TerraPos快速向导

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1 介绍

1.1 TerraPos能做什么

Ø  紧耦合/松耦合GNSS和IMU数据

Ø  基于PPP或DGNSS处理GNSS数据

Ø  静态和动态GNSS处理

Ø  处理结果（位置轨迹或位置和姿态）能以自定义的数据率和时间间隔导出

导出时可以设置偏移、改正、椭球转换、水准格网和地图投影

1.2 项目（Project）组织

项目有多个子项目组成，子项目可以使用不同的数据，也可使用相同的原始数据，处理总是在子项目中进行。

子项目成功处理以后，设置选项变为只读，要想重新处理一次，有两个办法：

Ø  清除（Clean），删除子项目的处理结果

Ø  克隆（Clone），创建新的子项目，保留原子项目的设置

项目保存在Project-Name.tp_proj的目录下，子项目保存在Subproject-Name.tp_subproj的目录下

1.3 处理结果

在贯导（INS）模式下，结果是地球参考框架下的平台原点和方向，需要注意的是，INS处理输出还牵涉到安装文件（Mount file）中定义的辅助输出对象（CCD照相机，LiDAR，声学换能器）。在仅GNSS模式下，处理结果是地球参考框架下的天线参考点（ARP）的位置

1.4 安装参数（例如偏移）

安装参数包括偏移、IMU和天线类型等，保存在安装文件中（*.mnt）。1个子项目最多有1个安装文件，安装文件编辑器可编辑安装文件，多个子项目可共享1个安装文件，子项目“mount setting”面板可以选择哪个安装文件。在处理过程中，安装文件都是只读的，要想使用1个不同的安装文件，可以在安装文件编辑器中另存1个单独的安装文件，因为安装文件很多情况下是不变的，可重复利用。

     安装文件可以没有，因为在仅GNSS模式下，只需要设置天线类型，而天线类型可以直接在子项目的Setting中设置，无需通过安装文件。

1.5 资源处理

为了易于管理和促进重复利用，频繁使用的文件可以存储在特定的目录中。当设置导出格式时，在资源目录里所有相关格式将出现在下拉列表中。除此之外，还有安装文件（Mount file）、转换文件（transformation）、自定义高程系统、水准格网、天线改正文件等等

资源目录的列表在File/Application setting中编辑，建议尽可能多个资源目录。

辅助资源（不是Terrapos官方发布的）对于某些客户可能有用，从Tools/Download Resources可以很方便的下载，建议这些文件放在一个目录里

2      图形界面（GUI）

Ø  项目不包含设置（子项目包含），所以没有“Save Project”

Ø  子项目、工具、图形、报告等可以点击和拖拽

Ø  图形、编辑器和其他工具会在主菜单栏生成单独的菜单，包含打开和保存命令

Ø  处理后的子项目的设置是只读的，用Clone或Clean可以改变设置并重新处理

2.1处理-通用

File-New Project .输入项目名，用浏览按钮选择为项目选择一个目录，点击Create，按照提示框创建子项目，选择名字，类型（profile）和模式（mode），模式有三种：

TC：GNSS+INS紧耦合

LC：GNSS+INS松耦合（使用已经处理好的GNSS轨迹）

GNSS：仅GNSS，PPP或DGNSS

以TC为例，子项目的类型和模式只能在创建时改变，另外只有通过Clone

Ø  打开子项目的设置框

²  启动通用（General）设置，增加安装文件，如果没有，点击Edit Mount File编辑一个新的

²  GNSS设置，增加Rinex观测数据，点击Download ephemeris下载和增加星历和时钟。如果天线类型定义在安装文件中（推荐方式），进行下一步；否则，选择天线类型信息的来源或者人工输入，来源可能是Rinex文件头、安装文件或人工选择

²  IMU设置，选择你的IMU原始文件和方向文件。IMU原始数据类型、IMU类型和方向文件格式在安装文件定义

²   如果有第2个GNSS天线，Rinex观测文件放在Aux Sensors面板上

2.2处理-PPP

Ø  点击“Play”按钮，显示处理进度条，处理完成后，各种图形和报告自动打开

2.3 处理-DGNSS

参考站（reference station）设置，点击View DGNSS Setup。最方便的方法就是Add using Rinex observation files来创建。选择观测文件，对应的元数据（位置、天线类型和电离层）自动从头文件提取。如果元数据缺失或者不正确，手动更新和纠正。你可以增加多个参考站，实现网络解决方案（多基线）。用多个参考站可以有效改善中长基线的整周模糊度分辨成功率。

在TerraPos中，参考站被认为是支撑传感器，或者说里程计、固定的辅助天线。一个重要的结论：相同框架下的DGNSS计算就是PPP计算（比如ITRF2008，当前历元）。如果参考站的坐标是其他框架比如国家基准，从ITRF到国家基准的转换必须设定。

Ø  点击“PLAY”开始处理，显示处理进度条，处理完成后，各种图形和报告自动打开

2.4导出

导出功能包括：

Ø  导出设置

Ø  自定义高程编辑器：大地水准模型，投影高程等

Ø  转换编辑器

Ø  导出格式编辑，各种自定义的导出格式

Ø  导出传感器外部方向要素，包括方向旋转序列定义，瞄准线改正应用，自定义的导出框架等

Ø  从相同Export中导出多个文件，比如支持多相机安装

设置导出看起来非常复杂，涉及到定义转换、高程系统、偏移、方向改正以及导出格式。对于一个特定的换能器、系统或者测量车辆而言它只需要设置一次，导出本身虽然琐碎，但是为了以后数据集的使用。为了促进重复使用，保存设置有两个级别：

Ø  设置组，存储在单独文件，比如测量转换或导出格式的定义

Ø  完整导出设置，用作重复输出相同文件或导出其它数据集的模板

用Export 工具导出，它有几个面板：

Ø  输入面板（Input），定义导出数据的开始和结束时间的数据

Ø  模式面板（mode），选择导出二进制数据或ASCII数据，还有QC模式和设置

Ø  选择面板（Selection），按照一定的数据更新率或事件导出，如果安装文件包含输出对象（照相机，声学换能器），每个输出对象（或传感器）都会显示在“Output Objects”节点下。另外平台也是作为一个对象。只要对象节点下的Export data复选框打上勾，就会创建一个导出文件。要想导出特定事件，导出对象必须加入事件文件。设置输出文件名，设置事件文件内容（顺序和列数）。一起导出的对象，事件文件格式必须是一样的。

Ø  转换面板（Transformation），用于管理坐标转换和高程系统，坐标转换定义在文件中，用转换编辑器编辑；高程系统定义在高程文件中，用高程编辑器编辑。高程系统编辑器中有多个设置，这些设置不是在高程系统文件中，而是通用的。

Ø  投影面板（Projection），投影和椭球设置，投影仅用于导出格式依赖投影坐标（导出格网坐标，或相对于格网北的方位角）

Ø  输出面板（Output），输出文件目录设置，文件名在Selection面板中设置。

2.5图形（Plots）

通过在图形或处理日志中设置标记（marker）实现不同图形的同步，标记基本上是时间标签，所以不同子项目可以实现同步。任何图形中，通过点击十字按钮进行标记设置。标记可以演航迹以一定时间间隔向前或后退，使用工具条上的前进/后退按钮或者键盘上的向上/向下箭头。

以图像压盖（plot overlay）的方式，多层额外信息可以显示在图形上。额外信息包括照相机曝光时间、地面控制点、处理结果比如周跳和数据缺失。图形压盖工具（plot overlays）用作导入和管理外部信息，通过时间或位置将其连接到图形上。Plot overlay按钮可以设置项目或图像窗口的外部信息层的显示。

3      工具（Tools）

3.1安装文件编辑器（Mount File）

安装文件编辑器设定系统的安装参数，单位是米或度。偏移输入的是对象的笛卡尔坐标值，其框架或者平台的坐标轴的定义是：X轴向前，Y轴向右（右舷），右手坐标系（Z轴向下）

²  通用General，描述和有效期，如果数据集超出有效期，记录中会出现警告信息

²  主GNSS天线（Primary GNSS antenna）设定天线类型和位置，如果评估偏移精度，采用GNSS天线坐标的标准差。处理的时候，可能三个不同的地方都设定了天线类型：安装文件、Rinex头文件和设置框人工输入。在设置框的GNSS面板必须选择使用哪个信息源，因为信息可能冲突。

²  第二GNSS天线，在贯导处理模式中，额外GNSS天线和主天线能增加方向的准确性，在菜单“Mount File”选择“Second GNSS antenna”，将“Second GNSS antenna”节点增加到安装文件中

²  里程计Odometer，在贯导处理模式中，对于陆地车辆而言，可以获取里程计（测距仪DMI）的观测值。设定原始数据文件格式和时间系统，比如轮胎半径，轮胎触地点的坐标

²  贯导（IMU）贯导节点主要设定贯导类型，原始数据文件格式和时间系统，还有在平台框架的位置和方向。旋转角度协调IMU轴与平台轴。旋转角度定义：从IMU到平台，旋转角度绕IMU轴旋转IMU

²  平台稳定（Platform stabilization）在平台稳定节点，平台（包括IMU和辅助设备）是否稳定，如果稳定，可以设定方向（gimbal）数据格式

²  升沉参考点（Heave reference point）TerraPos能计算升沉运动，设置好参考点的位置（通常是船舶重心）

²  输出对象（Output objects）安装文件的对象节点仅用来导出。安装文件定义的输出对象与导出工具的输出对象一一对应。输出对象节点设置其在平台框架中的位置和方向。从平台框架到对象框架有两个步骤：

1．  卡迪纳尔旋转，微观对象框架方向到平台框架

2．  瞄准线旋转，对象方向（从微观到现实）的改正，即瞄准线改正

瞄准线旋转要么是在平台参考框架中（在卡迪纳尔旋转之前），要么在对象框架中（在卡迪纳尔旋转之后）。

对于GNSS/INS处理，有两种典型情形：

1.输出对象和IMU在方向平台（gimbaled platform）中，GNSS天线在载体框架：平台和载体中心与方向中心点一致，但是轴不对齐。到GNSS天线，IMU和输出对象的偏移是方向中心点到天线，IMU到输出对象的矢量。输出对象和IMU位置在平台框架中定义，GNSS天线在载体框架中。平台和载体随时间变化的方向差在方向（gimbal）中

2.输出对象，IMU和GNSS天线在同一个框架中，平台中心就是IMU的中心（IMU的偏移为0,0,0）。输出对象和GNSS的偏移是IMU到输出对象，IMU到天线的矢量。载体和平台框架一致。

3.2地图投影（Map projections）

导出的时候需要投影，使用Ellipsoid and Map projection 工具定义。当前支持UTM，高斯克吕格和Lambert等角圆锥投影。另外，本地中心坐标系统也可以定义，像假投影“pseudo-projection”，为了方便重利用，可以保存在资源目录中。

3.3转换编辑器（Transformation editor）

在下拉列表中增加1个或更多的转换步骤。这些步骤将按顺序执行。一些步骤需要参数输入，一些步骤是先前定义的转换步骤。编辑完之后保存关闭，回到导出工具。转换以.trf存储，为方便重复利用，将其放在资源目录中。

3.4转换工具（Transformation tool）

转换和投影使用坐标转换工具（Transform Coordinates tool）。输入源坐标系统下的坐标，应用转换文件，获得目标系统的坐标。还可以实现不同投影之前的转换。也可以实现文件转换。

如果用DGNSS设置里的坐标作为输入，在输出部分点击右键，拷贝坐标到剪贴板。

3.4高程编辑器（Height editor）

高程系统定义文件以.hgt。每个系统都有1个独立的整数ID。为了在导出中包含高程系统，格式必须有高程导出要素（Position→USER-Height→USER-H）。格式中的ID与高程系统定义的ID一一对应。为了方便重复利用，将其保存在资源目录中。

3.5例子（Example）

导出格式有两个USER-H导出要素，其中一个ID是1，另一个ID是2。导出的时候，高程文件的导出设置中必须包含两个高程系统（ID1和2）。不同高程系统文件（ID1和2）应用于不同的情况。如果没有选择高程文件或者文件中ID1和2都没有定义，导出文件中相应记录将缺失。

高程编辑器还需选择高程模型格网（水准模型、平均海平面或其它）。格网文件必须是.tpg，与椭球高程系统关联。另外，高程可能会平移或缩放。缩放可能是固定比例或导出中地图投影的比例（也许是可变的。参考高程可以是常量或来源于数字高程模型（DEM）。参考高程在导出中设置，不在高程编辑器中。

3.6导出格式编辑器（Export format editor）

导出格式就是将导出要素组合起来。导出格式有3个部分：头、记录和尾，都可以选择导出要素。编辑器有3个部分的面板，和通用面板。页面下半部分预览格式。导出要素通过向右按钮添加。要素的顺序可以拖拽。

导出要素属性可以通过C语言的printf实现。

3.7 格网文件（Grid files）

TerraPos在处理和导出时利用不同格网类型。信息源可能是ASCII码和二进制的规则格网或不规则点云。格网导入工具能将数据转成TerraPos格网数据（* .tpg） 。结果格网文件总是规则的，要么是经纬度或投影坐标。

用户不能直接打开* .tpg，而是用元数据文件。用文件的扩展名表示文件内容，比如*.tpg_geoid或者*.tpg_DEM表示水准格网和数字高程模型。

格网导入模块有1个专用工具（Tools→View and import grids/Edit grid meta-data files）帮助用户处理。

重要提示：如果存在多个格网文件（.tpg），需要为每个格网文件定义1个元数据，否则不能在2.5及以后的版本中使用

新的格网文件处理容许多个格网文件对应一个元数据文件，即支持瓦片。许多外部数据集都是由瓦片（tile）组成，TerraPos可以转换和使用瓦片。

3.8 导航差别（Grid files）

计算不同子项目的导航差别的工具。比较测试轨迹和参考轨迹，在测试轨迹的子项目中存储差别的统计和图形。如果要比较第3方轨迹，使用导入工具（Import Tool，当前支持sbet，cmb和sbtc格式）先导入外部轨迹。

4      命令行接口（CLI）

在处理之前，需下载星历、时钟改正和地球旋转参数。Gnssdownload能根据rinex观测数据自动下载。

Example1：下载命令行

“C:\Program Files (x86)\TerraTec\TerraPos2\gnssdownload”

–RINEX-obs-file V171_20100515_A-tps.10o

命令行可以先写到text文件中（比如cmd.txt），然后应用text文件到TerraPos

Example2 :命令行例子

“C:\Program Files (x86)\TerraTec\TerraPos2\terrapos”

–read-command-file cmd.txt

注意：命令行运行项目和子项目时能覆盖已存在的子项目

cmd.txt包含所需命令行的开关。Example3显示航空数据集的紧耦合GNSS+INS处理

命令行创建的项目可以在GUI中打开，结果文件也能通过命令行导出，使用tpexport，比如Example4 ，使用一个单独命令行文件来执行。

export_cmd.txt包含所需命令行开关

Example3：航空定位的例子

–profile airborne

–mode TC

–mount-file V171.mnt

–project V171_20100515_A

–subproject tc_cli

–RINEX-obs-file V171_20100515_A-tps.10o

–ant-id AERAT2775_41

–SP3-ephemeris COD15836.EPH G

–RINEX-clock-file COD15836.CLK G

–erp-file COD15837.ERP

–IMU-file V171_20100515_A-imu.dat

–gimbal-file V171_20100515_A-gim.dat

–verbosity-threshold 5

Example4：命令行导出

“C:\Program Files (x86)\TerraTec\TerraPos2\tpexport”

–read-command-file export_cmd.txt

Example5：导出

–output-dir .\Results

–mount-file .\V171.mnt

–format C:\resources\TP2\my_format.fmt

–projection UTM 32

–transformation-file C:\resources\TP2\Euref89nor.trf

–event-file-content ToW ID dt attribute Run

–output V171 V171_20100515.txt

–event-file V171 .\events_V171_20100515.txt

–write-setup V171_20100515

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