RTKLIB 中 convbin 模块的使用

RTKLIB
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RTKLIB 是著名的 GNSS 数据处理软件，提供标准单点定位（SPP）和精密单点定位（PPP）等功能。它由东京海洋大学的 Tomoji Takasu 编写，并开源在 Github 网站上。但本文的关注点并不是该程序如何使用，只是介绍其中用于数据转换的一个小模块：convbin。

convbin 是包含在 RTKLIB 中的一个命令行程序，它可以将 RTCM2、RTCM3、u-blox 或 BINEX 等格式的 GNSS 数据转换到 RINEX 2.11。你可以使用该模块完成从原始数据文件到 RINEX 格式的转换。

安装与简介

对于 Windows 操作系统，RTKLIB 提供了预编译好的可执行程序，你可以直接下载并执行它们。对于 UNIX/Linux 操作系统，则需要下载源代码在本地编译来获得可用的 RTKLIB 软件。作为 RTKLIB 的一部分，convbin 随 RTKLIB 一同发布。但该程序并不依赖其他程序或模块，因此你也可以单独下载使用它。convbin 目前支持的格式或协议有：

  • RTCM 2/3；
  • NovAtel OEMV/4,OEMStar；
  • NovAtel OEM3；
  • u-blox LEA-4T/5T/6T；
  • NovAtel Superstar II；
  • Hemisphere；
  • SkyTraq S1315F；
  • GW10；
  • Javad；
  • NVS；
  • BINEX；
  • Trimble RT17；
  • RINEX。

参数说明

上文已经说过，convbin 是一个命令行程序，它的使用方式为：

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$  convbin [options] <file>

这里的 <file> 为输入的文件，[options] 为参数选项。为保持行文流畅，只列出最常用的参数选项，完整的参数选项请参考文末的附表：

  • -ts <y/m/d h:m:s>：输出文件的开始时刻，默认为开始记录时刻；
  • -te <y/m/d h:m:s>：输出文件的结束时刻，默认为结束记录时刻；
  • -tr <y/m/d h:m:s>：RTCM 数据的近似观测时刻；
  • -span <span>：观测时段长（h），默认为所有时长；
  • -r <format>：输入文件格式，多数时候 convbin 能根据扩展名识别文件类型，但某些时候需要指定；
  • -c <station>：使用该参数设定的站名构造输出的 RINEX 文件名；
  • -hm <marker>：测量标志名；
  • -ho <observer/agency>：观测者与观测机构，以 / 分隔；
  • -hr <rec_id/type/version>：接收机编号、类型与版本，以 / 分隔；
  • -ha <antenna_id/type>：天线编号与天线类型，以 / 分隔；
  • -hp <position>：站点概略坐标（XYZ），以 / 分隔；
  • -hd <delta_H/E/N>：站点天线偏移量（HEN），以 / 分隔；
  • -v <version>：RINEX 版本号，默认为 RINEX 2.11；
  • -d <directory>：数据的输出文件夹，默认为输入数据所在的文件夹。

使用示例

处理单个文件

convbin 最常见的使用场景就是将某个 RTCM 文件转换为 RINEX 格式。对于单个输入文件，可以如下命令：

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$ convbin rtcm/demo-180311-01.rtcm3 -tr 2018/03/11 1:0:0 -hm DEMO -d rinex/

以上命令将 rtcm/ 文件夹内的 demo-180311-01.rtcm3 转换为 RINEX 格式。需注意的是：此处必须使用 -tr 参数来指定数据的近似观测时刻，否则生成的文件中观测时刻都是错误的；并且，由于 RTCM 数据不包含 RINEX 文件头中的元信息，因此这里使用 -hm 指定观测站名。执行完毕后，你可以在 rinex/ 文件夹内找到输出观测文件：demo-180311-01.obs。

使用 RINEX 命名风格

你已经看到，上一个命令输出的文件并非 RINEX 格式的命名风格，这一点可能让人不快。实际上，你可以使用 -c 参数来指定站点名，这样程序就可以使用它来构造正确的 RINEX 输出文件名了。示例：

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$ convbin rtcm/demo-180311-01.rtcm3 -tr 2018/03/11 1:0:0 -hm DEMO -d rinex/ -c DEMO

执行该命令后，将在 rinex/ 目录内找到输出文件 DEMO0700.18O，这里的年积日是根据输入的近似观测时间来计算出来的。

处理时切割

有时候 RTCM 文件中包含的数据很多，而我们只需要其中的一段。你可以使用 convbin 指定输出数据的开始和结束观测时刻，实现数据转换时的时间切割。示例：

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$ convbin rtcm/demo-180217-01.rtcm3 -tr 2018/02/17 1:0:0 -ts 2018/02/17 1:0:0 -te 2018/02/17 1:30:0 -hm DEMO -d rinex/

在这个命令中，使用 -ts 和 -te 参数，以 “年/月/日 时:分:秒” 的形式指定输出数据的开始和结束时刻。执行完成后，得到文件 DEMO0480.18O。

处理时合并

前面的使用方式都只能处理一个文件，但 convbin 亦支持在数据转换的同时进行文件合并。对于大量的数据，你可以这样将输出数据拼接在一起：

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$ convbin rtcm/demo-180217-*.rtcm3 -tr 2018/02/17 0:0:0 -hm DEMO -d rinex/ -c DEMO -scan

这里的输入文件是一个通配符，然后使用 -scan 参数告诉程序按照这个规则查找所有匹配的文件名作为输入。因此这个命令可以处理 DEMO 站于 2018 年 2 月 17 日观测的所有数据。执行完成后，将得到 DEMO0480.18O 等。

元信息指定

以上所有的命令生成的 RINEX 数据，其文件头中都没有观测者、观测机构等信息。这可以说是一种缺陷，因为完善的此类信息更有利于处理和使用。为了后续过程的便利，你可以在转换时将接收机等信息一并写入到输出文件内。示例：

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$ convbin rtcm/demo-180217-01.rtcm3 -tr 2018/02/17 1:0:0 -hm DEMO -hr 1234567/TPS NETG3/1.00 -ha 7654321/TRM29659.00      GSI -d rinex/

在这个命令中，分别使用 -hr 和 -ha 参数来指定输入数据的接收机和天线的信息。等待命令运行完后，将得到输出文件 DEMO0480.18O。

完整的参数表

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-ts <y/m/d h:m:s>          # 开始时刻，默认为开始记录时刻
-te <y/m/d h:m:s>          # 结束时刻，默认为结束记录时刻
-tr <y/m/d h:m:s>          # RTCM 数据的近似观测时刻
-ti <interval>             # 观测文件采样间隔 (s)，默认为原始采样间隔
-span <span>               # 观测时段长 (h)。默认为所有时长
-r <format>                # 输入文件格式，该项的可选参数有：
   rtcm2                   # RTCM 2
   rtcm3                   # RTCM 3
   nov                     # NovAtel OEMV/4/6,OEMStar
   oem3                    # NovAtel OEM3
   ubx                     # ublox LEA-4T/5T/6T
   ss2                     # NovAtel Superstar II
   hemis                   # Hemisphere Eclipse/Crescent
   stq                     # SkyTraq S1315F
   javad                   # Javad
   nvs                     # NVS NV08C BINR
   binex                   # BINEX
   rt17                    # Trimble RT17
   rinex                   # RINEX
-ro <options>              # 在输出文件中添加一个接收机注释
-f <freqency>              # 观测频段数，默认为 2
-hc <comment>              # RINEX 文件中的注释行
-hm <marker>               # 测量标志名
-hn <mark_number>          # 测量标志号
-ht <mark_type>            # 测量标志类型
-ho <observer/agency>      # 观测者与观测机构，以 / 分隔
-hr <rec_id/type/version>  # 接收机编号、类型与版本，以 / 分隔
-ha <antenna_id/type>      # 天线编号与天线类型，以 / 分隔
-hp <position>             # 站点概略坐标，以 / 分隔
-hd <delta_H/E/N>          # 站点天线偏移量（HEN），以 / 分隔
-v <version>               # RINEX 版本号，默认为 RINEX 2.11
-od                        # 在 RINEX 观测文件中包含多普勒观测量
-os                        # 在 RINEX 观测文件中包含信噪比信息
-oi                        # 在 RINEX 导航文件中包含电离层改正数
-ot                        # 在 RINEX 导航文件中包含时钟改正数
-ol                        # 在 RINEX 导航文件中包含调秒
-scan                      # 根据通配符搜索输入文件
-mask [sig[,...]]          # 要排除的观测量 (sig={G|R|E|J|S|C}L{1C|1P|1W|...})
-x <satellite>             # 要排除的卫星 PRN 号
-y <remove_system>         # 要排除的卫星系统，可选：G R E C J I S
-d <directory>             # 数据的输出文件夹，默认为输入数据所在文件夹
-c <station>               # 使用该参数设定的站名构造输出的 RINEX 文件名
-o <ofile>                 # 输出的 RINEX 观测文件
-n <nfile>                 # 输出的 RINEX 导航文件，GPS
-g <gfile>                 # 输出的 RINEX 导航文件，GLONASS
-h <hfile>                 # 输出的 RINEX 导航文件，Geostationary
-q <qfile>                 # 输出的 RINEX 导航文件，QZSS
-l <lfile>                 # 输出的 RINEX 导航文件，Galileo
-s <sfile>                 # 输出的 RINEX 导航文件，SBAS
-trace <level>             # 输出 trace level

补充

除了使用本文介绍的 convbin 模块外，在 Windows 操作系统下，你还可以使用相同文件夹内的 rtkconv 这个模块。它是一个具有图形用户界面的 GNSS 数据格式转换程序。相比 convbin，其操作方式更友好，但它只能对单个文件进行操作，在处理大量数据时的效率较低。