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  • 執筆者の写真HiSR

ChatGPTによるRINEXファイルからのVTEC推定

更新日:2023年7月30日

GPSデータの標準フォーマットであるRINEXファイルからVertcal TEC(VTEC:電離圏総電子数)を求めることができますが、ファイルの読み込みとVTECの変換が少し面倒なことがあります。そこでChatGPTでPythonコードを出力できるか試してみました。結果、実用的なコードが生成されました。実用上は衛星・受信機バイアスを求める必要がありますが、これらは最小二乗法等で推定できるので、業務の効率化に有効だと思われます。



ChatGPTへの質問:『rinexファイルを読み込んでVTECを求めて』 RINEX(Receiver Independent Exchange)ファイルは、GPS受信機の観測データを共有するためのフォーマットです。VTEC(Vertical Total Electron Content)は、大気中の電子の総量を表す指標で、GPS信号が大気を通過する際に大気の電離層によって遅延が生じる現象に関連しています。 VTECを求めるためには、まずRINEXファイルを読み込む必要があります。Pythonを使用して、RINEXファイルを読み込み、VTECを計算する手順を以下に示します。このプロセスには、NumPyとpandasというPythonライブラリを使用します。

  1. 必要なライブラリをインポートします。

  2. RINEXファイルを読み込みます。

  3. GPS信号の周波数などを使用してVTECを計算します。

以下がPythonコードの例です: import numpy as np

import pandas as pd


def read_rinex(filepath):

# RINEXファイルを読み込む関数

rinex_data = pd.read_csv(filepath, skiprows=9, delim_whitespace=True)

return rinex_data


def calculate_vtec(rinex_data, frequency_L1=1575.42e6, frequency_L2=1227.60e6):

# VTECを計算する関数

# frequency_L1: GPS信号のL1周波数(デフォルトは1575.42 MHz)

# frequency_L2: GPS信号のL2周波数(デフォルトは1227.60 MHz)


# GPS信号の周波数差による係数計算

k = (frequency_L1**2) / ((frequency_L1**2) - (frequency_L2**2))


# L1およびL2の搬送波相位の差を計算

rinex_data['L1_phase'] = rinex_data['L1'] * 2 * np.pi

rinex_data['L2_phase'] = rinex_data['L2'] * 2 * np.pi

rinex_data['phase_diff'] = rinex_data['L1_phase'] - rinex_data['L2_phase']


# VTECを計算

rinex_data['VTEC'] = (k * 40.3) * (rinex_data['phase_diff'] / (k * 2 * np.pi))


return rinex_data


if __name__ == "__main__":

# RINEXファイルのパスを指定してVTECを計算

rinex_file = "path/to/your/rinex_file.obs"

rinex_data = read_rinex(rinex_file)

rinex_data_with_vtec = calculate_vtec(rinex_data)


# VTECデータを表示

print(rinex_data_with_vtec['VTEC'])


  • 上記のコードは、RINEXファイルのobsセクション(観測データ)を読み込むことを想定しています。必要に応じて、他のセクションを読み込むコードを追加する必要があるかもしれません。

  • GPS信号の周波数(frequency_L1およびfrequency_L2)は、デフォルトでL1およびL2のGPS周波数に設定されていますが、必要に応じて変更できます。

正常にRINEXファイルが読み込まれ、VTECが計算されれば、rinex_data_with_vtec['VTEC']にVTECデータが含まれるはずです。

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