文章目錄
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- 一、前言
- 二、moving-base在處理上的差別
- 三、測試資料及結果
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- 1. 測試資料
- 2. 參數配置
- 四、一些思考與總結
一、前言
前幾天在寫部落格關于基線長度對雙天線GNSS測姿精度的影響時，自己設想了下如何解算雙天線航向。這兩天注意到RTKLIB有moving-base定位模式，針對的便是動基站的情況，并且在配置中有基線限制的相關設定，于是便想用資料簡單測試看看。
這篇部落客要是對moving-base定位的簡單測試，以及由此引發的一些思考。
一般我自己動手之前，都會搜搜看有沒有其他部落客已經有一些測試分享，感興趣的也可以看看：
(1) 奔跑的橘子：
rtklib中的基線限制應對觀測條件糟糕的GNSS資料
(2) rktlibexplorer:
Moving-base solutions (part 2)
Exploring moving-base solutions
二、moving-base在處理上的差別
根據rktlibexplorer部落客的總結，moving-base模式相比于kinematic模式有以下主要差別（具體可以看手冊和代碼）：
- 每個曆元基站的位置為其單點定位的位置
- 對基站、移動站量測量的時間同步會有更嚴格的要求，最大的時間差小于1.01s，max age的配置不起作用
- 配置中可以增加基線限制，可以設定基線長度以及其标準差
- 配置中可以增加卡爾曼濾波器的疊代次數
三、測試資料及結果
1. 測試資料
我使用的是rktlibexplorer在上述兩篇部落格中的資料，作者在文中也給出了資料下載下傳連結，感興趣的可以自己下載下傳測試。
- 這組資料包含兩個接收機的資料（ublox MT8），資料為單頻，隻有GPS、GLONASS和SBAS，需要自己将ubx資料轉換為RINEX。
- 資料是在皮劃艇上采集的，初始和結束的時候皮劃艇貌似有點翻了，是以資料不太好。
2. 參數配置
因為配置的結果輸出選擇的enu-baseline，是以對于基線固定的雙天線，結果會是一個圓圈。根據這個圓圈，其實可以直接算航向。
我使用的軟體版本是rktlibexplorer最新的RTKLIB demo5 b34g。在他更新的版本中，如果将定位模式設定為moving-base，那麼“Rec dynamic”是灰的，不能更改（具體原因在後面解釋）。
我在作者原本配置檔案的基礎上，将定位模式改為了moving-base，分别看了下“加基線限制”和“不加基線限制”的情況，結果如下圖。固定率上其實差别不大，隻是加了限制之後，開始的時候那段不太好的資料，由于基線限制，是以也在圓上了。
下圖中可以看到，圓上其實有很多跳點，我暫時沒有深入debug。
此外，我也試了下将定位模式設定為“Kinematic”，定位結果如下圖。事實上，定位結果比用moving-base看起來更好，而且rktlibexplorer也更加推薦即使在動基站的情況，也使用Kinematic模式來做定位。
四、一些思考與總結
經過上述測試，個人的一些思考和總結如下：
（1）為什麼"moving-base“模式要把“Rec dynamic”設為“OFF”？
最開始rktlibexplorer用moving-base結果并不好（幾乎沒有固定解），後來他發現在moving-base模式下，需要把“Rec dynamic”設為“OFF”。究其原因，“Rec dynamic”的本質是在卡爾曼濾波中增加了速度、加速度狀态量。由于在moving-base模式下，每個曆元基站都用的單點定位的位置，會造成加速度變化比較大，但是卡爾曼濾波中其實加速度的一步預測還是它原來的值，是以在卡爾曼濾波器中把加速度的變化給濾掉了，造成結果較差。
（2）為什麼即使是動基站，也可以使用kinematic模式來定位？
因為差分的本質是求基線向量，而不是移動站的絕對位置。載波相位雙差方程裡面，未知數其實隻有基線和模糊度。雖然基站在動，但是隻要移動距離不要太遠（幾公裡以内），對雙差方程裡line of sight的計算影響其實很小。是以基站位置設定的隻要不是差特别遠，對基線的求解其實影響不大。
（3）為什麼測試中“kinematic”模式會比“moving-base”結果好？
因為我沒有深入調試和測試，是以隻能從感覺出發來分析，說得不一定是對的。在moving-base中将“Rec dynamic”設為“OFF”，每次卡爾曼濾波的一步預測，會将移動站的位置設定為單點定位的位置，其實這樣一步預測的誤差是很大的，對濾波結果以及後續的模糊度固定其實會帶來一定的影響。在kinematic中，設定為“ON”，會用速度狀态量來對位置進行一步預測，相比來說其實是更加準确的。
（4）有什麼辦法能提高moving-base的性能呢？
有一些想法，但是目前沒有實踐過。比如卡爾曼濾波器裡移動站位置狀态量改為基線，移動站速度狀态量改為基線速度。比如不用卡爾曼濾波。