2，P2C2)使用的码偏差文件。这些文件可从以下位置获得ftp://ftp.aiub.unibe.ch/CODE/ 大约一个月需要更换一次。
详细:详细模式(仅供内部使用)
原始数据:生成观测文件(lowlevel.txt)

从1.4版本开始，引入了电离层VTEC(垂直总电子含量)。为了对其进行测试，将配置文件中SigMesIono的第3列设置为“0.0”，然后与1.3版本中对应相同结果的数据进行对比。

4.2.1. 配置文件

下表显示了通用配置文件中每个条目的结构:

参数	类型/单位	说明	典型值
mode	枚举	处理模式： mode_PPP_双频，(PPP bi) mode_SPP_双频，(SPP bi) mode_PPP_单频，(PPP mono) mode_SPP_单频，(SPP mono) mode_PPP_AR，(模糊度固定的PPP)	mode_PPP_AR
antexFileName	字符串	天线文件名
AR/JumpsIndicators	布尔	AR/周跳标识(窄巷/宽巷/超宽巷)	1 1 0
useGPS	布尔	使用GPS	1
useGlonass	布尔	使用Glonass	1
useGalileo	布尔	使用伽利略	1
useBeidou	布尔	使用北斗	0
sbasCorrection	布尔	0 -> RTIGS钟差改正，1 -> SBAS钟差改正	0
convergence	整型/秒	收敛时间。连续两次收敛之间的时间(用于收敛时间测试)，如果没有收敛，则为0	0
outputVerbose	布尔	输出详细信息	0
step	实数/秒	观测量间隔	一
maxAge	实数/秒	RTCM改正数的最大龄期	10
stepMin	整型/无符号	AR之前的最小步长	3600
maxReject	整型/无符号	RAIM失败最大次数	2
raim	布尔	开启RAIM算法	1
mapThr	实数/无符号	对流层标测阈值(1/sin(ele))	6
sigIniTro	实数/m	对流层初始噪声	0.5
sigModTro	实数/m	tropo模型噪声	0.000005
nbSatFixAmb	整型/无符号	AR的最少卫星数	0
threAmb	实数/m	AR的模糊阈值	0.01
sigIniBiasClk	实数/m	初始时钟误差噪声	0
sigModBiasClk	实数/m	模型时钟误差噪声	0.001
sigIniIono	实数/m	初始电离层噪声	10
sigModIono	实数/m	模型电离层噪声	0.002
sigMeasIono	实数/m	电离层测量噪声	1
ionoThr	实数/m	电离层测量拒绝阈值	5
sigMeasTropo	实数/m	对流层测量噪声	0.1
tropoThr	实数/m	tropo测量拒绝阈值	1
sigIniPos	实数/m	初始位置噪声	50 0(位置固定)
sigModPos	实数/m	模型位置噪声	10(移动接收机) 0.02(静态接收机) 0(位置固定)
preDTMax	实数/秒	最大测量间隔	300
codeThr	实数/m	伪码测量拒绝阈值	10
phaseThr	实数/m	相位测量抑制阈值	0.05
sigMeasCodeGps	实数/m	GPS伪码测量噪声	1
sigMeasPhaseGps	实数/m	GPS相位测量噪声	0.01
sigMeasCodeGlo	实数/m	Glonass伪码测量噪声	5
sigMeasPhaseGlo	实数/m	Glonass相位测量噪声	0.01
sigMeasCodeGal	实数/m	伽利略伪码测量噪声	1
sigMeasPhaseGal	实数/m	伽利略相位测量噪声	0.01
sigMeasCodeBds	实数/m	北斗伪码测量噪声 (GEO/IGSO/MEO)	5 5 5
sigMeasPhaseBds	实数/m	北斗相位测量噪声(GEO/IGSO/MEO)	0.01 0.01 0.01
Smooth	实数/无符号	多普勒平滑系数	不平滑时为0 平滑时为0.95

4.2.2. 流动站文件

流动站文件中每一行包含一个流动站。每行具有以下格式:

字段	说明
Name	流动站名称
X	流动站先验位置X ITRF 08
Y	流动站先验位置Y ITRF 08
Z	流动站先验位置Z ITRF 08

4.2.3. 输出格式

处理的输出结果中每一行包含一个历元。每行具有以下格式:

字段	说明
Date	日*
Hour	小时*
Rover	流动站名称
PPP mode	SPP、PPP等
Measurements	观测量总数
ExtraWidelanes	#超宽巷固定的测量值
Widelanes	#宽巷固定的测量值
Narrowlane	#窄巷固定的测量值
X	x(m，ITRF 08)
CovX	X方差(m)
Y	Y(m，ITRF 08)
CovY	Y方差(m)
Z	Z(m,ITRF 08)
CovZ	Z方差(m)
DryTropo	对流层干延迟(m)
Tropo	估计的对流层湿延迟(m)
Cov tropo	对流层湿延迟的方差(m)
Integrity	完好性标识

如果在配置文件中激活了outputVerbose，则输出具有以下格式:

字段	说明
Date	日*
Hour	小时*
Rover	流动站名称
PPP mode	SPP、PPP等
HstaGPS	GPS钟差
HstaGlo	Glo钟差
HstaGal	Gal钟差
HstaBds	Bds钟差
Measurements	观测量总数
ExtraWidelanes	#超宽巷固定的观测量
Widelanes	#宽巷固定的观测量
Narrowlane	#窄巷固定的观测量
X	x(m，ITRF 08)
CovX	X方差(m)
Y	y(m，ITRF 08)
CovY	Y方差(m)
Z	Z(m，ITRF 08)
CovZ	Z 方差(m)
DryTropo	对流层干延迟(m)
Tropo	估计的对流层湿延迟(m)
Cov tropo	对流层湿延迟的方差(m)
Integrity	完好性标识

4.2.4. 详细选项

processStream的verbose选项([-verbose])会在stderr上输出以下信息。该输出信息中每一行包含一个历元。每行具有以下格式:

字段	说明
Rover	流动站号
Date	日
Hour	小时
Tropo	对流层

对于每个星座和每颗卫星:

字段	说明
PRN	例如:G01，R10，E11，C06
iono	电离层

为了使用详细选项输出，软件内部定义了特定的RTCM消息(99)。该RTCM消息可以由“decode_tropo_iono”函数读取并解析。

4.2.5. 原始文件

下表显示了原始文件([-lowlevel])的每一行的结构:

字段序号	字段	单位	说明
1	流动站号	-
2	卫星	-	示例G01
3	CNES·儒略日	天	第一天1950年1月1日
4	天内秒	秒
5	C1/P1/E1	m	伪距
6	P2	m
7	C6(北斗)	m
8	C5/E5a(伽利略)	m
9	E5b/C7(北斗)	m
10	L1	周	相位
11	L2	周
12	L6(北斗)	周
13	L5/L5a(伽利略)	周
14	L5b/L7(北斗)	周
15	D1	Hz	多普勒
16	D2	Hz
17	D6(北斗)	Hz
18	D5/D5a(伽利略)	Hz
19	D5b/D7(北斗)	Hz
20	Slot/typeBds	-	Glo卫星频点或BDS卫星类型: 0:GEO，1:IGSO，2:MEO
21	X	m	卫星位置.信号发射时的APC
22	Y	m
23	Z	m
24	H	m	信号发射时刻的卫星钟差，包括相对论效应
25	Vx	m/s	卫星速度
26	Vy	m/s
27	Vz	m/s
28	电离层延迟	m	在L1频率上的斜电离层延迟
29	电离层延迟来源	-	1:精确，2:SBAS，3:全球
30	对流层延迟	m	天顶对流层延迟
31	偏航	圈	卫星偏航角
32	bC1	m	L1频率上的码偏差.与字段5和字段24一致
33	bP2	m
34	bC6	m
35	bC5	m
36	bE5b	m
37	bL1	周	L1频率上的相位偏差.与字段10和字段24一致
38	bL2	周
39	bL6	周
40	bL5	周
41	bL5b	周
42	N1指示器	0/1	对应N1整周模糊度的偏差
43	Wl指示器	0/1	对应W1整周模糊度的偏差
44	不连续计数	-	不连续历元的计数值

*日期是间隔的倍数。

4.3. 完整的PPP流程

在conf_get.txt文件中更新您的配置。
执行如下命令启动整个PPP流程(数据流采集和处理):

./getStream <conf_get.txt | ./processStream –conf conf_process.txt –rover rover.txt –dcb "*.DCB"

下面是一个输出示例:

4.4. GENERATELOWLEVEL可执行文件

从1.4版本开始增加了电离层SBAS接口。增加了对GLONASS的RF信道的警告(当文件不存在时)。
generateLowLevel可执行文件可用于从输入文件(dcb、atx…)创建原始数据文件。它使用以下命令:

./generateLowlevel –rinex rinex.rnx -sp3 ephem.sp3 –clk clock.clk –bias bias.bia –atx igs.atx –dcb "*.DCB" -chan channelGlo.txt > lowlevel.txt

其中:

rinex.rnx:测量文件
ephem.sp3:星历文件
clock.clk:钟差文件
bias.bia: sinex格式的偏差文件(如果使用了GRG产品，则无需为A.R .指定此文件)。
igs.atx是天线文件名
"*.DCB”是PPP (P1C1，P1P2，P2C2)使用的码偏差文件。这些文件可从以下地址获得ftp://ftp.aiub.unibe.ch/CODE/ 大约一个月需要更换一次。
channelGlo.txt是一个包含每个Glonass卫星通道的文件

(请参阅4.2.5 中关于原始文件的描述。)

下面是一个输出示例:

4.5. PROCESSLOWLEVEL可执行文件

processLowLevel可执行文件使用从原始文件中读取的数据来执行PPP计算。它使用以下命令:

./processLowlevel –conf conf_process.txt –rover rover.txt < lowlevel.txt

其中:

conf_process.txt是通用配置文件(每个流动站的配置都是相同的)，请参考4.2.1
rover.txt包含每个接收机的名称(与getStream配置文件的顺序相同)和流动站先验位置(如果未使用，则为0.0 0.0 0.0)，请参考4.2.2

原始文件的描述参考4.2.5。该文件可通过使用processStream的[-lowlevel]选项 (参考4.2)或者由generateLowLevel可执行文件生成。

下面是一个输出示例:

从1.4版本开始，processLowlevel可执行程序中的详细模式与processStream中已定义的详细模式使用方式一致，以协调这两个进程。

5. 算法的描述

不同的算法、模型和软件的内部结构在本软件包的附件文档中进行了描述。

D.Laurichesse, A. Privat, “An Open-source PPP Client Implementation for the CNES PPP-WIZARD Demonstrator”, Proceedings of the ION GNSS+ 2015, September 2015, Tampa, Florida
http://www.ppp-wizard.net/Articles/laurichesse_ion_gnss_2015_september_bdp.pdf

6. 例子

“tst”目录包含一些示例及其配置文件和相关结果。要执行所有这些示例，请使用命令: ./test.sh.

这些示例是通过以下不同步骤创建的:

使用getStream进行数据采集:
getStream < conf_get.txt > brut_gamg.txt
要停止getStream，请使用带有getStream进程PID的kill命令。“conf_get.txt”文件的内容是:
login:password@94.23.202.142:2101/GAMG00KOR0 7 1
login:password@94.23.202.142:2101/SSRA00CNE0 7 1
login:password@94.23.202.142:2101/RTCM3EPH-MGEX 7 1
使用进程流的PPP计算:
执行三种不同的PPP计算。
(1). 使用GPS和Glonass的PPP_SF模式:

zcat brut_gamg.txt.gz | ../processStream -conf conf_process_PPP_SF_GPSGLO.txt -rover rover_gamg.txt -dcb "*.DCB" >output_PPP_SF_GPS

(2). 使用GPS和Glonass的PPP_AR模式:

zcat brut_gamg.txt.gz | ../processStream -conf conf_process_PPP_AR_GPSGLO.txt - rover rover_gamg.txt -dcb "*.DCB" >output_PPP_AR_GPSGLO

(3).使用GPS、Glonass和Galileo的PPP_AR模式:

zcat brut_gamg.txt.gz | ../processStream -conf conf_process_PPP_AR_ALL.txt -rover rover_gamg.txt -dcb "*.DCB" >output_PPP_AR_ALL

用进程流生成原始文件；

zcat brut_gamg.txt.gz | ../processStream -conf conf_process_PPP_AR_ALL.txt -rover rover_gamg.txt -dcb "*.DCB" -lowlevel >output_PPP_AR_GPSGLO

使用processLowlevel的PPP计算:

zcat lowlevel_gamg.txt.gz | ../processLowLevel -conf conf_process_PPP_AR_GPSGLO.txt - rover rover_gamg.txt > output_lowlevel 2>/dev/null

使用generateLowLevel生成原始文件:

time ../generateLowLevel -rinex "GAMG*.rnx" -sp3 "cnt21102.sp3" -clk "cnt21102.clk" - atx igs14_2108.atx -dcb "P1*.DCB" -chan channelGlo.txt >meas_gamg.spa

所有输入和输出文件都位于“tst”目录中。

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