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自从2016年的谷歌“I/O”开发者大会上,新推出的Android Nouga(版本号7.0)操作系统开始支持相应型号的智能终端采集GNSS原始观测值开始,很多学者研究了在移动智能手机中实现高进度定位,特别是小米8全球首次采用了双频双路GPS芯片以后,Android GNSS研究成为热点,武汉大学耿江辉教授团队专门研究了这方面的课题:
2018年对Nexus 9、华为Honor V8和Samsung S8等主流便携式智能设备的原始多系统GNSS信号特征和定位性能进行了综合评价,实现了智能设备外接天线的研制。
2019年,研究了这些智能设备的原始GNSS测量的误差特性,发现了它们载波相位观测值含有特殊的相位偏差,并提供了它们的码跟踪环路(DLL)和相位跟踪环路(PLL)热噪声模型参数。
同年,提出了一种仅使用Android原始GNSS数据而无需外部增强校正即可实现分米级定位的Hatch滤波方法。随后,开发了一款具有记录Android 原始GNSS观测值、用户精密定位及地图显示、超快速星历产品内插导出等功能的应用程序“Pride-Location App”。在随后的研究中,他们将进一步讨论和研究Android原始GNSS载波相位模糊度固定等内容。
2019年11月19日耿江辉教授和栗广才博士在《Journal of Geodesy》发表了《On the feasibility of resolving Android GNSS carrier-phase ambiguities》论文,回答了Android GNSS载波相位模糊度能否固定的这一问题。
本文想谈谈智能手机如何增强GNSS天线搜星能力或者外接一个测量型天线?
一、手机的GNSS天线长什么样?
现在的手机基本上都没有外接天线来增强信号强度。现在手机的天线其实是多个天线的集成,如2G/3G/4G/蓝牙/红外线/NFC/GPS等,其中GPS(GLONASS/北斗)天线一般都是单独的一个模块。
手机里导航gnss天线都是比较小的,天线的增益(接收到的信号强弱)跟面积成正比的,天线的面积越大收到的信号越强,信号越强定位精度越高;所以要实现Android手机的高精度定位,就必须解决天线问题;
二、智能手机外接测量型GNSS天线
1)Trimble® Catalyst™ DA1 https://geospatial.trimble.com/catalyst
2)耿江辉老师团队发现智能手机成功连接外置GNSS天线TRM57971.00天线和ANN-MS贴片天线
所以如何实现智能手机外接GNSS天线??
根据《On the feasibility of resolving Android GNSS carrier-phase ambiguities》论文介绍,采用了射频屏蔽盒the radio frequency (RF) shielding box限制Android智能手机自带的内置天线接收GNSS信号,而通过信号功分器signal splitter 连接GNSS天线。
功分器介绍网址:
https://www.gps-repeaters.com/solutions/gnss-signal-splitter/
http://www.gemsnav.com/product_detail_23.html
TRM57971.00天线一般是TNC接头
ANN-MS贴片天线一般是SMA接头
最后需要解决的问题,就是如何将SMA或者TNC接头信号接入到智能手机的GNSS芯片模组中。
涉及两个问题:
1、功分器是TNC接口,智能手机是Type-C接口,有没有这种转换头?
2、假设真的存在这个转接头,小米8或者华为P10等智能手机,通过Type-C接口,能将GNSS信号输入到手机GNSS芯片中吗?
咨询硬件朋友以后,回答说手机GNSS芯片接口中有信号输入引脚,需要通过焊接方式通过细小的导线引出一根数据线接头,和TNC或者SMA接口连接,解决上面的问题。
Android GNSS静态数据采集工具:
Google GNSS Logger:https://github.com/google/gps-measurement-tools/tree/master/GNSSLogger/
Geo++ RINEX Logger:http://www.geopp.de/logging-of-gnss-raw-data-on-android/
GNSS Compare:https://gnss-compare.readthedocs.io/en/latest/
FLAMINGO rinexon:https://www.flflamingognss.com/rinexon/
参考文献:
[1]. 史翔. 基于智能手机GNSS观测值的连续平滑定位算法[D].武汉大学,2019.
[2]. Geng, Jianghui, Li, Guangcai, Zeng, Ran, Wen, Qiang, Jiang, Enming, "A Comprehensive Assessment of Raw Multi-GNSS Measurements from Mainstream Portable Smart Devices," Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2018), Miami, Florida, September 2018, pp. 392-412.https://doi.org/10.33012/2018.15965
[3]. 《GPS天线终极改装教程,秒定位那都不是事》http://bbs.gfan.com/android-8251286-1-2.html
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