無人機(jī)管家GPS差分解算模塊升級(jí)說明

一、軟件升級(jí)說明

高精度POS輔助空三平差，可實(shí)現(xiàn)稀少像控成圖或一定條件下的免像控成圖。飛馬無人機(jī)管家的差分解算模塊支持RTK、PPK、RTK/PPK融合等多種差分解算模式，其算法強(qiáng)大，差分解算固定率高，可靠性強(qiáng)，且其軟硬件一體化的設(shè)計(jì)模式可實(shí)現(xiàn)相機(jī)曝光時(shí)刻的精確位置獲取。自推出后，便受到了廣大用戶的認(rèn)可，隨著用戶應(yīng)用場(chǎng)景的增多，軟件進(jìn)行了全面的升級(jí)，升級(jí)更新后的功能特點(diǎn)如下：

· 引導(dǎo)式操作設(shè)置，一鍵式差分解算輸出；

· 支持飛馬全系列飛機(jī)的差分解算；

· 免費(fèi)支持大疆精靈4RTK 差分解算；

· 支持飛馬虛擬基站下載，可進(jìn)行WGS84和CGCS2000坐標(biāo)系統(tǒng)選擇；

· 支持RTK、PPK、RTK/PPK融合等多種差分解算模式；

· 支持GPS  北斗和GPS+北斗雙模系統(tǒng)混合解算；

· 支持格式轉(zhuǎn)換、GPS差分解算批處理，添加多個(gè)任務(wù)后可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批量處理；

· 根據(jù)相機(jī)與GPS天線的安置關(guān)系及飛行姿態(tài)進(jìn)行偏心改正，可得到每個(gè)相機(jī)的高精度POS。

二、作業(yè)流程說明

GPS差分解算主要包括三個(gè)步驟：格式轉(zhuǎn)換和GPS差分解算及差分質(zhì)量檢查。

格式轉(zhuǎn)換是將不同飛機(jī)不同格式的GPS數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為GPS標(biāo)準(zhǔn)交換格式：RINEX格式。

GPS差分解算：設(shè)置流動(dòng)站、基站及GPS解算相關(guān)參數(shù)信息，進(jìn)行GPS差分解算，獲得每個(gè)相機(jī)的高精度POS數(shù)據(jù)。

差分質(zhì)量查看：檢查差分質(zhì)量，判斷能否應(yīng)用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理。

1、格式轉(zhuǎn)換

格式轉(zhuǎn)換是將流動(dòng)站、基站的數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為RINEX格式，用于GPS差分解算。

1）針對(duì)*.rt27，*.GNS，*.compb，*.fmcompb格式，轉(zhuǎn)換采用智理圖GPS解算模塊中的GPS格式轉(zhuǎn)換工具，針對(duì)atom格式轉(zhuǎn)換則采用ATOM格式轉(zhuǎn)換工具（針對(duì)F300飛機(jī)，此處不具體介紹），而對(duì)于第三方基站管家不支持的格式則采用第三方軟件轉(zhuǎn)換為RINEX格式。

2）單文件轉(zhuǎn)換：

GPS文件：選擇待轉(zhuǎn)換的基站或流動(dòng)站的原始GPS觀測(cè)文件，

RINEX文件：軟件默認(rèn)轉(zhuǎn)換路徑為原始GPS觀測(cè)文件同級(jí)目錄下，可修改。

點(diǎn)擊確定，即完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

3）多個(gè)文件轉(zhuǎn)換：

設(shè)置完單文件轉(zhuǎn)換，點(diǎn)擊“添加”，即加入到任務(wù)表中，可添加多個(gè)文件轉(zhuǎn)換，軟件將依次按照添加順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。還可進(jìn)行任務(wù)的刪除，清空及原始數(shù)據(jù)的查看。

2、GPS差分解算

GPS差分解算是基于流動(dòng)站和基站數(shù)據(jù)，并根據(jù)差分作業(yè)模式進(jìn)行差分解算，獲取每個(gè)相機(jī)的高精度POS數(shù)據(jù)。

2.1流動(dòng)站設(shè)置

· 選擇【GPS處理】功能中【GPS解算】工具；

· 選定【流動(dòng)站】文件路徑，流動(dòng)站觀測(cè)文件為飛機(jī)GPS原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到的*.O文件。（其中O文件后綴還帶有時(shí)間序列，如2020年數(shù)據(jù)，則為“*.20O”文件）

2.2基準(zhǔn)站設(shè)置

當(dāng)采用差分或融合差分GPS解算模式時(shí)，需要進(jìn)行基站的輸入，軟件支持實(shí)體基站和虛擬基站的輸入。

1) 實(shí)體基站設(shè)置

勾選【基準(zhǔn)站】，首先選擇基站觀測(cè)文件。其坐標(biāo)讀取方式有三種：

A、RINEX頭文件

適用于基站記錄的坐標(biāo)和實(shí)際基站架設(shè)的坐標(biāo)一致。

默認(rèn)勾選RINEX頭文件，即可直接讀取觀測(cè)數(shù)據(jù)*.O頭文件記錄的WGS84/2000經(jīng)緯度、橢球高坐標(biāo)。

導(dǎo)航文件一般默認(rèn)讀取流動(dòng)站的星歷導(dǎo)航文件，若流動(dòng)站的導(dǎo)航文件不存在，軟件也支持基準(zhǔn)站的導(dǎo)航文件使用。

B、自動(dòng)計(jì)算

該模式為根據(jù)觀測(cè)值自動(dòng)計(jì)算的相近坐標(biāo)，非準(zhǔn)確位置，僅適用于對(duì)精度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)景，一般不建議使用。

C、用戶輸入

當(dāng)基站頭文件記錄的非實(shí)際架設(shè)坐標(biāo)時(shí)，則應(yīng)用用戶輸入模式，輸入已知點(diǎn)經(jīng)緯度、高程坐標(biāo)，一般應(yīng)為WGS84/CGCS2000經(jīng)緯度坐標(biāo)和橢球高坐標(biāo)。若客戶最終成果需要其他坐標(biāo)系水準(zhǔn)高數(shù)據(jù)，則后續(xù)通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，不建議此處輸入其他坐標(biāo)系、高程系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

勾選“用戶輸入”，輸入基站架設(shè)已知點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)（支持小數(shù)十進(jìn)制度及度分秒格式），觀測(cè)數(shù)據(jù)指定基準(zhǔn)*.O文件，導(dǎo)航文件默認(rèn)為流動(dòng)站；

2)虛擬基站模式

若飛機(jī)開通了PPK差分解算服務(wù)，則可進(jìn)行飛馬虛擬基站下載。

首先指定流動(dòng)站觀測(cè)文件，勾選基準(zhǔn)站，并設(shè)置選擇“RINEX頭文件”，點(diǎn)擊下載，根據(jù)飛行端口（目標(biāo)坐標(biāo)系）進(jìn)行選擇（8002對(duì)應(yīng)WGS84,8003對(duì)應(yīng)CGCS2000），下載對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)站文件，下載目錄會(huì)自動(dòng)生成4個(gè)文件夾，其中upload為機(jī)載上傳數(shù)據(jù)，download為虛擬基站數(shù)據(jù)包，log為基站下載日志，base為基站解壓后數(shù)據(jù)，且base文件夾中的*.O文件中已經(jīng)記錄天線相位中心坐標(biāo)；選擇【RINEX頭文件】會(huì)自動(dòng)讀取天線相位中心坐標(biāo)。

2.3 GPS解算參數(shù)設(shè)置

1）偏心改正

由于GPS天線相位中心與相機(jī)位置存在安置差異，因此需要經(jīng)過偏心改正，將獲取到的GPS天線相位中心POS改正到相機(jī)曝光時(shí)刻的相機(jī)焦點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的高精度POS數(shù)據(jù)，由于不同機(jī)型安裝偏量不同，用戶需要根據(jù)實(shí)際的機(jī)型及載荷選擇對(duì)應(yīng)的偏心改正方式。飛馬不同機(jī)型對(duì)應(yīng)的載荷情況如表。

2）解算方式

GPS解算不同模式說明：

· 單點(diǎn)解算：適用于無基站，僅需提取粗略飛行POS的作業(yè)場(chǎng)景，其只需輸入流動(dòng)站文件，無須設(shè)置基站文件，即可解算獲取單點(diǎn)定位的機(jī)載POS文件。

· 差分解算：指的是PPK后差分解算，適用于飛機(jī)和基站獨(dú)立觀測(cè)，無數(shù)據(jù)鏈路傳輸，且基站為同時(shí)段觀測(cè)數(shù)據(jù)，即可通過PPK后差分解算高精度POS數(shù)據(jù)。

· 融合：指的是RTK/PPK的融合差分作業(yè)模式，適用于飛機(jī)和基站通過RTK作業(yè)模式連接，經(jīng)融合差分解算即可獲取高精度POS數(shù)據(jù)，其融合模式是優(yōu)先使用后差分固定解結(jié)果，而對(duì)于PPK非固定解部分則采用RTK固定解數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過互補(bǔ)的作業(yè)模式保障高精度POS數(shù)據(jù)的質(zhì)量。融合差分解算時(shí)需要輸入RTK軌跡文件。

· 在線RTK：指的是獲取相機(jī)飛行作業(yè)時(shí)的實(shí)時(shí)RTK數(shù)據(jù)，適用于飛機(jī)飛行時(shí)連接了RTK作業(yè)模式，且全程RTK作業(yè)正常，用戶想要快速獲取高精度GPS數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，尤其適用于小范圍，無信號(hào)遮擋作業(yè)區(qū)域。

3）GPS天線

由于差分解算需要的基準(zhǔn)站坐標(biāo)為GPS相位中心坐標(biāo)。當(dāng)前面輸入的基站坐標(biāo)為地面點(diǎn)坐標(biāo)，而非GPS相位中心坐標(biāo)時(shí)，則需要輸入GPS天線高度，軟件將自動(dòng)算到GPS相位中心。

GPS天線的輸入有兩種模式：

· 斜高模式：

只適用于飛馬基站，指的是由基站點(diǎn)量測(cè)到飛馬基站配的測(cè)量片位置，選擇對(duì)應(yīng)的飛馬基站類型（Ubase或RTK100基站），并填入量測(cè)斜高值。

· 垂高模式：

1）適用于飛馬基站在飛行作業(yè)時(shí)采用垂高計(jì)算器計(jì)算到垂高，則可直接填寫。

2）適用于第三方基站，由于不同廠家基站結(jié)構(gòu)不同，第三方基站建議直接通過其手簿導(dǎo)出垂高信息輸入。重要說明：

1、對(duì)于按照飛馬基站標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程方式，其基站RINEX已記錄為GPS相位中心坐標(biāo)，其垂高設(shè)置為0即可（默認(rèn)設(shè)置）。

如飛行作業(yè)前基站采集已知點(diǎn)，未量測(cè)斜高，其垂高設(shè)置為0時(shí)即為采集到GPS相位中心，飛行時(shí)基于該點(diǎn)進(jìn)行飛行，則在差分解算時(shí)直接讀入RINEX坐標(biāo)，垂高為O即可。

如飛行作業(yè)前采集已知點(diǎn)，輸入了斜高，并通過垂高計(jì)算器計(jì)算到垂高，則該已知點(diǎn)為地面點(diǎn)，飛行時(shí)基于該點(diǎn)并同時(shí)輸入了垂高（軟件同樣記錄到GPS相位中心坐標(biāo)），則在差分解算時(shí)直接讀入RINEX坐標(biāo)，垂高為O即可。

2、若基站為虛擬基站，基站坐標(biāo)已經(jīng)為天線相位中心坐標(biāo)，此處選擇【GPS天線/垂高】，并且設(shè)置垂高為0m。

4）GNSS系統(tǒng)

差分解算時(shí)使用的衛(wèi)星系統(tǒng)。一般默認(rèn)為勾選使用GPS、Beidou，軟件將分系統(tǒng)解算并進(jìn)行融合。若解算完固定率較低，可嘗試同時(shí)勾選GPS/Beidou混合進(jìn)行解算，一般會(huì)提高差分解算質(zhì)量。

5）高級(jí)設(shè)置（可選）

主要針對(duì)GPS數(shù)據(jù)默認(rèn)參數(shù)解算不好的情況時(shí)進(jìn)行的人工干預(yù)處理，可提高差分固定率。

A 歷元間隔

基線處理時(shí)，軟件從原始觀測(cè)數(shù)據(jù)中抽取數(shù)據(jù)的間隔，其中【默認(rèn)】是使用飛馬推薦的GPS數(shù)據(jù)采樣頻率進(jìn)行處理，【原始】是指使用GPS數(shù)據(jù)的原始采樣頻率處理。一般情況下選【默認(rèn)】即可，針對(duì)固定率偏低的數(shù)據(jù)，選擇【原始】模式，計(jì)算效率會(huì)變慢，數(shù)據(jù)解算固定率一般會(huì)有所提高。

B 信噪比

體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的信號(hào)質(zhì)量，可通過右側(cè)【查看】按鈕查看GPS數(shù)據(jù)的信噪比質(zhì)量，首先在彈出的小工具的第一個(gè)列表框里選擇【SNR/MP/EL】，第二個(gè)列表框中選擇【L1 orL2】，若SNR一欄中為空，軟件信噪比文本框需要填0（默認(rèn)信噪比是30dBHz）。

C 排除衛(wèi)星

點(diǎn)擊【查看】可以彈出查看流動(dòng)站信號(hào)的小工具，解算前在排除衛(wèi)星文本框填入衛(wèi)星編號(hào)，以空格間隔，可以將特定衛(wèi)星剔除，使其不參與計(jì)算，評(píng)判一顆衛(wèi)星是否可以參與計(jì)算，一方面看衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)性，另一方面查看衛(wèi)星信號(hào)的信噪比，若可視衛(wèi)星信號(hào)斷斷續(xù)續(xù)（如下圖所示的C04、C05），或信號(hào)信噪比低于30，可將該衛(wèi)星剔除，不參與計(jì)算。

6）RTK輸入及成果輸出設(shè)置：

RTK軌跡：針對(duì)融合差分及在線RTK作業(yè)模式，需要進(jìn)行RTK軌跡文件輸入。不同機(jī)型的格式一般為fmnav、gsof或者pvt格式。

保存路徑：指定GPS差分解算輸出成果路徑。

2.4 GPS差分解算及批處理

1）單文件處理

GPS參數(shù)設(shè)置完成，點(diǎn)擊解算，軟件將進(jìn)行當(dāng)前數(shù)據(jù)的差分解算。

2）多文件批處理

飛馬無人機(jī)管家2.8.5.4版本增加了批量解算功能，用戶在添加完第一組流動(dòng)站數(shù)據(jù)、基站數(shù)據(jù)，并完成相應(yīng)設(shè)置后，點(diǎn)擊【添加任務(wù)】將當(dāng)前任務(wù)添加至【任務(wù)管理】，點(diǎn)擊【上一步】，返回上一級(jí)繼續(xù)添加第二組數(shù)據(jù)，將所有需解算的任務(wù)添加至【任務(wù)管理】后，點(diǎn)擊【解算】，進(jìn)行批量解算。

注：

1.任務(wù)管理菜單支持刪除或者清空已添加的任務(wù)，并查看重要參數(shù)信息，但是暫不支持修改解算設(shè)置；

2.當(dāng)任務(wù)管理器中存在任務(wù)時(shí)，差分解算只讀取任務(wù)管理器中的任務(wù)進(jìn)行解算，不讀取當(dāng)前界面中的數(shù)據(jù)。因此若只有單組數(shù)據(jù)需要解算則無需添加任務(wù)，直接解算即可。

3、質(zhì)量檢查

差分解算完成后，須進(jìn)行差分質(zhì)量的檢查，其差分質(zhì)量通過解算的照片固定解的百分比來表現(xiàn)。

解算結(jié)果包括每個(gè)相機(jī)的高精度POS文件及處理后中間文件。

1）單/多相機(jī)中心POS文件：

一般為帶有CAM命名的POS文件：如_(nadir)_cam(1-5)_pos.txt：其為GPS解算通過偏心改正計(jì)算到每個(gè)相機(jī)曝光時(shí)刻的高精度POS數(shù)據(jù)，也是后續(xù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、空三數(shù)據(jù)處理等所需使用的POS文件。

打開_(nadir)_cam(1-5)_pos.txt文件，通過文件第一行的Q1值來判定此次解算結(jié)果是否可用，Q1值是差分pos質(zhì)量好壞的體現(xiàn)，具體來說是每個(gè)曝光點(diǎn)在打點(diǎn)時(shí)候是否固定，若固定，則會(huì)在差分pos文件中第八列，以數(shù)字“1”進(jìn)行表示，Q1值=曝光點(diǎn)固定的個(gè)數(shù)/總曝光點(diǎn)數(shù)*100%，通常情況下，差分質(zhì)量在百分之98以上，屬于合格

2）tmp文件夾：

GPS解算的中間文件，則包含了差分解算設(shè)置、GPS相位中心等系列文件，用于差分解算異常時(shí)便于問題查找。

tmp文件夾中包括了解算過程中的過程文件：

_all.txt：PPK后差分的軌跡文件；

_pos.txt：GPS相位中心的融合或后差分POS文件；

_rtk_pos.txt：融合差分作業(yè)模式下GPS相位中心對(duì)應(yīng)的RTK POS文件；

_config.txt：配置文件

_all.pos文件：?jiǎn)午R頭機(jī)載POS(傾斜數(shù)據(jù)為.fpos)

三、常見問題說明

1、差分解算路徑下無相機(jī)POS輸出，但tmp下有_pos.txt文件（GPS相位中心差分POS）。

檢查原始數(shù)據(jù)是否完整，機(jī)載POS文件（單相機(jī)一般為.pos，多相機(jī)一般為.fpos文件）應(yīng)與流動(dòng)站RINEX數(shù)據(jù)在同一路徑下。為保持GPS解算正常，盡可能保持從飛機(jī)下載的機(jī)載GPS數(shù)據(jù)完整，不做任何刪減。

2、差分解算固定率低

差分解算檢查后須進(jìn)行差分質(zhì)量的檢查才可使用，一般差分固定率為100時(shí)代表每個(gè)相機(jī)曝光點(diǎn)均為固定解，其定位精度優(yōu)于5cm。GPS解算一般按照默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行，若差分固定率低于100，可嘗試修改GNSS系統(tǒng)：如增加勾選GPS+北斗的混合解算。如質(zhì)量仍不高，則勾選高級(jí)參數(shù)選型，修改歷元間隔，信噪比等參數(shù)，而對(duì)于存在信號(hào)干擾的數(shù)據(jù)，則可剔除干擾衛(wèi)星進(jìn)行差分解算。

由于GPS差分質(zhì)量受衛(wèi)星環(huán)境，作業(yè)環(huán)境等影響，并不能保證每個(gè)架次解算差分質(zhì)量均在100，在調(diào)整各種參數(shù)仍不能保證100的情況下，可適當(dāng)放寬，如90以上，再結(jié)合控制點(diǎn)，空三采用控制點(diǎn)和GPS的聯(lián)合平差來保證數(shù)據(jù)精度。

3、差分解算路徑下除tmp下有config文件，無任何結(jié)果。

檢查基站和流動(dòng)站是否同時(shí)間觀測(cè)，必須存在交集，一般基站觀測(cè)時(shí)間應(yīng)涵蓋流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間。

4、虛擬基站下載不成功時(shí)如何處理

虛擬基站下載不成功存在多種情況，常見異常及處理方式如下：

1）未登陸飛馬賬號(hào)，則聯(lián)網(wǎng)并登陸飛馬云賬號(hào)。

2）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境導(dǎo)致，可嘗試多次提交任務(wù)下載。

3）飛機(jī)未開通PPK服務(wù)，則聯(lián)系售后進(jìn)行飛機(jī)PPK服務(wù)的開通

4）電腦防火墻殺毒軟件導(dǎo)致，可關(guān)閉此類軟件，并重新進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并再次下載。

格式轉(zhuǎn)換異常，一般轉(zhuǎn)換的O文件為原始POS文件的2-3倍數(shù)據(jù)量關(guān)系，若過小，則嘗試重新轉(zhuǎn)換，或聯(lián)系飛馬內(nèi)業(yè)處理人員。

5、虛擬基站下載到多個(gè)基站文件

當(dāng)飛行區(qū)域處于多個(gè)基站覆蓋交接處，會(huì)下載到多個(gè)虛擬基站。則按照順序分別基于虛擬基站進(jìn)行差分解算。此時(shí)只能使用后差分作業(yè)，不能再進(jìn)行融合差分作業(yè)。解算完成后將差分結(jié)果進(jìn)行合并。每個(gè)結(jié)果取一部分，各個(gè)結(jié)果之間存在一定重疊。如圖中可以第一個(gè)POS文件取到序號(hào)360POS，第二個(gè)POS文件則從序號(hào)361開始取，然后合并一起。

如操作異常，可聯(lián)系飛馬內(nèi)業(yè)處理人員。