智能手机原始GNSS测量的应用(一)
来源: | 作者:北研院 | 发布时间 :2020-12-09 | 180 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。

小米智能手机实验 

《评估双频智能手机上的GNSS性能》一文对双频GNSS智能手机的定位效能进行了评估。论文对两款智能手机进行了测试:小米Mi 8和华为P20。该工作介绍了双频芯片组相对于单频芯片组在不同环境,如开放天空、郊区、市区及动态环境,如行人、车辆用户条件下的定位性能改进。除了定位精度外,还研究了每个星座跟踪的卫星数目及其在PVT计算中的应用。实验结果表明,在恶劣环境下,定位精度有了显著提高。在郊区环境中,当使用双频时,水平误差降低了一半, 置信水平为68%。此外,在空旷露天条件下,双频定位精度也得到了提高。

仿真测试提供了仅研究E5信号的能力,但目前这在实际操作中是不可用的。仅生成L5 / E5信号时,3部手机中有2部仍然能够提供定位解决方案,但是由于仿真期间卫星数量有限且不断减少,因此无法预计这些解算结果的有效性。

该文中给出的结果表明,双频手机在定位精度方面或许可能提供更好的性能,但由于上述限制,在解释这些利好现象时应当格外小心。

3日多径和噪声测量值 

《基于多星座GNSS在Android上实现稳健的亚米级运动定位 》一文中,研究人员实现了基于多星座GNSS在Android上稳健的亚米级动态定位。研究人员收集处理了开阔的天空、遮挡环境、半空建筑物遮蔽环境,以及汽车挡风玻璃下等多种应用场景的智能手机数据,并分析了伪距多径和载波相位噪声,这些是实现高精度定位的两个主要限制因素。此外,研究人员还比较了伪距、载波相位、多普勒的均方根和信噪比的变化,并给出了相应的结果。原始测量数据使用研究者的内部定位引擎: xPOS进行处理,它可以在Android上实时运行,并使用多个卡尔曼滤波器优化融合GNSS伪距、载波相位、多普勒和信噪比测量数据。计算得到的位置和速度与大地测量高精度RTK接收机的参考真值进行了比较。同时,研究人员还将分米智能手机程序应用于解决现实生活中的若干问题,在此之前,只有使用工业RTK系统才能解决这些问题。

总结:现有的研究成果表明,在相对良性的环境中,RTK与Android测量结果比对, 误差约为1m(95%),未来预期在中等挑战性环境中,如两侧45°角处有建筑障碍物及部分树叶遮挡,精度也能达到相当水平。未来会有更多的L5 / B2a卫星,采用更好的天线,3〜5年内可达0.5〜0.8m(95%)。 


1. Moises Navarro-Gallardo, Airbus GmbH, Germany; Justyna Redelkiewicz, Fiametta Diani, Martin Sunkevic, European GNSS Agency, Czech Republic; Sophie Damy, Joaquim Fortuny-Guasch, Joint Research Centre of European Commission, Italy. Assessment of GNSS Performance on Dual-Frequency Smartphones. ION GNSS+ 2019.

2. Junjie Liu, Chey Xu, Ray Zhang, Linc Zhao, FMI. Toward Achieving Robust Sub-meter Kinematic Positioning on Android with Multi-constellation GNSS. ION GNSS+ 2019.






 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。