RINEX 3چندمنظومهکدهای مشاهداتیپس‌پردازشحدود ۱۵ دقیقه مطالعه

فرمت RINEX 3.xراهنمای کامل ساختار چندمنظومه‌ای با مثال

همه‌چیز درباره RINEX نسخه ۳ — فرمت استاندارد ذخیره مشاهدات و ناوبری چند‌منظومه‌ای GNSS. از کدهای مشاهداتی سه‌کاراکتری تا فایل ناوبری ترکیبی و تغییرات نسخه‌های مختلف.

۱چرا RINEX 3 ایجاد شد؟

فرمت RINEX 2.x در دهه ۱۹۸۰ و ۹۰ طراحی شد — زمانی که عملاً فقط GPS وجود داشت و GLONASS تازه به‌صورت محدود در دسترس بود. این فرمت با پیش‌فرض دو منظومه طراحی شده بود و محدودیت‌های ساختاری جدی داشت:

•فقط GPS و GLONASS: هیچ راهی برای ذخیره مشاهدات Galileo، BeiDou، QZSS یا IRNSS وجود نداشت.
•کدهای مشاهداتی محدود: کدهایی مثل L1, L2, P1, P2, C1 تعداد محدودی سیگنال را پوشش می‌دادند و برای سیگنال‌های مدرن (مثل L5، E5a، B2a) جایی نبود.
•ابهام در تعریف کدها: مثلاً C1 در RINEX 2 هم به C/A و هم به L1C می‌توانست اشاره کند — وابسته به گیرنده.
•محدودیت در تعداد نوع مشاهده: RINEX 2 حداکثر از تعداد محدودی نوع مشاهده در یک خط پشتیبانی می‌کرد.

با ظهور Galileo (اروپا)، BeiDou (چین)، QZSS (ژاپن) و IRNSS/NavIC (هند)، نیاز به یک فرمت جامع و توسعه‌پذیر احساس شد. RINEX 3.0 در سال ۲۰۰۷ توسط IGS معرفی شد تا تمام منظومه‌ها و سیگنال‌های موجود و آینده را پوشش دهد.

خلاصه مشکل:

RINEX 2 برای دنیای تک‌منظومه‌ای (GPS) طراحی شده بود. با ورود ۶+ منظومه و ده‌ها سیگنال جدید، فرمت قدیمی دیگر جوابگو نبود. RINEX 3 از پایه برای دنیای چندمنظومه‌ای (Multi-GNSS) ساخته شد.

۲تفاوت‌های کلیدی با RINEX 2

RINEX 3 یک بازطراحی اساسی است، نه صرفاً یک به‌روزرسانی جزئی. مهم‌ترین تفاوت‌ها:

سیستم کدگذاری مشاهدات (سه‌کاراکتری)

در RINEX 2 کدهایی مثل L1, L2, P1, C1 استفاده می‌شد. در RINEX 3 هر کد مشاهداتی سه کاراکتر دارد:

Format: [Type][Band][Attribute]
Example: C1C  →  C=Pseudorange, 1=L1 band, C=C/A tracking
         L2W  →  L=Phase, 2=L2 band, W=Z-tracking (semicodeless)

این سیستم یکتا و بدون ابهام است — هر کد دقیقاً یک نوع مشاهده روی یک سیگنال مشخص را توصیف می‌کند.

شناسه‌های منظومه (System Identifiers)

شناسه	منظومه	مثال شناسه ماهواره
G	GPS (آمریکا)	G01, G12, G32
R	GLONASS (روسیه)	R01, R24
E	Galileo (اروپا)	E01, E36
C	BeiDou (چین)	C01, C46
J	QZSS (ژاپن)	J01, J07
I	IRNSS/NavIC (هند)	I01, I09
S	SBAS	S20, S38

قرارداد نام‌گذاری فایل (Long Name)

RINEX 2 از نام کوتاه ۸.۳ استفاده می‌کرد (TEHN0010.24O). RINEX 3 نام‌گذاری بلند و توصیفی معرفی کرد:

TEHN00IRN_R_20240010000_01D_30S_MO.rnx
|||||||||| | |||||||||||| ||| ||| ||
SSSSNNNNCC D YYYYDDDHHMM DUR RAT TT
  |   |  |      |          |   |  |
  |   |  |      |          |   |  Type: MO=Mixed Obs
  |   |  |      |          |   Rate: 30S=30sec
  |   |  |      |          Duration: 01D=1day
  |   |  |      Start time
  |   |  Country code (IRN=Iran)
  |   Monument number
  Station name (4 char)

فایل مشاهداتی ترکیبی (Mixed Observation)

در RINEX 2 باید فایل‌های جداگانه برای GPS و GLONASS داشتید. در RINEX 3 یک فایل Mixed Observation تمام منظومه‌ها را در کنار هم ذخیره می‌کند. نوع مشاهدات هر منظومه به‌طور مستقل در هدر تعریف می‌شود.

ویژگی	RINEX 2.x	RINEX 3.x
منظومه‌ها	GPS + GLONASS	GPS + GLO + GAL + BDS + QZSS + IRNSS + SBAS
کد مشاهده	2 char: L1, P2, C1	3 char: C1C, L2W, C5Q
تعریف مشاهدات	یکسان برای همه منظومه‌ها	مستقل برای هر منظومه
نام فایل	SSSS0010.24O	SSSSNNNNCC_R_YYYY...MO.rnx
فایل ناوبری	جدا: .xxN (GPS), .xxG (GLO)	ترکیبی: .xxP یا _MN.rnx
شناسه ماهواره	PRN number only	G01, R24, E05, C19, ...

۳کدهای مشاهداتی جدید

سیستم نام‌گذاری RINEX 3 بسیار نظام‌مند است. هر کد مشاهداتی از سه کاراکتر تشکیل شده:

[Type][Band][Tracking Mode]

Type (1st char):
  C = Code / Pseudorange (meters)
  L = Phase (cycles)
  D = Doppler (Hz)
  S = Signal Strength / SNR (dB-Hz)

Band (2nd char):
  1 = L1 / E1 / B1    (1575.42 MHz)
  2 = L2 / B1-2       (1227.60 MHz)
  5 = L5 / E5a / B2a  (1176.45 MHz)
  6 = E6 / B3         (1278.75 MHz)
  7 = E5b / B2b       (1207.14 MHz)
  8 = E5(a+b) / B2(a+b) (1191.795 MHz)

Tracking Mode (3rd char):
  C = C/A code or C-channel
  S = L2C(M+L), L1C(D+P)
  L = L2C(L)
  X = B+C combined, or codeless
  P = P code (or pilot)
  W = Z-tracking (semicodeless)
  Y = Y code
  M = M code
  N = codeless
  Q = Galileo Q-channel (pilot)
  I = Galileo I-channel (data)
  A, B, Z = other GLONASS/BeiDou codes

نوع مشاهده (کاراکتر اول)

کد	نوع	واحد	توضیح
C	Pseudorange (شبه‌فاصله)	متر	فاصله اندازه‌گیری‌شده از کد
L	Carrier Phase (فاز حامل)	سیکل	مشاهده فاز — اساس RTK و PPK
D	Doppler	هرتز	شیفت فرکانسی — محاسبه سرعت
S	Signal Strength (قدرت سیگنال)	dB-Hz	نسبت سیگنال به نویز — کنترل کیفیت

مثال‌های کاربردی برای هر منظومه

منظومه	کدهای رایج	توضیح
GPS	C1C, L1C, C2W, L2W, C5Q, L5Q	C1C: شبه‌فاصله L1 C/A، L2W: فاز L2 semicodeless، C5Q: شبه‌فاصله L5 pilot
GLONASS	C1C, L1C, C2P, L2P, C3Q, L3Q	C1C: شبه‌فاصله G1 C/A، C2P: شبه‌فاصله G2 P-code، C3Q: سیگنال جدید G3
Galileo	C1C, L1C, C5Q, L5Q, C7Q, L7Q, C8Q, L8Q	C1C: شبه‌فاصله E1، C5Q: E5a pilot، C7Q: E5b pilot، C8Q: E5 AltBOC
BeiDou	C2I, L2I, C7I, L7I, C1X, L1X, C5P, L5P	C2I: شبه‌فاصله B1I، C7I: B2I، C1X: B1C جدید، C5P: B2a pilot

نکته مهم:

معنای باند (کاراکتر دوم) به منظومه بستگی دارد. مثلاً باند 7 برای Galileo یعنی E5b و برای BeiDou یعنی B2I. اما فرکانس واقعی هر دو 1207.14 MHz است. جدول کامل تناظر باندها در سند استاندارد RINEX 3 موجود است.

۴ساختار هدر و مشاهدات

فایل مشاهداتی RINEX 3 از دو بخش تشکیل شده: هدر (Header) و بخش داده (Data). هدر با END OF HEADER پایان می‌یابد.

نمونه هدر RINEX 3.04

     3.04           OBSERVATION DATA    M: Mixed            RINEX VERSION / TYPE
gfzrnx              GFZ                 20240101 003000 UTC PGM / RUN BY / DATE
TEHN                                                        MARKER NAME
20001M001                                                   MARKER NUMBER
                    National Cartographic Center             OBSERVER / AGENCY
0001                LEICA GR30          4.02/6.521          REC # / TYPE / VERS
0001                LEIAR25.R4      LEIT                    ANT # / TYPE
  3778832.2620   4394132.3790   3418016.8810                APPROX POSITION XYZ
        0.0000        0.0000        0.0000                  ANTENNA: DELTA H/E/N
G    8 C1C L1C C2W L2W C5Q L5Q S1C S2W                     SYS / # / OBS TYPES
R    6 C1C L1C C2P L2P S1C S2P                              SYS / # / OBS TYPES
E    8 C1C L1C C5Q L5Q C7Q L7Q S1C S5Q                     SYS / # / OBS TYPES
C    6 C2I L2I C7I L7I S2I S7I                              SYS / # / OBS TYPES
 R01  1 R02  2 R03  3 R04  4 R05  5 R06  6 R07  7 R08  8   GLONASS SLOT / FRQ #
 R09 -7 R10 -1 R11  0 R12 -4 R13 -2 R14 -7 R15  0 R16 -1  GLONASS SLOT / FRQ #
                                                            END OF HEADER

توضیح فیلدهای جدید هدر

•SYS / # / OBS TYPES: مهم‌ترین تغییر نسبت به RINEX 2. برای هر منظومه به‌طور جداگانه تعریف می‌شود. مثلاً خط G 8 C1C L1C ... یعنی ۸ نوع مشاهده برای GPS.
•GLONASS SLOT / FRQ #: چون GLONASS از FDMA استفاده می‌کند، شماره فرکانس هر ماهواره باید مشخص شود. مثلاً R01 1 یعنی ماهواره R01 فرکانس شماره +1 را دارد.
•M: Mixed: نوع فایل ترکیبی — شامل مشاهدات تمام منظومه‌ها.

نمونه اپوک مشاهداتی

هر اپوک با یک خط Epoch Header شروع می‌شود و سپس مشاهدات هر ماهواره در خطوط بعدی:

> 2024 01 01 00 00  0.0000000  0 12
G05  23456789.123 7  123456789.12345 7  24567890.234 7  130567890.23456 7  24567890.123 7  130567890.12345 7   45.200   38.400
G12  22345678.901 8  117345678.90123 8  23456789.012 8  122456789.01234 8  23012345.678 8  121012345.67890 8   47.800   41.200
R03  23678901.234 6  126789012.34567 6  23901234.567 6  098901234.56789 6   42.100   35.800
R17  24012345.678 5  128456789.01234 5  24234567.890 5  099890123.45678 5   38.900   32.400
E02  25123456.789 8  132123456.78901 8  26234567.890 8  138234567.89012 8  26123456.789 8  137123456.78901 8   49.200   46.100
E11  24890123.456 7  130890123.45678 7  25901234.567 7  136901234.56789 7  25890123.456 7  135890123.45678 7   46.800   43.500
C06  38012345.678 6  199012345.67890 6  37234567.890 6  193234567.89012 6   40.100   37.200
C14  37890123.456 7  198890123.45678 7  37012345.678 7  192012345.67890 7   43.600   39.800
G20  24123456.789 7  126789012.34567 7  25234567.890 7  131234567.89012 7  25012345.678 7  130012345.67890 7   44.300   37.900
E24  25567890.123 7  134567890.12345 7  26678901.234 7  140678901.23456 7  26567890.123 7  139567890.12345 7   45.600   42.300
R08  23890123.456 6  127890123.45678 6  24112345.678 6  099112345.67890 6   41.200   34.900
C21  37678901.234 6  197678901.23456 6  36890123.456 6  191890123.45678 6   39.400   36.100

•خط اپوک با > شروع می‌شود (در RINEX 2 فرمت متفاوت بود).
•عدد 0 بعد از زمان نشان‌دهنده epoch flag (0 = OK) و 12 تعداد ماهواره‌هاست.
•هر خط داده با شناسه ماهواره (مثل G05، E02، C06) شروع می‌شود.
•ترتیب مقادیر مطابق ترتیب کدهای تعریف‌شده در هدر (SYS / # / OBS TYPES) است.
•عدد بعد از هر مقدار (مثلاً 7) نشانگر Signal Strength Indicator است (1-9، بالاتر = بهتر).

۵فایل ناوبری چندمنظومه‌ای

یکی از مهم‌ترین تغییرات RINEX 3، فایل ناوبری ترکیبی (Combined/Mixed Navigation) است. در RINEX 2 باید فایل‌های جداگانه‌ای برای هر منظومه داشتید (.xxN برای GPS، .xxG برای GLONASS). در RINEX 3 همه در یک فایل .xxP یا _MN.rnx ذخیره می‌شوند.

ساختار رکورد ناوبری هر منظومه

هر منظومه پارامترهای مداری متفاوتی دارد. فرمت رکورد ناوبری بسته به حرف شناسه منظومه تغییر می‌کند:

منظومه	تعداد خطوط	پارامترهای کلیدی
GPS (G)	8 خط (SV + 7 خط داده)	پارامترهای کپلری، ضرایب ساعت، IODE, IODC, accuracy, health, TGD
GLONASS (R)	4 خط (SV + 3 خط داده)	موقعیت و سرعت X/Y/Z، شتاب، فرکانس شماره، health, age
Galileo (E)	8 خط (SV + 7 خط داده)	مشابه GPS + BGD E5a/E1, BGD E5b/E1, SISA, data source
BeiDou (C)	8 خط (SV + 7 خط داده)	مشابه GPS + TGD1, TGD2, IODC خاص BDS, AODE

نمونه رکورد ناوبری GPS

G05 2024 01 01 00 00 00 -.123456789012D-03 -.227373675443D-11  .000000000000D+00
      .730000000000D+02 -.118750000000D+02  .459867895432D-08  .267890123456D+01
     -.596046447754D-07  .678901234568D-02  .109896063805D-04  .515365611267D+04
      .000000000000D+05 -.186264514923D-06  .309678901234D+01 -.558793544770D-07
      .960987654321D+00  .184562500000D+03 -.278901234568D+01 -.806789012345D-08
     -.329876543210D-09  .100000000000D+01  .229700000000D+04  .000000000000D+00
      .200000000000D+01  .000000000000D+00 -.512227416039D-08  .730000000000D+02
      .000000000000D+05  .400000000000D+01

نمونه رکورد ناوبری GLONASS

R03 2024 01 01 00 15 00 -.234567890123D-04  .000000000000D+00  .540000000000D+04
      .123456789012D+05 -.123456789012D+01  .000000000000D+00  .000000000000D+00
     -.234567890123D+05  .234567890123D+01  .000000000000D+00  .200000000000D+01
      .345678901234D+05 -.345678901234D+01  .000000000000D+00  .000000000000D+00

تفاوت مهم GLONASS:

رکورد ناوبری GLONASS بر خلاف سایر منظومه‌ها از مختصات کارتزین (X, Y, Z) و سرعت استفاده می‌کند (نه پارامترهای کپلری). این به دلیل تفاوت در سیستم پخش افمریس GLONASS است که از حل عددی معادلات حرکت استفاده می‌کند.

۶نسخه‌ها و RINEX 4

RINEX 3 از زمان معرفی اولیه چندین بار به‌روزرسانی شده. هر نسخه ویژگی‌ها و سیگنال‌های جدیدی اضافه کرده:

نسخه	سال	تغییرات اصلی
3.02	۲۰۱۳	پشتیبانی BeiDou و QZSS، اصلاح کدهای مشاهداتی Galileo
3.03	۲۰۱۵	اضافه شدن IRNSS/NavIC (شناسه I)، بهبود تعاریف سیگنال BeiDou
3.04	۲۰۱۸	پشتیبانی سیگنال‌های BeiDou-3 (B1C, B2a, B2b)، کدهای جدید GLONASS CDMA (L3)، اصلاح نام‌گذاری فایل بلند
3.05	۲۰۲۰	کدهای جدید QZSS (L6)، بهبود IRNSS، اصلاحات جزئی و رفع ابهامات

پیش‌نمایش RINEX 4.00

RINEX 4.00 در سال ۲۰۲۱ توسط IGS معرفی شد و تغییرات اساسی دارد:

•ساختار هدر اصلاح‌شده: ساده‌تر و سازگارتر با پردازش خودکار.
•پشتیبانی از ساعت‌های دقیق‌تر: فرمت زمان با رزولوشن بالاتر برای ساعت‌های اتمی نسل جدید.
•ناوبری بهبودیافته: پشتیبانی بهتر از پیام‌های ناوبری جدید (CNAV, CNAV2, INAV, FNAV).
•سازگاری: فایل‌های RINEX 3 با ابزارهای تبدیل به‌راحتی به RINEX 4 قابل ارتقا هستند.

توجه: در حال حاضر (۲۰۲۴-۲۰۲۵) بیشتر نرم‌افزارها و سرویس‌ها هنوز از RINEX 3.04/3.05 استفاده می‌کنند. مهاجرت به RINEX 4 تدریجی خواهد بود. اگر نرم‌افزار پردازش شما RINEX 4 را نمی‌پذیرد، فعلاً از RINEX 3.04 استفاده کنید.

ابزارهای تبدیل و کار با RINEX

چند ابزار کلیدی برای تبدیل بین نسخه‌ها و فرمت‌ها:

gfzrnx

ابزار رسمی GFZ — قدرتمندترین ابزار برای تبدیل، تقسیم، ترکیب و اعتبارسنجی فایل‌های RINEX 2/3/4. رایگان و چندپلتفرمی.

gfzrnx -finp input_v2.24O -fout output_v3.rnx -vo 3

teqc

ابزار قدیمی UNAVCO — برای RINEX 2 عالی بود اما از RINEX 3.03+ پشتیبانی نمی‌کند. توسعه آن متوقف شده (deprecated).

teqc -R -E -C -J input.24O > output.24O # فقط RINEX 2

convbin (RTKLIB)

ابزار تبدیل RTKLIB — فرمت‌های خام (u-blox, NovAtel, ...) را به RINEX 3 تبدیل می‌کند. رایگان و متن‌باز.

convbin -r ubx -v 3.04 -os input.ubx

نکات عملی

هنگام دانلود داده از ایستگاه‌های IGS یا سرویس‌های ملی، RINEX 3.04 را ترجیح دهید — سازگاری بهتری با نرم‌افزارهای مدرن دارد.

برای تبدیل RINEX 2 به 3، gfzrnx بهترین انتخاب است. teqc را فقط برای فایل‌های RINEX 2 قدیمی استفاده کنید.

اگر گیرنده شما فرمت خام (Raw) خروجی می‌دهد، convbin (از RTKLIB) گزینه مناسبی برای تبدیل به RINEX 3 است.

هنگام تبدیل، دقت کنید که نوع آنتن و مختصات تقریبی در هدر صحیح باشند — این اطلاعات در پس‌پردازش حیاتی‌اند.

برای کنترل کیفیت فایل RINEX، ابزار TEQC Quality Check (فقط RINEX 2) یا Anubis (RINEX 2 و 3) را استفاده کنید.

دانلود منابع

RINEX 3.05 — مشخصات فرمت

مشخصات کامل فرمت RINEX نسخه ۳.۰۵

1.4 MB

دانلود منبع اصلی

RINEX 4.01 — جدیدترین نسخه

1.8 MB