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智能手机RTK定位软件实现及应用试验

曾树林 匡翠林

曾树林, 匡翠林. 智能手机RTK定位软件实现及应用试验[J]. 全球定位系统, 2022, 47(5): 72-80. doi: 10.12265/j.gnss.2022054
引用本文: 曾树林, 匡翠林. 智能手机RTK定位软件实现及应用试验[J]. 全球定位系统, 2022, 47(5): 72-80. doi: 10.12265/j.gnss.2022054
ZENG Shulin, KUANG Cuilin. Realization and application testing of real-time kinematic on smartphone[J]. GNSS World of China, 2022, 47(5): 72-80. doi: 10.12265/j.gnss.2022054
Citation: ZENG Shulin, KUANG Cuilin. Realization and application testing of real-time kinematic on smartphone[J]. GNSS World of China, 2022, 47(5): 72-80. doi: 10.12265/j.gnss.2022054

智能手机RTK定位软件实现及应用试验

doi: 10.12265/j.gnss.2022054
基金项目: 国家重点研发计划(2016YFB0501800);国家自然科学基金(41774040);中南大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(2021zzts0843)
详细信息
    作者简介:

    曾树林:(1996—),男,硕士,研究方向为导航定位与空间数据更新

    匡翠林:(1978—),男,教授,研究方向为GNSS导航与定位

    通信作者:

    匡翠林 E-mail: cuilinkuang@163.com

  • 中图分类号: P228

Realization and application testing of real-time kinematic on smartphone

  • 摘要: 随着芯片技术的发展,智能手机已成为使用最普遍的一类全球卫星导航系统(GNSS)设备,其提供位置服务的能力逐步彰显. 为探究将手机作为专业GNSS设备的可行性,利用谷歌开放Android智能终端GNSS原始观测数据这一契机,设计并实现一款手机实时动态 (RTK)定位手机应用程序(APP),并基于该APP开展高精度定位应用试验. 结果表明:在静态条件下,手机RTK定位精度约达1 dm;在行人和车载动态条件下,可达平面亚米级、高程1~2 m的精度水平,RTK定位精度远高于内置芯片解,但稳定性略差于芯片解. 使用手机模拟RTK点测量,其平面精度约达1 m,基本满足地理信息采集和调查等亚米级到米级低精度专业应用的需求.

     

  • 图  1  手机中伪距与载波观测值的不一致性

    图  2  手机RTK定位流程

    图  3  手机RTK定位APP框架设计图

    图  4  手机RTK定位APP主界面

    图  5  静态条件下手机RTK定位测试(左:MI8 #1,右:MI8 #2)

    图  6  静态条件下手机RTK与内置芯片解对比

    图  7  模拟RTK测量装置

    图  8  行人导航轨迹(黄:第一次;红:第二次)

    图  9  行人导航误差

    图  10  车辆导航轨迹(黄:第一圈;红:第二圈)

    图  11  车辆导航定位误差

    图  12  测量点位示意图

    表  1  Android API中GNSS原始测量值主要字段

    字段(缩写)描述
    TimeNanos(TN)接收机内部硬件钟
    BiasNanos(BN)钟亚纳秒偏差
    FullBiasNanos(FBN)接收机钟与GPS时总偏差
    ReceivedSvTimeNanos(RSTN)卫星发射信号时间
    AccumulatedDeltaRangeMeters(ADRM)伪距增量
    Cn0DbHz载噪比(C/N0)
    TimeOffsetNanos(TON)钟偏差
    PseudorangeRatemetersperSecond(PRS)伪距率
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    表  2  载波相位记录状态

    AccumulatedDeltaRangeState描述
    0无效或未知
    1状态有效
    2钟重启
    4发生周跳
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    表  3  手机RTK解算参数设置

    参数设置值
    卫星系统BDS B1/GPS L1/Galileo E1,卫星较少时
    使用双频和其他系统
    卫星截止高度角10°
    C/N0截止阈值20 dB-Hz
    随机模型高度角+ C/N0,
    伪距与载波精度比300∶1
    周跳探测LLI/多普勒/伪距载波组合
    模糊度不固定
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    表  4  静态条件下手机RTK定位测试统计结果 m

    测试设备统计类型RTK定位结果内置芯片解结果
    ENUENU
    MI8 #1全时段RMS0.2370.0970.4651.6778.29715.452
    收敛后RMS0.1120.0530.1161.5818.36816.118
    MI8 #2全时段RMS0.3470.1620.6862.8428.19613.310
    收敛后RMS0.1070.0560.1052.2818.29213.720
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    表  5  行人和车辆导航RMS统计 m

    测试类型手机RTK手机芯片解
    ENUENU
    行人10.5000.8301.0880.6623.9551.901
    行人20.6740.3531.5530.9000.6022.364
    车载10.2810.6621.4871.6621.5083.160
    车载20.7530.4490.7900.7590.9572.013
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    表  6  手机RTK测量坐标结果 m

    点号与测量型RTK结果较差
    ΔxΔyΔh
    DA010.1392.1391.549
    DA02−0.637−0.0531.823
    DA030.3520.656−1.519
    DA040.033−1.4590.919
    DA05−1.198−0.687−0.217
    JG010.7211.378−0.503
    JG02−1.9982.3382.498
    JG03−0.5950.680−3.011
    JG04−1.3000.230−4.757
    JG051.0710.212−4.000
    JG06−0.089−0.070−4.299
    JG07−0.1910.675−3.608
    JG08−0.7630.600−2.878
    JG090.898−1.019−4.019
    JG10−0.3110.0082.329
    JG11−0.206−2.1690.179
    中误差0.6560.8982.382
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-06
  • 录用日期:  2022-08-22
  • 网络出版日期:  2022-10-13

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