智能手机原始GNSS测量的应用(二)
来源: | 作者:北研院 | 发布时间 :2020-12-16 | 67 次浏览: | 分享到:

 基于智能手机的GNSS芯片组以其低成本、高效率的特点,在各种智能终端中得到了广泛的应用。在此基础上实现了优步打车、路径规划等多种基于位置的服务。随着Android 7(Nougat)的发布,谷歌向Android开发人员提供了从智能手机芯片组访问GNSS原始数据的权限。自那时起,GNSS社区便开展了一系列研究活动,开发不同的基于智能手机的GNSS应用系统,同时分析不同Android设备提供的原始测量数据的质量。

智能手机的原始观测获取能力不仅使得单台手机定位性能得到提升,同时也为多智能终端用户协同定位提供了可能。《基于GNSS的协同定位:方法与演示》这篇文章所提出的方法允许联合使用以独立模式运行的移动设备收集的测量值,从而不必连接到相同的外部时钟。为了共同使用来自不同设备的测量值,观测值必须按时间对齐。由于器件的时钟不同,需要将其参数包含在估计过程中。为了合并两种不同设备提供的测量值,提出了三种方法:(1)合作设备共享伪距和多普勒频移测量。(2)合作设备共享伪距和多普勒频移,分别对时钟偏置和时钟漂移进行校正。在这种情况下,估计过程中不引入额外的未知数。(3)合作设备共享测量值(伪距和多普勒频移)以及时钟参数的估计值及其精度。文章所提出的方法允许用户对由于有限的可见性或测量集中的异常值而导致定位失败的接收机有一个更连续的PVT解决方案。

结 论该文介绍了一种用于检测和排除基于GNSS协同定位系统故障的完好性监测方法。该方法主要关注协同定位系统中的潜在故障模式,并根据故障原因对其进行分析和归类。文章提出了集中式定位算法,并结合分离解法策略和定位算法,实现了完好性监测。仿真结果表明了该方法在故障检测与排除中的有效性。未来研究将集中于不同故障模式风险以及算法复杂度的降低。




智能手机的PPP定位解决方案








作为一种低成本高精度解决方案,去基站化的PPP技术是高精度大众化应用的研究热点。智能手机的原始观测获取能力为基于手机的PPP技术提供了可能。

《下一代智能手机GNSS芯片使用PPP处理:利好与挑战》这篇文章主要探讨了测试使用PPP的多GNSS定位能给智能手机用户提供的精度水平,以及在开放天空和城市环境中,以静态和动态PPP模式处理多GNSS智能手机数据的挑战和好处。最终得到结果为:使用智能手机进行的单频率PPP处理显示平均水平均方根(RMS)误差为60厘米;而采用双频多GNSS的PPP处理时,水平均方根误差平均为40厘米。实验表明了双频芯片组的出现使智能手机能够提高各种潜在用户应用程序的准确性,如基于位置的服务、增强现实应用程序和游戏等。

作者表示,未来将尝试使用外部GNSS天线,并与其它传感器进一步集成,以解决载波相位整周模糊度这一非常具有挑战性的问题。此外,还会使用PPP中的不同处理调谐进行更多的现场测试。为获取更优质的解决方案,还将对实时PPP处理及其性能进行研究。




测量设置








《智能手机使用RTK和PPP-RTK:从短基线到长基线应用程序》这篇文章使用Android操作系统的智能手机通过GNSS测量和GNSS时钟应用程序编程接口(API)提供GNSS原始测量数据。两个Android类提供了不同的数据字段,从中可以提取通常用于高精度算法的伪距、相位、多普勒和信号强度可观测值。

这项研究展示了如何提取不同设备的连续整周数相位测量。信号跟踪的连续性是实现GNSS精确定位的关键要求之一 …… 

                                                                                                                      


1. Ciro Gioia and Daniele Borio, Joint Research Centre of the European Commission, Italy. GNSS-based Cooperative Positioning: Approaches and Demonstration. ION GNSS+ 2019.


2. John Aggrey, Sunil Bisnath, Nacer Naciri, Ganga Shinghal and Sihan Yang, Department of Earth and Space Science and Engineering, Lassonde School of Engineering, York University, Canada. Use of PPP Processing for Next-generation Smartphone GNSS Chips: Key Benefits and Challenges. ION GNSS+ 2019.

3. Francesco Darugna, Geo++ GmbH, Leibniz University of Hannover, Germany; Jannes Wübbena, Akira Ito, Temmo Wübbena, Gerhard Wübbena, Martin Schmitz, Geo++ GmbH, Germany. RTK and PPP-RTK using Smartphones: From Short-baseline to Long-baseline Applications. ION GNSS+ 2019.




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注:本文选编自《GNSS技术趋势蓝皮书》,欲了解更多内容,欢迎扫码购书。