利用rtklib处理GPS以及北斗数据详解

利用rtklib开源代码处理GPS以及北斗数据详解

在GNSS领域最基础的工作是这些GNSS系统的定位工作，对于绝大多数研究者，自己着手完成这些工作是一个“鸡肋”：完全独立设计的话费时费力，运用开源代码又很难弄懂。我当初也是如此。但想到毕竟开源代码已经做了很多工作，不用实在可惜，最终毅然决定咬紧牙关弄懂rtklib。尝试用过rtklib的人都知道，其功能固然完全，然而代码却太过复杂，把人搅得一头雾水。想用vs2008使用那些代码，从添加文件到使用函数，简直是步步艰难。我已经从中吃了不少苦头，在用的时候也找不到比较详细的使用方法。不想后来者也像我一样，在rtklib使用中痛苦万分，故以现有的研究程度，对rtklib做个入门介绍。

关于rtklib的基本介绍，网上一堆，在此不再赘言，本文重点介绍如何用vs2008使用其src文件中的开源代码以及修改以完成自己需要的功能。

一、rtklib代码的添加

由于习惯了vs2008，在开发程序时用到这个编译器。添加过程如下：

1、  在vs中新建一个控制台项目（含预编译头）；

2、  在建好的项目中添加rtklib.h以及需要用到的source文件（.c文件），然后将.c改为.cpp并在每个文件首句增加一行#include "stdafx.h"，当然在stdafx.h文件中添加#include "rtklib.h"； 这样编译基本可以通过了；

3、  一般而言，我们不会需要用到rtklib程序集中的所有文件，只是需要部分。比如我需要用到其中的pntpos这个标准单点定位函数，这个时候就需要添加该函数所在实现文件（pntpos.c）。于是添加了这个文件。但是一般而言，只添加这一个可能不能解决问题，因为rtklib的各个文件之间并不是完全独立，pntpos文件中某些函数可能会调用到其他文件中实现的函数。于是需要再把相关文件添加到工程中。对于这个问题，可以根据自己添加的文件，编译时候的提示，依次添加进来相应文件。这样可以解决fatal error的问题；

4、  在添加完成后，可能会遇到一些其他问题。主要问题有：a.关于某些地方数组越界或为空（主要是glonass），这个时候，查看rtklib.h头文件，可以发现关于系统启用的#define语句，其中除GPS系统外，其他系统数目都是0。解决办法如截图：主要

是注释掉这个判断语句。（当然，这样造成的是所有系统直接启用，这是我的处理办法，不是最佳的办法，读者有更好的办法求赐教哈）b.关于很多地方会出现const char*与char*的不能转化问题，这个很简单，在相应地方进行强制转化就行。c.还存在字符集采用的问题，这个只需要在项目属性中使用多字节字符集即可（见下图）。

d.关于某些函数存在未实现的问题，这个时候，可以网上直接搜索那些没有实现的函数，进行替换，或是直接屏蔽掉。

rtklib中代码的添加工作基本就这些问题，解决后应该就可以使用了。

二、rtklib代码的修改

rtkilib的头疼之处不只在于添加工作一堆问题，还在于即便添加好了，在使用其中函数的时候还是一堆问题。我这次使用主要是用最新版本rtklib_2.4.2进行GPS与北斗的标准单点定位：主要会用到readrnx、pntpos、postpos等函数（函数里面又有一堆子函数），本以为调用成功就可以了，没想到根本不是那么顺利。rtklib虽然声称能处理北斗数据和rinex3.0以上版本，但实际上并没完全实现。要想处理这些问题，还得自己修改代码。我这次主要是修改了文件读取和定位部分。

1、rinex文件读取函数的修改

a.  读取北斗导航文件的问题：rtklib在读取导航文件的时候没法区分GPS n文件与北斗c文件，这会导致后面没法进行北斗的定位。下面详述修改方法：本人的方法是在readrnxfp函数的readrnxh函数里面进行系统的标示。

如上图，在type确认出文件为导航n文件时，区分GPS与北斗。并将系统标示赋在sys里面。增加这些后，区分没问题了。但还不够，如果这样，后面还是无法区分，而且sys一直是GPS。当时这个破问题废了我两个多小时（无语死了）。后来仔细调试，才终于发现，问题出在该函数后面的一个语句有误。如下图，只需要在该处添加一个break！！！（小问题害死人！）

不要以为这样就行了，这还只是解决了系统辨认的问题，革命尚未成功！在导航文件的文件体读取中，还得修改。Readrnxnavb中需要增加处理北斗系统的语句，以与GPS区分。在增加了处理部分后，区分并读取北斗导航文件就没问题了，就不会影响到后面北斗的定位了。

b.  rinex3.0以上版本北斗观测值文件的读取：如果没进行修改就去读取含北斗的rinex3.0以上版本o文件，会发现北斗数据压根就没有读取进去。（虽然声称已解决，但不够完美）这个时候，又需要修改读取函数了。首先需要修改读取观测值文件头的函数decode_obsh中的convcode。由于3.0版本的观测值类型跟低版本的差别较大，而且GNSS系统较多，观测值类型的存储有一定转化规律，然而这个究竟如何，暂时也没有一定之规。该函数中的转化不够合理，没法处理北斗的部分

这个需要自己增加处理北斗的语句，至于具体怎么添加，主要是采用截图所示方法，但具体编码之间的对应，则各人见仁见智了。

在文件体中则需要修改readrnxobsb中用到的set_index。这个是将

改为

方法很笨拙，目前还没仔细思考更好的办法（多交流。。），不过这样就可以了。

2、  GPS以及北斗单点定位的代码修改

a.pntpos的使用：如果直接在读取了rinex文件后进行pntpos的定位操作，会发现定位结果为0。这是直接用pntpos会存在的问题。单步调试会发现其实是因为函数中用到的lam为0，仔细查找，发现其实根本没有地方给这个变量赋值。这时候需要在外部直接赋值。在处理北斗时候，由于14s（得感谢何师兄的点拨才解决）的存在，需要再卫星位置计算函数里面设置判断，当处理北斗时进行14s的处理。然后就行了。

在用此函数定位时，参数输入会很多，代码里面自带一个默认参数配置，如果切换定位系统则需要相应的修改参数。

主要是将navsys相应的切换就行。

c.  postpos的使用：postpos的单点定位实际上是用到了前述的所有函数，而且一般是作为外部调用的最佳接口。前面各个部分都改好了的话，直接使用这个函数是没问题的，如果GPS或是北斗没法定位那绝对是前面没改好。

在处理好上述问题后，用代码单独处理北斗数据或者GPS数据都是没问题的。至于如何同时都利用则是一个更复杂的问题，rtklib提供的可执行程序也没实现这个问题，这需要在以后的工作中继续研究。

三、调用函数时候参数的设置代码

函数怎么用也是一个问题，为了方便使用，贴出我的调用代码作为参考，相信可以减少不少时间。

1、  pntpos模式：

//  const char *file="d:\\rinex\\*.*";//cent1530.12o";

//  int rcv=0;//接收机编号

//  const char *opt="";//选择提取信号类型

//  obs_t *obs=new obs_t();//函数里面会分配内存

//  nav_t *nav=new nav_t();//同上

//  sta_t *sta=new sta_t();//同上

//      for (int ii=0;ii

//      {

//               nav->lam[ii][0]=CLIGHT/FREQ1;

//               nav->lam[ii][1]=CLIGHT/FREQ2;

//               nav->lam[ii][2]=CLIGHT/FREQ5;

//      }

//      for(intii=NSATGPS+NSATGLO+NSATGAL;ii

//      {

//               nav->lam[ii][0]=CLIGHT/FREQ2_CMP;

//               nav->lam[ii][1]=CLIGHT/FREQ7_CMP;

//               nav->lam[ii][2]=CLIGHT/FREQ6_CMP;

//      }

//      readrnx(file, rcv, opt, obs, nav, sta);//全部读取

//

//      char sat[4]="";

//      for (int i=0;i<25;i++)

//      {

//               satno2id(obs->data[i].sat,sat);

//               printf("%d         %s    ",obs->data[i].sat,sat);

//               cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(4)<<obs->data[i].P[0]<<" "

//                         <<obs->data[i].P[1]<<" "

//                         <<obs->data[i].P[2]<<endl; //

//     }

//      for (int i=9;i<18;i++)

//      {

//               satno2id(nav->eph[i].sat,sat);

//               printf("%d         %s    ",nav->eph[i].sat,sat);

//               cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(4)<<nav->eph[i].toes<<" "

//                         <<nav->eph[i].week<<endl;

//      }

//

//      cout<<"read rinex over"<<endl;

//

//      const prcopt_t prcopt_df={

//    PMODE_SINGLE,0,2,SYS_CMP,

//    15.0*D2R,{{0,0}},

//   EPHOPT_BRDC,1,1,5,0,10,

//        IONOOPT_BRDC,TROPOPT_SAAS,0,0,                    //edit by wfb

//    1,0,0,0,0,

//    0,0,

//    {100.0,100.0},

//    {100.0,0.003,0.003,0.0,1.0},

//    {30.0,0.03,0.3},

//    {1E-4,1E-3,1E-4,1E-1,1E-2},

//    5E-12,

//    {3.0,0.9999,0.20},

//    0.0,0.0,0.05,

//    30.0,30.0,30.0,

//    {0},{0},{0},

//    {"",""},

//    {{0}},{{0}},{0}

//};

//      int nn=18-9;

//      const prcopt_t *optn=new prcopt_t(prcopt_df);//前面设置好系统（GPS、北斗等）

//      sol_t *sol=new sol_t();//(sol_t*)malloc(sizeof(sol_t)*1);

//      //ssat_t *ssat=(ssat_t*)malloc(sizeof(ssat_t)*obs->n);

//    double *azel=zeros(2,nn);//

//    char *msg=new char(1024);//同上

//      //ssat_t *ssat=NULL;

//      pntpos(obs->data+9,nn,nav,optn,sol,azel,NULL,msg);//

//      for (int i=0;i

//      {

//               satno2id(obs->data[i].sat,sat);

//               printf("%s         ",sat);

//               cout<<azel[i*2]<<"  "<<azel[i*2+1]<<endl;

//      }

//

//      cout<<"single postioning over\n\npos and vel:\n"<<endl;

//      for (int i=0;i<2;i++)

//      {

//               printf("%.4f      %.4f %.4f\n",sol->rr[i*3],sol->rr[i*3+1],sol- >rr[i*3+2]);

//      }

//      cout<<"all over"<<endl;

//

//      free(azel);free(obs);free(nav);free(sta);free(sol);//free(ssat);

//      return 0;

2、  postpose模式：

const prcopt_t prcopt_df={

PMODE_SINGLE,0,2,SYS_CMP,   //                           15.0*D2R,{{0,0}},

EPHOPT_BRDC,1,1,5,0,10,

IONOOPT_BRDC,TROPOPT_SAAS,0,0,                    //edit by wfb

1,0,0,0,0,

0,0,

{100.0,100.0},

{100.0,0.003,0.003,0.0,1.0},

{30.0,0.03,0.3},

{1E-4,1E-3,1E-4,1E-1,1E-2},

5E-12,

{3.0,0.9999,0.20},

0.0,0.0,0.05,

30.0,30.0,30.0,

{0},{0},{0},

{"",""},

{{0}},{{0}},{0}

};

const solopt_t solopt_df={

SOLF_XYZ,TIMES_GPST,1,3,    //times            0,1,0,0,0,0,

0,0,0,

{0.0,0.0},

" ",""

};

gtime_t ts={0,0};

gtime_t te={0,0};

double ti=0;

double tu=0;

const prcopt_t *popt=new prcopt_t(prcopt_df);

const solopt_t *sopt=new solopt_t(solopt_df);

const filopt_t *fopt=new filopt_t();

char *infile[]={"d:\\rinex\\huashicom3.12O","d:\\rinex\\huashicom3.12C"};

int n=2;

char *outfile="D:\\pos.txt";

const char *rov="";

const char *base="";

cout<<"*********postpos start*********"<<endl;

postpos(ts,te,ti,tu,popt,sopt,fopt,infile,n,outfile,rov,base);

cout<<"*********postpos over*********"<<endl;