Files
gps/soc/software/gps_measurement_python/output/DOPPLER_ESKF_ANALYSIS.md
T

6.4 KiB
Raw Blame History

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

  • Nominal sentetik model ham Doppler'in sabit pre-IIR gecikmesini önlediğini gösterir; fakat Genesys2 kart-kalibreli noise regresyonunda tam ham yol fazla gürültülüdür. Production ana yolu: hareket-adaptif Doppler -> bandwidth-aware sigma -> kanal validity/outlier kontrolü -> 5 Hz robust velocity WLS + gerçek covariance -> adapter tabanları -> ESKF.
  • ESKF yalnız 3D aggregate velocity gördüğü için tek uydu hatasını sonradan teşhis edemez. Per-satellite robust gate/FDE WLS öncesinde kalmalıdır.
  • Ayrı sabit alpha=0.05 yol PPS drift predictor ve standalone sakin-hız kalite metriği için tutulur; ham snapshot tanısal/offline analiz için korunur.
  • Production adaptif IIR sakin/hareketli/yüksek-ivme için alpha=0.05/0.20/0.40 seçer. Alpha büyüdükçe EWMA noise gain'i WLS sigma'sına yansıtılır; böylece FDE ve ESKF covariance bant genişliğini bilir.

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.