onur/gps
0
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity

feat(gps): split Doppler paths for ESKF and PPS

Browse Source
This commit is contained in:
onur
2026-07-26 01:59:08 +03:00
parent 49b8609bb4
commit 23650be635
35 changed files with 3884 additions and 82 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files
soc/software/gps_measurement_python/output/DOPPLER_ESKF_ANALYSIS.md
+65
View File
@@ -0,0 +1,65 @@
# Doppler WLS -> ESKF model sonuçları
Monte Carlo seed sayısı: `20`; ilk 5 saniye RMS metriklerinden çıkarıldı.
50 Hz tracking, önceki `alpha=0.05` Doppler IIR, 5 Hz dört-state velocity WLS, fusion adapter'ın `2/2/3 m/s` ENU sigma tabanları, TDK profiliyle 100 Hz IMU propagation ve 3-DOF `%99.9` NIS kapısı modellenmiştir.
## Sonuç tablosu
| Senaryo | Yol | ESKF RMS (m/s) | Dynamic RMS | WLS RMS | Accept (%) | 95% cov. (%) | Exclude (%) |
|---|---|---:|---:|---:|---:|---:|---:|
| steady_cruise | Önceki sabit IIR | 0.182 | - | 0.068 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| steady_cruise | Ham Doppler + ESKF | 0.190 | - | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| steady_cruise | Adaptif IIR + ESKF | 0.182 | - | 0.068 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| steady_cruise | Ham + robust WLS + ESKF | 0.190 | - | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| airliner_maneuver | Önceki sabit IIR | 0.416 | 0.438 | 0.440 | 100.0 | 99.7 | 0.0 |
| airliner_maneuver | Ham Doppler + ESKF | 0.190 | 0.179 | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| airliner_maneuver | Adaptif IIR + ESKF | 0.194 | 0.189 | 0.135 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| airliner_maneuver | Ham + robust WLS + ESKF | 0.190 | 0.179 | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| aggressive_maneuver | Önceki sabit IIR | 0.942 | 0.919 | 1.178 | 100.0 | 55.9 | 0.0 |
| aggressive_maneuver | Ham Doppler + ESKF | 0.190 | 0.186 | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| aggressive_maneuver | Adaptif IIR + ESKF | 0.200 | 0.197 | 0.171 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| aggressive_maneuver | Ham + robust WLS + ESKF | 0.190 | 0.186 | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| low_cn0_airliner | Önceki sabit IIR | 0.419 | 0.443 | 0.485 | 100.0 | 99.7 | 0.0 |
| low_cn0_airliner | Ham Doppler + ESKF | 0.251 | 0.242 | 1.317 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| low_cn0_airliner | Adaptif IIR + ESKF | 0.206 | 0.203 | 0.338 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| low_cn0_airliner | Ham + robust WLS + ESKF | 0.251 | 0.242 | 1.317 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| single_satellite_outliers | Önceki sabit IIR | 0.495 | 0.478 | 1.146 | 100.0 | 97.7 | 0.0 |
| single_satellite_outliers | Ham Doppler + ESKF | 0.257 | 0.229 | 1.451 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| single_satellite_outliers | Adaptif IIR + ESKF | 0.356 | 0.312 | 1.154 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| single_satellite_outliers | Ham + robust WLS + ESKF | 0.191 | 0.179 | 0.418 | 100.0 | 100.0 | 2.9 |
| clock_drift_steps | Önceki sabit IIR | 0.416 | 0.438 | 0.440 | 100.0 | 99.7 | 0.0 |
| clock_drift_steps | Ham Doppler + ESKF | 0.190 | 0.179 | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| clock_drift_steps | Adaptif IIR + ESKF | 0.194 | 0.189 | 0.135 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| clock_drift_steps | Ham + robust WLS + ESKF | 0.190 | 0.179 | 0.416 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| gps_gap_recovery | Önceki sabit IIR | 0.397 | 0.413 | 0.431 | 100.0 | 99.9 | 0.0 |
| gps_gap_recovery | Ham Doppler + ESKF | 0.208 | 0.192 | 0.417 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| gps_gap_recovery | Adaptif IIR + ESKF | 0.208 | 0.197 | 0.129 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| gps_gap_recovery | Ham + robust WLS + ESKF | 0.208 | 0.192 | 0.417 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| mixed_flight_faults | Önceki sabit IIR | 0.940 | 0.913 | 1.515 | 100.0 | 60.4 | 0.0 |
| mixed_flight_faults | Ham Doppler + ESKF | 0.224 | 0.209 | 1.498 | 100.0 | 100.0 | 0.0 |
| mixed_flight_faults | Adaptif IIR + ESKF | 0.295 | 0.275 | 0.838 | 100.0 | 99.9 | 0.0 |
| mixed_flight_faults | Ham + robust WLS + ESKF | 0.221 | 0.206 | 1.013 | 100.0 | 100.0 | 1.9 |
## Bulgular
- Sabit hızda pre-IIR ESKF RMS'i `0.182` m/s, ham yol `0.190` m/s. Yani pre-IIR sakin durumda daha düzgün çıktı veriyor; ESKF ham gürültüyü zaten `0.416` m/s WLS RMS'ten bu seviyeye indiriyor.
- Airliner manevrasında sabit IIR `0.416` m/s ve `%0.0` NIS ret oranı verirken ham yol `0.190` m/s ve `%0.0` ret verdi. Konservatif adapter tabanları rejection'ı sınırlasa bile covariance'ın temsil etmediği IIR gecikmesi fused velocity'de dinamik hata bırakır.
- Düşük C/N0 manevrasında sabit/ham/adaptif RMS sırasıyla `0.419`, `0.251`, `0.206` m/s oldu. Adaptif yol bu sentetik koşulda gürültü/gecikme uzlaşmasını sağladı; gerçek eşikler kart verisi ister.
- Tek uydu burst'ünde raw WLS RMS `1.451` m/s, robust leave-one-out ile `0.418` m/s. ESKF son RMS farkı daha küçük; çünkü mevcut residual covariance inflation aggregate hatayı zaten zayıflatıyor. Robust kapı yine de hatalı kanalı bütün epoch'u reddetmeden ayırır.
- Common clock-drift step raw velocity RMS'ini bozmadı; clock-drift state RMS'i `0.269` m/s. Dördüncü WLS bilinmeyeni ortak frekans hatasını üç hız bileşeninden ayırıyor.
## Mimari kararı
- ESKF açıkken uygulanan ana yol: 20 ms ham Doppler snapshot -> kanal validity/outlier kontrolü -> 5 Hz robust velocity WLS + gerçek covariance -> adapter tabanları -> ESKF. Sabit `alpha=0.05` temporal IIR yalnız PPS drift-predictor yolunda kalır.
- ESKF yalnız 3D aggregate velocity gördüğü için tek uydu hatasını sonradan teşhis edemez. Per-satellite robust gate/FDE WLS öncesinde kalmalıdır.
- Standalone GPS speed, PPS aiding veya ESKF kapalı build için ayrı, yavaş filtrelenmiş Doppler çıktısı tutulabilir. Aynı filtered değeri hem code aiding hem ESKF velocity için kullanmak uygun değildir.
- Adaptif IIR mümkündür; modelde C/N0 sakin-state alpha'sını, düşük geçiren IMU navigation acceleration ise dynamic alpha'yı seçer. Ancak ESKF'li ana yol için ham ölçüm daha sade ve gecikmesizdir.
## Model sınırları
- Sonuçlar sentetik hata büyüklüklerine koşulludur; kartta yüzde kazanç iddiası değildir.
- Uydu geometrisi sabit sekiz-kanal local LOS modelidir. Satellite velocity/clock düzeltmelerinin doğru yapıldığı varsayılmıştır.
- ESKF, bu soruya etki eden `[velocity, accel-bias]` alt sistemine indirgenmiştir; attitude, lever-arm ve tam position cross-covariance modellenmemiştir.
- Tam firmware'deki position update'in velocity/accel-bias cross-covariance üzerinden sağlayabileceği kısmi recovery bu azaltılmış modelde yoktur. Bu nedenle uzun NIS-ret zincirinin mutlak büyüklüğü değil, pre-IIR'in gecikme ve ret mekanizması karar girdisidir.
- Carrier loop gürültüsü C/N0 sigma yasasıyla üretilmiştir. Gerçek correlation, oscillator phase noise ve cycle slip dağılımları kart loguyla kalibre edilmelidir.
- Robust WLS'nin `3.5 sigma`, en az altı uydu ve bütün tek-kanal leave-one-out seçimi C implementasyonuyla aynıdır. RTL değişmez; raw/filtered ayrımı firmware'dedir.