راینکس (RINEX) چیست؟

در رشته ژئودزی، پسوند فایلی با نام راینکس (RINEX) که مخفف Receiver Independent Exchange Format به معنای “فرمت جا به جایی مستقل گیرنده” می باشد، برای جا به جایی داده های سیستم ناوبری ماهواره ها (satellite navigation system) به صورت خام طراحی شده است. این فرمت اجازه پس پردازش را برای رسیدن به دقت هرچه بیتشر به کاربر می دهد. این امر با برازش دادن مدل های دقیق اتمسفری در زمان مشاهدات گیرنده امکان پذیر خواهد بود. خروجی نهایی یک گیرنده ماهواره ای نقشه برداری موقعیت آن، سرعت آن و سایر پارامتر های فیزکی اندازه گیری است. این نتیجه، از محسابات داده های ماهواره های مختلف موقعیت یابی از منظومه های مختلف بدست می آید. در بسیاری از موارد ذخیره سازی این داده ها برای استفاده های آتی بسیار سود آور خواهد بود. راینکس (RINEX) یک فرمت استاندارد برای مدیریت و دسترسی های آتی به اندازه گیری های تولید شده توسط گیرنده است که سبب می گردد تا کاربر بتواند با استفاده از آن به پردازش به صورت آفلاین بپردازد.

نسخه های مختلف راینکس (RINEX):

راینکس (RINEX) در گذر زمان نسبت به داده های ماهواره های جدید و مشاهدات آن ها تکامل یافته است. اولین نسخه راینکس (RINEX) در سال 1990 ساخته شد و در سال 1993 نسخه 2 آن به صورت رسمی راه اندازی گردید.  این نسخه نیز بارها مورد بازبینی مجدد قرار گرفت. راینکس (RINEX) در خود داده هایی مرتبط با شبه فاصله ها (pseudorange)، فاز حامل (carrier-phase)، داپلر (Doppler) و میزان سیگنال به نویز (SNR) ماهواره های جی پی اس (GPS)، گلوناس (GLONASS)، بیدو (BeiDou)، گالیله (Galileo) و همچنین داده های EGNOS و SBAS و QZSS را به همراه دارد. راینکس (RINEX) نسخه 3.02 در سال 2013 با تکمیل داده های جی پی اس (GPS) و گالیله (Galileo) راه اندازی گردید. در حال حاضر تا سال 2020 آخرین نسخه راینکس (RINEX)، نسخه 3.05 می باشد.

انواع فایل راینکس (RINEX):

داده های خام ماهواره ها به صورت باینری ارسال می گردد و در نهایت برای فهم بهتر نرم افزار و کاربران به فرمت راینکس (RINEX) در قالب کد گذاری ASCII تبدیل می شوند. فرمت راینکس (RINEX) شامل سه نوع فایل ASCII به شرح زیر است: فایل مشاهدات شبه فاصله کد و فاز موج حامل (o.)، فایل شامل اطلاعات ناوبری مداری ماهواره‌ها (n.) و فایل شامل اطلاعات اتمسفری و هواشناسی مانند فشار، دما و رطوبت (m.). از سری فوق مهمترین فایل در بحث پس پردازش برای کاربران نقشه برداری فایل مشاهدات شبه فاصله کد و فاز موج حامل (o.) می باشد. در ادامه به صورت خلاصه به شرح محتویات این فایل و سایر فایل ها پرادخته خواهد شد.

فایل مشاهدات شبه فاصله کد و فاز موج حامل (RINEX):

هر فایل مشاهداتی راینکس (RINEX) شامل دو قسمت Header و Data است. در شکل زیر، یک نمونه فایل مشاهداتی راینکس (RINEX) نسخه 2.10 مشاهده می‌شود. در بخش Header اطلاعاتی همچون فرمت فایل، نوع فایل، نام شرکت تولید کننده، تاریخ مشاهدات، نوع و تعداد آنتن‌ها، نوع گیرنده، مختصات تقریبی ایستگاه، تعداد و نوع مشاهدات، زمان ثبت اولین و آخرین مشاهده وجود دارد. پایان این بخش با عبارت END OF HEADER مشخص شده است. در بخش Data فایل مشاهدات راینکس (RINEX) سه مقدار اصلی در مشاهدات جی ان اس اس (GNSS) وجود دارد: مشاهده زمان، مشاهده شبه فاصله کد و مشاهده فاز موج حامل. در ابتدای بخش Data تاریخ و زمان هر اپک و تعداد ماهواره‌ها ثبت شده است. اگر این تعداد از 12 بیشتر باشد نام ماهواره‌ها در دو خط نوشته شده، در غیر اینصورت در یک خط نوشته می شوند. بعد از آن برای هر ماهواره، مشاهدات در دو خط ثبت می‌گردند.

فایل شامل اطلاعات ناوبری مداری ماهواره‌ها (RINEX):

فایل ناوبری شامل اطلاعات مداری ماهواره‌ها است. المان‌های کپلری در هر اپک، جهت محاسبه مختصات ماهواره‌ها، در این فایل موجود است. بخش Header نوع نسخه فایل راینکس (RINEX)، شامل ساعت و تاریخ و آفست ساعت و همچنین پارامتر‌هایی به منظور محاسبه خطای یونسفر است. جهت محاسبه خطای ساعت ماهواره از سه ضریب در سطر اول هر اپک (پس از پارامترهای تاریخ و ساعت)، بعد از تاریخ و زمان آن، استفاده می‌شود.

فایل شامل اطلاعات اتمسفری و هواشناسی مانند فشار، دما و رطوبت (RINEX):

در این فایل برخی پارامترهای اتمسفری و هواشناسی از جمله فشار، دمای خشک، رطوبت نسبی، تأخیر مسیر قائم تر، تأخیر مسیر قائم خشک و تأخیر مسیر قائم کلی وجود دارد.

نام گذاری فایل راینکس (RINEX):

برای درک بهتر نحوه نام گذاری فایل راینکس به یک مثال دقت کنید: ALGO00CAN_R_20121601000_01H_01S_MO.rnx. ALGO00CAN بیانگر نام ایستگاه دائم ALGO که در کشور کانادا قرار دارد می باشد. 00 نیز شماره مارکر و گیرنده در آن ایستگاه است. R بیانگر این است که این اطلاعات از طریق گیرنده جمع آوری شده است. اگر S بود یعنی از طریق Stream ارسال شده است. اگر U بود یعنی ناشناخته است و منبع جمع آوری اطلاعات مشخص نیست. 20121601000 بیانگر تاریخ این فایل است. 2012 شماره سال، 160 تعداد روز از سال، 10 مربوط ساعت و 00 بیانگر دقیقه می باشند. 01H بیانگر مدت زمان فایل می باشد. مثلا در اینجا طول مشاهدات یک ساعت می باشد. 01S فرکانس مشاهدات یا همان فاصله زمانی مشاهدات را نشان می دهد. دراین مثال، مشاهدات با فاصله زمانی 1 ثانیه جمع آوری شده اند. MO بیانگر نوع مشاهدات است. در اینجا MO مخفف Mixed Observation  می باشد. نوع دیگر این مشاهدات عبارتند از: GO = فایل مشاهداتی GPS، RO = فایل مشاهداتی GLONASS، EO = فایل مشاهداتی Galileo، JO = فایل مشاهداتی QZSS، CO = فایل مشاهداتی BDS، IO = فایل مشاهداتی IRNSS، SO = فایل مشاهداتی SBAS، MO = فایل مشاهداتی چندین سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای Mixed Observation، GN = فایل ناوبری GPS، RN = فایل ناوبری GLONASS، EN = فایل ناوبری Galileo، JN = فایل ناوبری QZSS، CN = فایل ناوبری BDS، IN = فایل ناوبری IRNSS، SN = فایل ناوبری SBAS، MN = فایل ناوبری تمامی سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای، MM = فایل مشاهدات اتمسفری، rnx فرمت فایل می باشد. در این مثال فرمت فایل، RINEX است. نوع دیگری از فرمت وجود دارد به نام Hatanaka که فشرده شده ی فرمت راینکس معمولی است و با فرمت crx ارائه می شود. گاهی اوقات برای فشرده سازی از نرم افزارهایی نظیر gzip استفاده میکنند. اگر در آخر فایل، پسوند gz را مشاهده کردید باید با استفاده از نرم افزارهایی نظیر winrar و یا winzip فایل را از حالت فشرده خارج کنید.  بدیهی است این نوع فشرده سازی کاملا متفاوت با فشرده سازی Hatanaka است. در مورد این فرمت و نحوه تبدیل به راینکس معمولی در نوشته های بعدی اشاره خواهم کرد. اطلاعات بخش نام گذاری فایل راینکس برگرفته از وبسایت ایران ژئودزی می باشد.