【RTK22】GPSドップラー解析ツール作り<30kmh以上の実験必要>

円回転ジグで測定した場合、周速が20kmh以下で、遅くて、GPSドップラの精度がでないので、
ロードバイクで、20kmhで測定してみました。(高精度は30kmh以上が必要と言われてます)
ロードバイクで、15分のデータが50Hzなので、5-6分のデータでも1万8千行にもなってしまいます。
EXCELでは、グラフをスクロールできないので、ロードバイク走行のデータを観察できないので、
専用の解析ツールを作りました。
※本グラフでは、未だローパスフィルタがついてないので、汚い波形となってますが、ローパスフィルタを
採用すると、M9Nの波形もF9Pより綺麗な波形に成形できました。
【RTK22】GPSドップラーノイズ対策にLowPassFilterかけた<結構使えそう>

●ソースBITMAPを使ったグラフ解析ツール
ここ1年で、グラフ描画の方式を大きく変更して、測定データは、まとめて巨大なBITMAPに書き込んでしまって
見たい部分だけ切り取って、PictureBoxに表示させる方式を採用してます。
この方式だと、拡大縮小、スクロールが自由なので、測定データ全体から注目する部分を探すことができます。
Excelでは絶対見つけられない、現象も見つけられるので、このツールがないと、RTK解析はすすみません。

現在、ローパスフィルターを仕込んでいるところですので、完成したら、解説記事を備忘録しておきます。
①データログとデータ表
計測システムから、BlueToothでGPSドップラの50Hz補間したデータがF9PとM9Nの2個分同期して
に送信されて、PCのBlueTooth SPPで受信します。ログは、一応できるのですが、未だデバッグ中なので
今回は、TeraTermでBTSPPのデータを受信しました。
ログのファイルからDataGridViewに50Hz(20msec)1行で、読み込みます。

②グラフ表示

それを、横軸時間のグラフで表示します。グラフは、6本色別に定できます。
ComboBoxで、グラフデータを指定します。補間結果の比較なので、F9Pで10Hzと50Hz
M9Nで25Hzと50Hzと2種類の周期でデータを表しますので、長い選択リストでます。

初めのグラフは、一番最後のデータを表示してますので、スクロールバーを左に戻しなら、
グラフをスクロールしながら、データを読みます。チェックボックスいれるとデータの●表示します。
F9Pは10Hzで、M9Nは、25Hzなので、●の間隔の違いがわかります。M9Nのノイズが多いので、
補間しているのか見えませんが、ノイズをLowPassFilterで除去して、速度を高速にすれば、補間が見えてくると
思います。Gspeedのノイズ非常に多く、headMotのノイズは少ないです。headMotで補間を表現するのも手です。

●M9NのDynamic Platform モードの比較
M9Nの設定には、測定する運動の種類によって、フィルターが違ってくるみたいで、大きくデータが変わります。

この中で、できるだけ、回転半径が小さくて速い運動のモードを選択します。
Aribone4G,Wrist,Automotiveなどを試してました。

①Aribon4Gでもノイズが大きくて、とても比較できません。速度が遅い点と回転半径が小さいので加速度が大きい点で、ドップラーの精度がでない運動状態にいるみたいです。

 

②AutomotiveとかWristは、もっと悪いです。それぞれのモードで得意な速度範囲があるみたいです。

 

③Airbone4Gで他のデータをみる

headMotは、Gspeedほど大きなノイズはかぶってません。

velNもGspeedほどノイズが大きくありませんが、F9Pと波形が大きくずれてます。

velEは、velNより波形の一致がみられます。N方向とE方向で、傾向があるみたいなので、チップアンテナが問題があるかもしれません。

●ロードバイクで速度を上げて測定
速度は6500mm/sec(時速23km)だとM9NのGspeedノイズも小さくなってます。
このグラフでは、ハンドF9PとM9Nがほぼ一致してます。
velNでもノイズレベルが低下しているのが判ります。やはり速度が速くないとドップラー精度がでないのが判ります。

 

大廻のカーブでは、Gspeedでのノイズは、headMot、velNでは、小さくなってます。
小回りのほうが、ノイズが大きくなる傾向があります。

 

●考察
①F9Pが綺麗すぎるのは、強力なフィルターが効いているのではないか?
=>F9Pが出たころから、業界では、F9Pは、フィルタが効きすぎているのではないかという話がでてましたが、ドップラーでM9Nと比較するときれいすぎるので、フィルターを導入していると想定できました。
=>M9Nにローパスフィルターをいれてみたい。=>プログラム中です。
参考にさせていただいているフィルタサンプル EasyLawPassのVBAコードをC#へ移す作業中です。
https://www.vector.co.jp/soft/winnt/business/se443007.html

②実験を高速で行う
回転実験では、手動でなくモーターとか増速機構で30kmh以上出せる工夫
自転車など乗り物で、速度と管理されてターン径をだせる実験方法の工夫
自動車で高速で小回りカーブで測定する

 

●以後
夏で、猛暑バテで、作業すすみませんが、ちょぼちょぼ進めてます。
10月、11月にスパートかけて、冬までには、まとめたいと思います。
※2022年8月25日 バターワース ローパスフィルターを追加して、1Hzでカットオフしたら
綺麗な波形になりました。これで、F9Pと勝負できるレベルになりました。

【RTK22】GPSドップラー用ローパスフィルタPgm作成<積分精度向上した>

 

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