Программа работы с бытовыми навигаторами в практике геодезиста

Все "нестандартные" прошивки базируются на API от MTK. Это нужно для того чтобы производитель приемника мог запрограммировать, default baudrate, какие лампочки будут мигать, какой порт является блутусом, а какой - USB, какие NMEA сообщения выдавать по умолчанию и с какой частотой. Этим вариации прошивок и ограничиваются.

Почитайте gpspassion.com, если бы сырые данные в MTK были - они бы давно там всплыли, многие интересовались этим. В этом плане на MTK поставили крест более трех лет назад и ничего с тех пор не менялось.

PS: есть обнадеживающая инфа что в четвертых сёрфах фаза не отключена, но пока что приемников на Sirf Star IV считаные единицы.

 

Насчет "креста" - как раз я натыкался на предупреждения, что "все сказанное относится к чипам производства после 2009 года". Скорее всего что-то сильно изменилось в политике конторы. Возможно как раз с целью роста популярности. Ну да ладно, что гадать, посмотрим, как только смогу перенаправить бинарник в файл - выложу для обсуждения...

Было бы у меня времени как в начале 90-х - я бы сам покопался в прошивочке... совсем необязательно модифицировать прошивку обращениями к документированной части фабричного API, машкод он и в африке машкод. Структуру 300-килобайтного кода изучить не так сложно, как структуру вин32, а люди и это делают...

Насчет SirfStar IV - в новостях уже про SirfStar V объявили...
http://www.oodo.ru/page/Tehnologii

 

1. Прочитайте в скачанном и расскажите: какие КОНКРЕТНО данные выдает этот бинарный протокол (по их описанию). Присутствуют-ли в нем псевдодальность (PR) фазовые измерения, время и т.п.
Автор chnav негативно отзывался об устройствах GPS на MTK чипсетах - как об очень упрощенной архитектуре. Попробуйте адресоваться к нему.
2. Аккумуляторы для Acer n35
http://www.extravolt.ru/dir_Acer_pda_sm ... attery.htm

 

Поверьте, копаться в оптимизированном ARM-коде занятие не самое приятное. Win32 и ассемблер x86 - это отдых по сравнению с ARM. Пока что нам известен только один человек, активно копающийся в прошивках (прим. uBlox). Причем речь не идет об изменении кода, максимум - изменить несколько флагов-байтов-контрольных сумм, чтобы залить прошивку одного устройства в другое. Он занимается этим около 1.5-2 лет и в свое время тоже говорил "наверняка можно найти фазу в SirfStarIII и выдать её в MID28". Но к этой возможности он даже близко не подошел, хотя очевидно что фаза внутри есть и используется для сглаживания, только выключена в MID28 по маркетинговым соображениям (информация от инженера компании Sirf на форуме gpspassion). Я ни в коем случае не упрекаю этого, безусловно, очень способного человека, владеющего ARM-ассемблером и структурой прошивок. Я всего лишь даю пример что даже способные программисты-электронщики не всесильны и иногда выдвигают не очень реалистичные теории.

"Кто-то где-то наверняка умеет декодировать/исправлять что-то в прошивках GPS" - это теория, ни разу не подтвержденная практикой.

В новости речь о Sirf Atlas V, это абсолютно другая платформа. Сырых данных и протокола Sirf Binary в Атласах никогда не было.

 

Спасибо огромное за ссылочку, контора кажется неплохая.
Насчет упрощенной архитектуры - вполне возможно, хотя "упрощенность" может быть аппаратной а может быть и программной. В любом случае я много не теряю.
Еще мне интересно провести исследования на стабильность показаний в навигационном режиме. По протоколу NMEA0183 хочу закатать с секундными интервалами два трека с неподвижных точек наблюдения двухсуточной длительности. Одно наблюдение с балкона своего третьего этажа многоэтажки примерно на расстоянии 1 м от балкона (фактически приемник получит четверть небесной сферы и сильные отражения от стены), а второе уже с крыши девятиэтаги с практически полностью открытым небом. А потом составлю посекундную диаграмму расстояний от среднеарифметического значения.
А уже после этого займусь бинарником. Если получится дойти до получения RINEX, у меня имеется пара геодезических приемников Magellan ProMark3 и у меня будет хорошая возможность провести сравнительные испытания на точность дифференциальной съемки обоими комплектами приемников.

 

делал я аналогичное на приемниках GlobalSat BT-359 И на навигаторе Magellan Triton 500. Средняя квадратическая погрешность при этом составляла от 1 до 3,5 метров (чистое поле), в квартире на 1ом этаже, при этом перед окном каштаны растут, скп была больше примерно в 1,5-2 раза.

 

Я бы на его месте искал не места хранения контрольных сумм, а функции их проверки - чтобы их отключить. А уже потом спокойно курочить код, не трепыхаясь с подгоном контрольных сумм, поскольку в хорошо защищенном коде этих проверок может быть много и по разным диапазонам адресов. А настоящее веселье начинается, когда контрольная сумма сама попадает в контролируемый диапазон... 8)
Конечно обработка допплеровско-тригонометрической математики по 66 каналам одновременно - это явно не для кустаря-одиночки с дизассемблером. Можно поискать функции формирования выходных данных на предмет неиспользуемых форматов, и не более. С одной стороны - фирмваре формируется компилятором, а функции отключаются на уровне языка высокого уровня - значит в машкод уже не попадает то что отключено. С другой стороны - даже программа на языке высокого уровня должна быть хорошо структурирована и вряд ли отключение затронет код, непосредственно получающий данные измерений. Это рискованно в смысле последствий уже после завершения програмистской отладки кода.
Если я и полезу в код (что маловероятно), то постараюсь автоматизировать анализ кода, это облегчит задачу.

 

SKlimkin пишет:
Существуют задачи ГИС-класса, где вычисленное плановое положение снятых точек может
отличаться от истинного на 1-2-... метров. Площадная топо-съемка может оказаться
такой задачей. В строительстве (где всегда "давай-давай и побыстрее) прикидочные
выносы проектных элементов в натуру (особливо "в чистом поле) могут иметь место.


Что касается строительства то применение бытовых Gps приемников может быть при выносе
колодцев канализации. Геодезические работы в строительстве определяются СНиП 3.01.03-84,
в нем довольно высокие требования. Но строительным работам предшествуют изыскательские
работы, которые опреляются "Инструкцией по топографо-геодезическому и навигационному
обеспечению геологоразведочных работ" от 3.12.1996г, где законодательно разрешено приме
нение GPS приемников и самого нижшего класса точности, так как точность определение устьев
скважин в масштабе 1:5000 и выше - 2м. в плане и 0.5м по высоте. (См. пункт 2.5.1. табл. 2.1).

Да, что касется программы GNSSMonitor, проверил 1 пункт SirfTech и GNSSMonitor и соответсвенно
на выходе: X= 6334143.29 Y= 3687665.62 Z= 336.13

X= 1711224.O Y= 3 043632.0 Z= 5319952.0

 

Это интересная возможность. Будем ждать результатов.
(Добавление)

У меня вот такие циферки бегут (Москва):
ROVER
TOW 242331.00001859
B 55.65297012 L 37.56813771 H 236.248
X 2858973.426 Y 2199174.209 Z 5242947.060
TOW 242332.00001887
B 55.65296957 L 37.56813662 H 236.248
X 2858973.508 Y 2199174.186 Z 5242947.025

А вот как выглядит пересчет из B,L,H в X,Y,Z:

Код:

void LLH2XYZ(void)  // это ф-ция географ. --> геоцентр. координаты WGS-84
{
 double a, f, a_WGS84, f_WGS84;
 double e2, N, temp;
 double ellip[2] = {0,0};  // double ellip[2] = {-251.0, -0.14192702};  Hayford (European)
 // Преобразование геодезических координат в прямоугольные пространственные координаты по формулам:
 a_WGS84 = 6378137; f_WGS84 = 1 / 298.257223563;
 a = a_WGS84 - ellip[0];  // a - большая полуось эллипсоида (м)
 f = f_WGS84 - ellip[1]*1e-4;  // alfa - сжатие эллипсоида
 e2 = f*(2-f);  // e^2=2alfa-alfa^2=alfa*(2-alfa)
 N = a / sqrt(1 - e2 * sin(M33.Lat) * sin(M33.Lat));  // N=a/SQRT(1-e^2*(sinB)^2))
 temp = (N + recLLH.llh[2]) * cos(M33.Lat);  // (N+H)*cosB

 recLLH.xyz[0] = temp * cos(M33.Lon);  // X=(N+H)*cosB*cosL
 recLLH.xyz[1] = temp * sin(M33.Lon);  // Y=(N+H)*cosB*sinL
 recLLH.xyz[2] = (N * (1 - e2) + recLLH.llh[2]) * sin(M33.Lat);  // Z=((1-e^2)*N+H)*sinB
}  //  End Function LLH2XYZ()

Если что не так, подсказывайте.
Мне кажется (в SirfTech) Z= 336.13 есть Altitude т.е. высота над эллипсоидом.

 

SKlimkin пишет:
Если что не так, подсказывайте.
Мне кажется (в SirfTech) Z= 336.13 есть Altitude т.е. высота над эллипсоидом.

Ваши прямоугольные координаты верны. Вычеслены в правой декартовой геоцентрической системе координат WGS84. В SirfTech вычеслены в левой. Я бы не спрашивал, если бы
была индикация B,L,H. Но ее нет, только прямоугольные. Да Z это H(Altitude).

 

Отсутствие/присутствие B,L,H связано вот с чем:
1. Программа работает с приборами имеюшими разные бинарные протоколы (да еще и с разными наборами бинарных сообщений для разных моделей в одном протоколе)
2. Гармины выдают готовые решения в виде B,L,H а Сирфы в виде X,Y,Z
3. В случае работы с Гарминами B,L,H пересчитывается в X,Y,Z и выводятся оба представления координат. В случае работы с Сирфами обратный пересчет не выполняется и выводятся уже посчитанные Сирфом X,Y,Z а поля B,L,H имеют нули.
4. Мне думается, что для практического использования X,Y,Z более предпочтительны, чем B,L,H (смотрите мой предыдущий пост на 2-й странице этой темы).
5. Хочу съэкономить вычислительные ресурсы для работы программы в наладонниках - все же в них ARM-процессоры и количество оперативной памяти заметно слабее-меньше, чем в десктопах и ноутбуках. В течение секунды (таймер соответствует темпу выдачи данных из приемника) надо выполнить весь цикл вычислений для текущей эпохи. А в случае (пусть пока гипотетическом) приема и обработки поправок от базы, программа+наладонник имеют шанс "захлебнуться".

Для справки прилагаю фрагмент кода программы с описанием структур данных бинарных сообщений Гармина и Сирфа (это некоторые месседжи, которые обрабатываются программой и некоторые, которые не обрабатывются, но могут представлять интерес в дальнейшем). Вы увидите, что приходится ставить с одну упряжку "коня и трепетную лань".
P.S. Если вместо кириллицы в строках комментов будут "кракозябры", то это потому что посылаю из Линукса (CP UTF8), а текст программы делался в Вмндовс (CP-1251).

 

SKlimkin
Проанализировал файл Dopler: В програме from chnav - Kinematic2_MobileApp
похоже как и должно быть. В ней установлено ограничение по величене сигнала,
поэтому Dopler в пределах +-3000.0.
Dopler вычисляется: Carrier-Frequency(m/sec)из Mid28*KDopler(1/m) - Clock Drift(Hz)из Mid7.
C вашими данными из Program from S.Klimkin GNSS-Monitor2 и (BT-308 SirfStar-II) согласен по 1 и 3
столбцам. Только из них необходимо вычесть поправки: из величин 3 столбца надо вычесть Clock Drift(Hz)из Mid7,
в первом столбце Pseudo Range(m) из Mid28 - Clock Bias(sec) из Mid7 * C(скорость света)(m/sec).
Clock Bias необходимо перевести из наносекунд в секунды (1 наносекунда = 10* -9 сек.= 0.000000001сек).
Со 2 столбцом из 3 примера надо поискать информацию.

Жаль, что не выводится B,L,H, придется пользоваться двумя программами в связке с Phgeocale c racurs.ru.
Проверил kinematic на WM6.1 - запускается, но при нажатие на conect пишет в ошибках - системная ошибка.

 

SKlimkin:

Посмотрел файл massege.txt. В нем есть Mid41 c B,L,H в SirfStar-II and SirfStar-III Messages.
Нельзя ли их вывести на индикацию.

 

Я подумаю об этом. Но обратите внимание вот на что:
1. из приведенного кода видно, что я закомментировал MID-41 (0x29), это потому что программно выключаю посылку приборами СирфСтар этого сообщения. Оно слишком большое по размеру и содержит все то, что Вы получите работая в NMEA-протоколе. Т.е. это - типичное навигационное сообщение.
2. СирфСтар выдает координаты X,Y,Z округленные до метров и B,L,H обрезанные до 7-го знака после запятой. И то и другое СирфСтар выдает как длинное целое, т.е. размером 32 бита (4 байта). Гармины выдают B,L как double размером в 64 бита (8 байтов) и H как float размером 32 бита (4 байта). Почуствуйте разницу.
3. Конечно мы не знаем, что стоит за целочисленными преобразоваиями/вычислениями у СирфСтара и что за double натуральными числами у Гармина. Скорее всего у обоих одно и то же, ведь чипсеты во всех приборах SirfStar-II или SirfStar-III. Но психология вещь загадочная. Мне гораздо приятнее видеть и работать с координатами вида 2858973.508, чем с 2858974 - и никаких долей метра.
4. Программное преобразование типов даннх (кастинг) во всех языках программирования довольно накладная функция ( а надо long integer преобразовывать в double).

Поэтому у меня к Вам вопрос: для чего нужны B,L,H и так-ли они небходимы, если конечная "продукция" программы RINEX-файл измерений, а файлы с вычисленными прибором координатами второй (почти побочный) ее продукт ?

Координаты X,Y,Z можно (как я уже докладывал) без особых проблем "загонять" в ....КАД (их отличиями от плоских прямоугольных ЗАЧАСТУЮ можно пренебречь), а с координатами B,L,H еще придется "манипулировать". Это я продумал как геодезист для геодезистов, которые может быть воспользуются этой возможностью программы.

Посмотрите вот это, может быть будет полезно:
http://geodesist.ru/forum/printfile.php ... t=266&id=1
http://geodesist.ru/forum/printfile.php ... t=185&id=1

Экселем располагают многие и воспользоваться моей экселевской таблицей, или переделать ее для несколько иных нужд, не очень сложно.
Использование нескольких (а не одной) программ в процессе обработки данных от поля до готового чертежа-плана - обычная картина. Мало кто выполняет всю цепочку, пользуясь ТОЛЬКО LeicaGeoOfice или TopconTools, или Trimble.... и тому подобными "офисами".
У нас например это выглядит так (для топосъемки/исполнит.съемки): Sokkia-Prolink->CredoDAT->CredoTER(MIX)->....КАД.

P.S. Седьмой знак после запятой (для B,L) это кажется около 1 сантиметра на экваторе. Тогда почему же X,Y,Z в целых метрах? Вот цена "черных ящиков" ("blackbox") в буржуйском "проприетарном" творчестве. Ничего нельзя проверить.
Фирма "Рога и Копыта" продает товарищу Пупкину замечательную коробочку, заглянуть в которую он не имеет никакого права (это "застолбили" законами). При этом фирма пишет в своем меморандуме, что ни за какие последствия в случае ошибок (ее ошибок) она ответсвенности не несет.
Не буду отставать: моя программа и я вместе с ней также ни за что не несем ответственности. Это только исследование и эксперимент.

 

SKlimkin:
По Dopler: В 3 примере во 2 столбце может быть, это дробная часть фазы. Она выведена из:
// Position Record 0x38

unsigned long c_phase; // дpoбнaя чacть фaзы

но ниже есть еще:

unsigned long int_phase; // цeлaя чacть фaзы

закоментируйте 1 строку, если будут выводится нули или мусор - конвертор не находит второй строки.

Ниже я привожу часть файла, где L1 и L2 дробные части фазы.



2.11 OBSERVATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE
teqc 2010Oct21 -Unknown- 20110207 11:11:34UTCPGM / RUN BY / DATE
MSXP|IAx86-PII|bcc32 5.0|MSWin95->XP|486/DX+ COMMENT
VCH0 MARKER NAME
VCH0 MARKER NUMBER
-Unknown- -Unknown- OBSERVER / AGENCY
2240 TRIMBLE 4000ST NP 4.83 / SP 1.15 REC # / TYPE / VERS
-2147483648 -Unknown- ANT # / TYPE
-3067356.9247 3406283.6899 4420361.8906 APPROX POSITION XYZ
1.1000 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N
1 1 WAVELENGTH FACT L1/2
7 L1 L2 C1 P2 P1 S1 S2 # / TYPES OF OBSERV
13 LEAP SECONDS
SNR is mapped to RINEX snr flag value [1-9] COMMENT
L1: 3 -> 1; 8 -> 5; 40 -> 9 COMMENT
L2: 1 -> 1; 5 -> 5; 60 -> 9 COMMENT
2001 8 20 1 59 45.0000000 GPS TIME OF FIRST OBS
END OF HEADER

01 8 20 2 0 0.0000000 0 6G26G24G27G06G08G10
-44539.158 7 -34705.75721 20913841.938
22.250 1.219
31413.939 6 24478.67421 21906990.555
19.000 0.750
14007.255 3 10914.93121 23795066.898
6.750 0.344
6126.854 5 4774.62121 23032102.422
8.750 0.500
-11095.196 6 -8645.30421 22136095.195
15.250 0.594
1147.547 7 20529215.211
25.750


В MID 38 можно оставить не закоментированными B,L,H. Но мне не это не особо нужно.
Приходится ездить по области и ориетироваться по карте, когда не у кого спросить.

 

Привожу еще одну инструкцию, на топогеодезические работы:

ИНСТРУКЦИЯ
ПО РАЗВИТИЮ СЪЕМОЧНОГО
ОБОСНОВАНИЯ И СЪЕМКЕ
СИТУАЦИИ И РЕЛЬЕФА
С ПРИМЕНЕНИЕМ ГЛОБАЛЬНЫХ
НАВИГАЦИОННЫ Х СПУТНИКОВЫХ
СИСТЕМ ГЛОН АСС И GPS

ГКИНП (ОНТА)- 02 -262 -02

Обязательны д л я исполнения всеми субъектами
геодезической и картографической деятельности

Москва

Ц Н ИИГАи К

2002

 

Промежуточный отчетик по моему нафигатору, пока что только по железячной части.
Я пока собрал одну коробочку с модулем Wonde Proud M4125P на чипе MTK MT3329, пришлось немножко попаять, чтобы обеспечить нужные напряжения и уровни сигналов, но все заработало четко. Пока в NMEA0183.

COM-порт с моими "преобразованиями уровней" TTL - RS-232 работает на кабеле UTP 5 категории длиной 15 метров (мне нужно будет 30 метров) очень уверенно на скорости 57600 бпс. На скорости 115200 данные перестают приниматься от приемника, но сам приемник получает команды без ошибок - возвращение на низкие скорости проходит четко.
В режиме NMEA0183 с частотой обновления данных 5 гц на скорости 38400 с пятью используемыми спутниками загрузка пропускной способности порта составляет примерно 65%.
Я пока прилепил коробочку на карниз балкона, стеной многоэтажки отсечена половина полусферы от оставшейся части довольно много горизонта съедают соседние многоэтаги, тем не менее стандартно ловится этим чипом от 5 до 8 спутников одновременно, при этой затененности погрешность определения координат составляет около 7-15 метров.

Родная версия фирмваре была AXN_1.10 0000 (в документации она обозначена как v 1.1), я перепрошил ту, которую скачал с американского форума AXN_1.30 2389 (v 1.6, про которую написано, что у нее хорошие бинарные данные).
После прошивки заметно изменилось поведение выходных координат - они практически перестали прыгать, как это было у меня на КПК Acer n35 с чипом Sirf II, стали показывать очень стабильно статическую точку, смещаясь за минуту на десяток-два сантиметров.

Собсстно следующий этап - надо делать свою программулину для обмена данными в бинарном режиме и управления этим чипом. Программками для Sirf и для GeoS-1M поток NMEA принимается, но первая прога его принимает в окно "debug" и не использует в работе, а вторая прога работает с ними полноценно. Картографическая программа SAS.Planet нормально принимает эти данные, собстно NMEA стандарт и должен пниниматься нормально.

 

Ладиков Павел

Какова конечная цель ваших экспериментов - получить готовые координаты с частотой 5 герц, чтобы порт работал без сильной загрузки на длинное расстояние ? Тогда вам нужно было купить пару преобразователей уровней для токового интерфейса RS-422.

Токовый интерфейс работает до 100м с высокими baudrate и витая пара для него - мать родная ! Например такие (4.5$ с бесплатной доставкой в Россию):
http://www.ebay.com/itm/RS-232-RS-422-C ... 3f0cb0e142
Но лучше выбрать адапторы подороже т.к. в этих дешевых обычно при вскрытии обнаруживается ручная пайка на коленке. Также есть готовые конвертеры TTL-RS422, т.е. вам ничего паять не надо.

GPS-приемник -> адаптор RS232 (или TTL) to RS422 -> кабель витая пара 30м -> адаптор RS422 to RS232(или TTL) -> компьютер


Итого варианты для передачи данных по последовательному порту, по кабелю на длинное расстояние:

1. Правильный: длинный кабель и передача данных с высоким Baudrate по интерфейсу RS-422; главный плюс - сохраняется стандартный формат данных;
2. Временный: нестандартно длинный кабель (ибо по стандарту RS232 оговорено метров десять-пятнадцать в зависимости от Baudrate), в результате сознательное занижение baudrate (чтобы фронты импульсов не размазывались), как следствие ограничение пропускной способности, как следствие необходимость колхозить с нестандартными прошивками и передавать координаты в сжатом (бинарном) нестандартном формате... И никакой гарантии что связь будет устойчивой когда рядом появятся сильные наводки.

PS: если вы всё-таки надеетесь получить сырые данные из МТК - я вам сразу сказал что не получится.

 

Можно купить преобразователь, а можно спаять из окружающего хлама - что проще то и можно... мне проще и быстрее второе.

Что касается МТК - не получится, закажу другие модули, скажем Геос-1М. На их бинарник даже документация имеется. Сначала конечно надо проверить если там все нужные данные.
Альтернатива какая? Чипы от тримбл - там обвеска нужна, кварц, внешняя антенна. Я не хочу с этим возиться. Посмотрим, главное начать 8)))

 

Ладиков Павел
Что касается МТК - не получится, закажу другие модули, скажем Геос-1М. На их бинарник даже документация имеется. Сначала конечно надо проверить если там все нужные данные.
Альтернатива какая?

Посмотри страничку: http://homepage2.nifty.com/k8/gps/, программу MTK GPS Logger download Utility. На сайте Устинова нашел: http:/ ustinov.fr/forum/viewforum.php?f=49.