راینکس چیست؟ معرفی راینکس مشاهداتی نسخه 2

مطالعه این نوشته در 18 دقیقه

راینکس چیست؟

معرفی راینکس مشاهداتی نسخه 2 شامل بررسی تمام اجزای آن

در نوشته های گذشته به بررسی جدیدترین نسخه فایل راینکس یعنی نسخه 3.03 پرداختم. با توجه به اینکه در بسیاری از نرم افزارها هنوز از نسخه راینکس 2 استفاده می کنند، در این نوشته به تعریف این نسخه می پردازم.

همانطور که می دانید RINEX مخفف Receiver Independent Exchange format می باشد. این فرمت برای ارائه فایل های مشاهداتی ایستگاه های زمینی، پارامترهای ناوبری ماهواره های GNSS و نیز پارامترهای اتمسفری به کار می رود.

هر فایل RINEX از دو قسمت Header و Content تشکیل شده است. قسمت Header در ابتدای فایل راینکس آمده و شامل اطلاعات مفیدی در مورد فایل می باشد. قسمت Content نیز در ادامه قسمت Header آمده و شامل مشاهدات جمع آوری شده است. در ادامه به بررسی این دو قسمت و اطلاعات موجود در آن می پردازم.

برای باز کردن یک فایل راینکس مشاهداتی، از برنامه ++Notepad استفاده کنید. فایل زیر را دانلود کنید، از حالت فشرده خارج کنید و با این برنامه باز کنید. سپس توضیحات زیر را بخوانید تا اطلاعات موجود در فایل راینکس مشاهداتی را بهتر بشناسید.

معرفی Header فایل راینکس مشاهداتی

این قسمت شامل موارد زیر است که به ترتیب در فایل RINEX قرار می گیرد:

RINEX VERSION / TYPE

در این قسمت نسخه فایل راینکس، نوع فایل (مشاهداتی بودن) و سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای مورد استفاده در فایل معرفی می شود. 

  • معمولا فرمت 2.11 در سری نسخه 2 راینکس مورد استفاده قرار می گیرد.
  •  ‘O’ مخفف کلمه Observation بوده و نشان دهنده این است که فایل راینکس، مشاهداتی است.
  • اگر در قسمت مربوط به سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای چیزی نوشته نشده باشد یا اینکه ‘G’ نوشته شده باشد، سیستم GPS مورد استفاده قرار گرفته است.
  • اگر ‘R’ نوشته شده باشد، سیستم گلوناس مورد استفاده قرار گرفته است.
  • اگر ‘E’ نوشته شده باشد، سیستم گالیله مورد استفاده قرار گرفته است.
  • اگر ‘S’ نوشته شده باشد، از ماهواره های ثابت در بالای یک منطقه یا Geostationary استفاده شده است.
  • اگر ‘M’ نوشته شده باشد، از چندین سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای به صورت Mix استفاده شده است.
 

PGM / RUN BY / DATE

نام برنامه ای که فایل با آن ساخته شده، نام سازمانی (یا شخصی) که این فایل را ساخته و تاریخ ساخت فایل در این قسمت مشخص می شود.

COMMENT

این قسمت که به صورت اختیاری می باشد، نشان دهنده نکاتی است که به صورت اطلاعات اضافی در اختیار کاربر قرار می گیرد.

MARKER NAME

بیانگر نام مخفف ایستگاهی است که آنتن گیرنده در آن قرار دارد.

MARKER NUMBER

شماره آنتن نصب شده در ایستگاه در این قسمت مشخص می شود. البته این قسمت اختیاری است و ممکن است در بعضی از فایل ها آن را نبینید.

OBSERVER / AGENCY

نام مشاهده کننده یا سازمان مربوط به آن در این قسمت مشخص می شود. 

REC # / TYPE / VERS

شماره و نوع گیرنده و نسخه نرم افزار آن را مشخص می کند.

ANT # / TYPE

شماره و نوع آنتن را مشخص می کند.

APPROX POSITION XYZ

موقعیت تقریبی ایستگاه مشاهدات در دیتوم WGS84 در این قسمت بیان می شود. 

ANTENNA: DELTA H/E/N

ارتفاع آنتن(فاصله از نقطه مرجع آنتن تا روی نقطه ایستگاه) و همچنین خروج از مرکزیت آن در این قسمت بیان می شوند. (واحد: متر)

WAVELENGTH FACT L1/2

فاکتور طول موج مربوط به امواج L1 و L2 به صورت زیر بیان می شود. (این قسمت برای GPS اختیاری بوده و برای سایر سیستم های تعیین موقعیت منسوخ شده است)

  • 1: ابهام فازهای کامل
  • 2: ابهام فازهای نیمه
  • 0: بیانگر این است که دستگاه تک فرکانسه می باشد.

a# / TYPES OF OBSERV

انواع و تعداد مشاهدات موجود در فایل راینکس در این قسمت مشخص می شود. این مشاهدات شامل موارد زیر هستند:

  • C: مشاهدات شبه فاصله در واحد متر:
    • C/A و L2C برای سیستم GPS
    • C/A برای سیستم گلوناس
    • All: برای سیستم گالیله
  • P: مشاهده شبه فاصله در واحد متر:
    • P code: برای GPS و گلوناس
  • L: فاز موج حامل در واحد Cycle
  • D: فرکانس داپلر در واحد هرتز
  • S: مقدار قدرت سیگنال

INTERVAL

بیانگر فاصله زمانی مشاهدات در واحد ثانیه می باشد. (این قسمت اختیاری است). معمولا فایل ها مشاهداتی راینکس 30 ثانیه ای هستند. یعنی هر 30 ثانیه یکبار مشاهدات برداشت و در فایل راینکس ذخیره می شوند. البته فایل های با فاصله زمانی مثلا 1 ثانیه ای نیز وجود دارند. انتخاب فاصله زمانی بستگی به نوع گیرنده و کاربرد فایل راینکس دارد.

TIME OF FIRST OBS

زمان اولین مشاهده سال، ماه، روز، ساعت، دقیقه و ثانیه در این قسمت مشخص می شود.

TIME OF LAST OBS

زمان آخرین مشاهده سال، ماه، روز، ساعت، دقیقه و ثانیه در این قسمت مشخص می شود. (این قسمت اختیاری است)

LEAP SECONDS

بیانگر ثانیه جهشی که از 6 ژانویه 1980 منتشر می شود. برای درک بهتر اینکه چرا این ثانیه های جهشی استفاده میشوند، حتما کتابچه انواع سیستم های زمانی را مطالعه نمایید.

a# OF SATELLITES

تعداد ماهواره های مورد استفاده برای تهیه فایل در این قسمت مشخص می شوند.

PRN / # OF OBS

بیانگر PRN مربوط ماهواره های GPS مربوط به مشاهدات است. (این قسمت اختیاری است)

END OF HEADER

آخرین خط قسمت Header با این عبارت همراه می شود. اگر می خواهید برنامه نویسی کنید این عبارت به شما کمک زیادی می کند!

 

راینکس

معرفی Content فایل راینکس مشاهداتی

قسمت مشاهدات فایل راینکس به صورت اپک به اپک می باشد. اپک لحظه ای است که مشاهدات توسط گیرنده ثبت می شود. هر اپک از موارد زیر تشکیل شده است:
EPOCH/SAT یا EVENT FLAG

این قسمت شامل سال (دو رقم آخر)، ماه، روز، ساعت، دقیقه و ثانیه می باشد و نشان دهنده زمان برداشت مشاهدات است.

EVENT FLAG 
اتفاقاتی است که در طول مشاهدات رخ می دهد با اعدادی معرفی می شوند. به این اعداد Epoch Flag گفته می شود:

  • Epoch flag=0 یعنی مشکلی در آن اپک وجود ندارد.
  • Epoch flag=1 یعنی در بین اپک قبلی و این اپک مشکلی در قسمت تامین انرژی گیرنده اتفاق افتاده است.
  • Epoch flag=2 یعنی آنتن شروع به حرکت کرده است که در تعیین موقعیت کینماتیک شاهد آن خواهیم بود.

  • Epoch flag=3 یعنی به ایستگاه جدید رسیده است و به پایان تعیین موقعیت کینماتیک رسیده ایم. اطلاعاتی در مورد این ایستگاه جدید و نیز اطلاعات کینماتیک در انتهای مشاهدات این اپک آورده می شود.

  • Epoch flag=4 یعنی پس از پایان عملیات کینماتیک، اطلاعات موجود در Header راینکس معتبر است.

  • Epoch flag=5 یعنی اتفاق خارجی رخ داده و این اپک، اپک مهمی است.

  • اگر Epoch flag=6 یعنی در ادامه اطلاعات مربوط به رخ دادن قطع شدن فاز یا cycle slip در قالب LLI ها ذخیره میشوند تا در تصحیحات cycle slip استفاده شوند.

Number of satellites

بعد از Epoch Flag، تعداد ماهواره هایی که در این اپک مشاهدات آن ها حضور دارند نمایش داده می شوند. سپس شماره ماهواره ها به ترتیب نمایش داده می شوند. در بعضی از فایل های راینکس، بعد از تعداد ماهواره ها، آفست ساعت گیرنده را نمایش می دهد (این قسمت اختیاری است). اگر تعداد ماهواره ها بیشتر از 12 ماهواره باشند، به خط بعدی منتقل شده و در آن نمایش داده می شوند.

مثلا در فایلی که برای نمونه قرار دادم، در اولین اپک، مشاهدات مربوط به 21 ماهواره قرار دارند. این ماهواره ها مربوط به سیستم GPS، گلوناس و گالیله می باشند. ماهواره های این سیستم با توجه ب شکل زیر عبارتند از:

R09 G12 R17 G19 G15 R18 R07 R15 R06 R16 G13 G24 G17 R19 R05 E09 E04 E01 E19 E26 E14

OBSERVATIONS

بعد از موارد بالا نوبت به مشاهدات فایل راینکس می رسد. در قسمت مشاهدات، به ازای هر کدام از ماهواره ها، مشاهدات ذخیره می شوند. ترتیب این مشاهدات با توجه به آنچه در Header در قسمت TYPES OF OBSERV بیان شده است، می باشد.

مثلا در فایل نمونه، نوع مشاهدات عبارتند از:

L1 L2 C1 P1 P2 S1 S2

این مشاهدات به ترتیب زیر در فایل راینکس آورده شده اند:

118767404.386 همان مشاهده L1 است. بعد از آن یک جای خالی می بینید. این جای خالی مربوط به LLI یا Loss of lock indicator می باشد. در این جای خالی یکی از حالت های زیر می تواند قرار داشته باشد:

  • اگر LLI=0، یعنی بین اپک قبلی و این اپک قطع شدن ارتباط با ماهواره رخ داده و احتمال وقوع خطای Cycle Slip وجود دارد.
  • اگر LLI=1، فاکتور طول موج که در قسمت Header تعریف شده بود تا این اپک معتبر می باشد.
  • اگر LLI=2، مشاهدات در حالت Antispoofing برداشت شده و احتمالا نویز بالایی دارند. حملات Spoofing به حملاتی گفته می شود که در طی آن با ارسال سیگنال های دستکاری شده، گیرنده را فریب داده و در نتیجه تعیین موقعیت با خطای فاحش و عمدی از سمت حمله کننده همراه خواهد بود. 
  • اگر LLI مشخص نبود، یعنی مانند همین مثال جای خالی وجود داشت، یعنی شرایط این اپک یا بدون مشکل است یا اینکه اطلاعاتی از آن وجود ندارد.

 بعد از آن عدد 7 را مشاهده می کنید. اعدادی که در این قسمت قرار می گیرند در بازه 0 تا 9 متغیر می باشند. این اعداد نشان دهنده قدرت سیگنال هستند:

  •  اگر 0 یا جای خالی بود، قدرت سیگنال مشخص نیست.
  • اگر برابر با 1 بود، حداقل قدرت سیگنال را نشان می دهد.
  • عدد 5 در این قسمت، حداقل میزان قدرت سیگنال به نویز می باشد. یعنی اعداد بالاتر از 5 نشان دهنده قدرت سیگنال مناسب و نویز پایین می باشند. هرچقدر این عدد به سمت 9 برود بهتر است.
  •  مقدار 9 بیشتر مقدار قدرت سیگنال است. (حالت ایده آل)
پس از آن عدد 92374679.409 را مشاهده می کنید که نشان دهنده مشاهده L2 است.
در ادامه عدد 22241324.148 مشاهده شبه فاصله C1 است. 
عدد 22241323.516 برابر با مشاهده شبه فاصله P1 است.
عدد 22241326.980 برابر با مشاهده شبه فاصله P2 است. واحد مشاهدات شبه فاصله، متر می باشد.
عدد 42.800 برابر با مشاهده S1 است. این مشاهده، میزان قدرت سیگنال و یا نسبت سیگنال به نویز S/N را برای مشاهدات L1 بیان می کند. این عدد توسط گیرنده محاسبه شده است. 
 عدد 42.200 برابر با مشاهده S2 است. این مشاهده، میزان قدرت سیگنال و یا نسبت سیگنال به نویز S/N را برای مشاهدات L2 بیان می کند. این عدد توسط گیرنده محاسبه شده است. 
 اگر جای هر کدام از این مشاهدات خالی بود، یعنی این مشاهده در آن اپک وجود ندارد. 

اگر سوالی در مورد این فایل داشتید در قسمت “دیدگاه ها” بپرسید.

 

راینکس

با دیگران به اشتراک بگذارید

امیر اللهویردی زاده
دانشجوی دکترای GNSS دانشگاه Curtin، کارشناس ارشد ژئودزی از دانشگاه اصفهان، مدرس دانشگاه، علاقه مند به سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای، مدیریت پروژه، برنامه نویسی
LinkedinTelegram

متوسط امتیاز / 5. تعداد رای

2 دیدگاه در “راینکس چیست؟ معرفی راینکس مشاهداتی نسخه 2”

  1. سلام. خیلی ممنون از زحمتی که بابت ارائه این مطلب مفید کشیدین.
    موسوی هستم لیسانس نقشه برداری دارم به تازگی وارد بازار کار شدم.
    با مطالعه این مطلب و رزومه تحصیلیتون بیشتر به رشته ژئودزی علاقمند شدم.

    1. سلام. وقت بخیر. مرسی از نظر لطفتون. ژئودزی کاربردهای بسیاری داره. هدف من در آی آر ژئودزی معرفی این کاربردها مخصوصا در زمینه تعیین موقعیت هست. اگر از مطلبی خوشتون اومد لطفا با دیگران به اشتراک بگذارید. موفق باشید.
      با آرزوی بهترین ها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *