matlab00449 卫星导航RINEX格式观测文件数据提取

摘要

目前，随着航空航天技术的快速发展，卫星导航逐渐成为一种流行的趋势，应用在生活的方方面面。卫星导航系统，是主要采用GPS技术在导航通讯领域的应用系统。卫星导航系统可以为公路、铁路、空中和海上的交通运输工具提供导航定位服务。它能够军民两用，战略作用与商业利益并举。现阶段，世界上主要有四种卫星导航定位系统，分别为美国的全球卫星定位系统（GPS系统），俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS系统），中国的北斗卫星定位系统，以及欧洲的伽利略系统（GALILEO系统）。虽然导航系统各不相同，但是它们的导航观测数据可以用一种国际通用的RINEX格式文件来进行存储，因此极大方便了人们对导航数据进行相关的处理。本文就针对该格式的卫星导航数据使用MATLAB进行关键信息的提取，从而便于后期进行分析和使用。

关键词： 卫星导航、RINEX、MATLAB

三、RINEX格式卫星导航数据和MATLAB环境简介

 RINEX格式文件是一种与各种接收机无关的通用的交换格式，如下图所示：

它具有以下的特点：

1通用性强，已成为事实上的标准数据格式，几乎所有测量型 GPS 接收机厂商都

2提供将其专有格式文件转换为 RINEX 格式文件的工具。

3几乎所有的数据分析处理软件都能够直接读取 RINEX 格式的数据。

4有利于多种型号的接收机的联合作业，而数据处理则可采用某一特定软件进行。

在进行GPS测量过程中，每观测时段结束后，都需要将观测到的GPS原始数据转换成为RiNeX格式的文件，并将原始观测数据和RiNeX格式的数据分别建立目录进行保存，并将这些数据下载到不同的介质上进行保存。只有等到上交的数据检验验收完成后才能将这些数据删除。

RINEX最早在1989年提出，经历了1.0和2.0版，后来又对2.0进行了修改，形成了2.10、2.11和2.20。2.11中包含了对L2C的支持，并增加了Galileo的代码。2007年，又推出了Rinex3.0标准，当前广泛使用的是RINEX 3.02。RINEX文件的命名规则为ssssdddf.yyt。其中ssss为台站名；ddd为年积日（Day of Year）；f为文件在当天中的序列号，如果为0则表示全天，小时文件以a-x字母表示；yy是年；t是数据类型（o表示观测数据，n表示导航数据，m表示气象数据）。需要注意的是，RINEX采用世界协调时（UTC）时间，要与当地时间区别开。RINEX为ASCII文本文件，常以ZIP格式进行压缩（后缀名为“.Z”），以便于存储和传输。

目前IGS数据中心已采用Hatanaka RINEX格式来存储所有GPS观测数据，是一种“压缩”RINEX格式，其文件名类型字母为d（不是o），能够压缩25-30%的大小，从而降低了网络传输负荷和存储空间。日本国土地理院的Yuki Hatanaka提供工具软件crx2rnx / rnx2crx （ftp：//terras.gsi.go.jp/software/，IGSMAIL-5611）可以在Hatanaka RINEX和标准RINEX格式之间转换。

Rinex主要有三种数据格式：观测数据（OBServation data，简写OBS，为接收机记录的伪距、相位观测值）、导航数据（NAVavigation data，简写NAV，记录卫星实时发布的广播星历）和气象数据（METerological data，简写MET，记录气象仪器观测的温、压、湿度状况）。

本文将以3.02版本的RINEX格式导航数据为例，以MATLAB为文件解析工具进行数据的解析，并存储在指定的变量中。

MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，是由美国MathWorks公司开发的第四代高层次的编程语言和交互式环境数值计算，可视化和编程；用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于：

·             数值分析

·             数值和符号计算

·             信号处理和通信

·             控制系统的设计与仿真

·             图像和视频处理

·             工程与科学绘图

·             测试和测量

·             财务与金融工程

·             计算生物学