留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于扩展天线的智能手机GNSS RTK定位性能研究

袁良雄 王浩 申志恒

袁良雄, 王浩, 申志恒. 基于扩展天线的智能手机GNSS RTK定位性能研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 77-84. doi: 10.12265/j.gnss.2023024
引用本文: 袁良雄, 王浩, 申志恒. 基于扩展天线的智能手机GNSS RTK定位性能研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 77-84. doi: 10.12265/j.gnss.2023024
YUAN Liangxiong, WANG Hao, SHEN Zhiheng. Research on GNSS RTK positioning performance of smart phone based on extended antenna[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 77-84. doi: 10.12265/j.gnss.2023024
Citation: YUAN Liangxiong, WANG Hao, SHEN Zhiheng. Research on GNSS RTK positioning performance of smart phone based on extended antenna[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 77-84. doi: 10.12265/j.gnss.2023024

基于扩展天线的智能手机GNSS RTK定位性能研究

doi: 10.12265/j.gnss.2023024
基金项目: 国家自然科学基金(41974027,42104033);国家重点研发计划(2021YFB2501100)
详细信息
    作者简介:

    袁良雄:(2001—),男,研究方向为卫星导航与定位

    王浩:(1997—),男,硕士研究生,研究方向为卫星导航方向

    申志恒:(1997—),博士研究生,研究方向为GNSS精密定位、多传感器融合定位

    通讯作者:

    王浩 E-mail:1061426053@qq.com

  • 中图分类号: P228.4

Research on GNSS RTK positioning performance of smart phone based on extended antenna

  • 摘要: 本文对外接低成本螺旋天线的Mi8智能手机观测数据质量进行了研究,从载噪比(CNR)、伪距残差、相位残差等方面进行了分析和评估. 结果显示:外接天线的Mi8手机原始全球卫星导航系统(GNSS)观测值的CNR比内置天线手机高约10 dB-Hz,和测量型接收机CNR水平几乎相当;伪距残差在5 m以内;与内置天线手机不同,外接天线手机伪距残差与高度角、CNR的相关性都较强. 在此基础上给出了基于高度角和CNR的两种定权模型,并基于扩展天线的Mi8手机开展了静态和动态环境下的实时动态(RTK)精密定位性能测试实验. 实验结果表明:在静态环境和动态环境下外接天线的Mi8手机RTK定位精度均可达到厘米级;使用基于CNR定权的随机模型相较于高度角定权的随机模型,在动态场景下具有更高的定位精度,具体表现为在水平和高程方向上分别有约16%和50%的精度提升.

     

  • 图  1  静态实验场景

    图  2  动态实验轨迹

    图  3  观测时段外接天线Mi8手机CNR

    图  4  观测时段测量型接收机CNR

    图  5  外接天线Mi8手机CNR与高度角的关系

    图  6  测量型接收机CNR与高度角的关系

    图  7  观测时段内外接天线Mi8手机伪距单差残差

    图  8  外接天线Mi8手机的C35卫星伪距残差随CNR和高度角的变化

    图  9  外接天线Mi8手机的G14卫星伪距残差随CNR和高度角的变化

    图  10  外接天线Mi8手机伪距残差与高度角的变化关系

    图  11  外接天线Mi8手机伪距残差与CNR的变化关系

    图  12  GPS伪距残差拟合

    图  13  BDS伪距残差拟合

    图  14  两种定权模式下外接天线Mi8手机静态RTK定位精度

    图  15  两种定权模式下外接天线Mi8手机静态RTK定位平面精度

    图  16  两种定权模式下外接天线Mi8手机动态RTK定位精度

    表  1  外接天线Mi8手机静态RTK定位精度 m

    方向高度角定权CNR定权
    均值RMS均值RMS
    E0.0110.0680.0090.048
    N0.0210.0810.0160.038
    U0.0130.0580.0120.028
    下载: 导出CSV

    表  2  外接天线Mi8手机动态RTK定位精度 m

    方向高度角定权CNR定权
    均值RMS均值RMS
    E0.0150.1150.0200.098
    N0.0140.0790.0160.064
    U0.0150.1010.0100.050
    下载: 导出CSV
  • [1] WANG L, L Z S, ZHAO J J, et al. Smart device-supported BDS/GNSS real-time kinematic positioning for sub-meter-level accuracy in urban location-based services[J]. Sensors, 2016, 16(12): 2201. DOI: 10.3390/s16122201
    [2] 王怡欣, 刘晖, 钱闯, 等. 一种基于智能手机的实时高精度定位系统开发与车载应用测试[J]. 测绘通报, 2022(10): 56-61.
    [3] PESYNA K M, HUMPHREYS T E, HEATH R W, et al. Exploiting antenna motion for faster initialization of centimeter-accurate GNSS positioning with low-cost antennas[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2017, 53(4): 1597-1613. DOI: 10.1109/TAES.2017.2665221
    [4] ZHANG X H, XIA L T, ZHU F, et al. Quality assessment of GNSS observantions from an Android N smartphone and positioning performance analysis using time-differenced filtering approach[J]. GPS solutions, 2018, 22(3): 1-11. DOI: 10.1007/s10291-018-0736-8
    [5] LI G C, GENG J H. Characteristics of raw multi-GNSS measurement error from Google Android smart devices[J]. GPS solutions, 2019, 23(3): 1-16. DOI: 10.1007/s10291-019-0885-4
    [6] 冷宏宇, 秘金钟, 徐彦田, 等. 智能手机终端RTK定位性能分析[J]. 测绘科学, 2020, 45(12): 15-21.
    [7] GENG J H, LI G C. On the feasibility of resolving Android GNSS carrier-phase ambiguities[J]. Journal of geodesy, 2019, 93(12): 2621-2635. DOI: 10.1007/s00190-019-01323-0
    [8] 李敏, 张会超, 李文文, 等. 华为P40手机北斗三频观测数据质量及噪声分析[J]. 大地测量与地球动力学, 2021, 41(7): 661-665.
    [9] ZHANG X H, WU M K, LIU W K, et al. Initial assessment of the COMPASS/BeiDou-3: new-generation navigation signals[J]. Journal of geodesy, 2017, 91(1): 1125-1240. DOI: 10.1007/s00190-017-1020-3
    [10] 刘万科, 史翔, 朱锋, 等. 谷歌Nexus 9智能终端原始GNSS观测值的质量分析[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 2019, 44(12): 1749-1756.
    [11] WANG L, LI Z S, WANG N B, et al. Real-time GNSS precise point positioning for low-cost smart devices[J]. GPS solutions, 2021, 25(2). DOI: 10.1007/s10291-021-01106-1
    [12] 张小红, 丁乐乐. 北斗二代观测值质量分析及随机模型精化[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 2013, 38(7): 832-836.
    [13] 王天文. 智能手机GNSS标准定位性能与精度分析[J]. 城市勘测, 2021(1): 120-124.
    [14] 崔均烨, 宁一鹏, 米宏志, 等. 双频Android手机GPS/BDS伪距单点定位增强方法与性能评估[J]. 导航定位与授时, 2022, 9(1): 126-133.
    [15] PAZIEWSKI J, FORTUNATO M, MAZZONI A, et al. An analysis of multi-GNSS observations tracked by recent Android smartphones and smartphone-only relative positioning results[J]. Measurement, 2021(175): 109162. DOI: 10.1016/j.measurement.2021.109162
    [16] ZHU F, TAO X L, LIU W K, et al. Walker: continuous and precise navigation by fusing GNSS and MEMS in smartphone chipsets for pedestrians[J]. Remote sensing, 2019, 11(2): 139. DOI: 10.3390/rs11020139
    [17] 舒宝, 义琛, 王利, 等. 华为P30手机GPS/BDS/GLONASS/Galileo观测值随机模型优化及定位性能分析[J]. 大地测量与地球动力学, 2022, 42(12): 1222-1226.
    [18] PAZIEWSKI J, SIERADZKI R, BARYLA R. Signal characterization and assessment of code GNSS positioning with low-power consumption smartphones[J]. GPS solutions, 2019, 23(4): 1-12. DOI: 10.1007/s10291-019-0892-5
  • 加载中
图(16) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  244
  • HTML全文浏览量:  65
  • PDF下载量:  46
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-16
  • 网络出版日期:  2023-07-21

目录

    /

    返回文章
    返回