摘要
随着科技快速发展，几乎每一部智能终端都搭载了全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)芯片，其提供的位置服务(LocationBasedServices，LBS)，在出行、社交和购物等方面极大的丰富和便捷了人们的日常生活。2016年，Android7.0操作系统开放了安卓智能终端GNSS原始观测数据的获取接口，因此，在安卓智能终端上实现高精度GNSS定位成为了一种新的可能。同时，开发者也能对安卓智能终端的GNSS定位性能进行更深层次的改进和优化。在此基础上，本文结合现阶段国内外研究现状及相关成果，系统性的评估了安卓智能终端GNSS原始观测数据质量，探究了基于安卓智能终端GNSS定位性能。本文的主要工作与结论如下: (1)阐述了安卓智能终端硬件平台的现状及安卓平台下的GNSS观测值的获取方法，给出了基于伪距、载波相位、多普勒等观测值的定位解算方法。从信噪比、多路径效应、可观测卫星数及DOP值等方面，对安卓智能终端GNSS观测值进行全面、深入的分析。实验结果表明，安卓智能手机L1/L5波段GNSS观测值信噪比约为20-40dB，相比测地型接收机要低约10-15dB，且安卓智能手机GNSS观测值L5波段信噪比较L1波段要高。安卓智能手机多路径效应明显高于测地型接收机，L5波段抗多路径干扰能力较L1波段强，更适合高楼林立、多路径效应严重的复杂环境下GNSS定位。 (2)为探究安卓智能终端的静态定位精度，采用三种定位算法在三种系统组合下进行静态定位解算。智能手机采用伪距单点定位算法时，三种多系统组合方式进行定位解算，在水平方向上都能达到米级定位精度。在垂直方向上，只有小米8手机在单BDS系统定位时，精度超过十米;小米8采用载波相位差分定位解算时，单BDS系统定位精度只能达到米级，其余两种系统组合的定位精度达到了分米级。除此之外，华为P40的三种多系统组合方式的定位精度均能达到分米级。由于小米8手机观测BDS卫星较少，且BDS数据质量较低，小米8单BDS系统两种定位算法的定位解算精度较差，。分析三种系统组合定位性能发现，BDS+GPS双系统定位相较于单系统定位可以提高定位精度，并且在一定程度上可以缩短收敛时间。对于静态精密单点定位，两款手机定位误差曲线整体上呈现随时间累计而减小并趋于平稳趋势，水平方向定位精度能够达到分米级，垂直方向上定位精度在1m左右。对安卓智能手机来说，精密单点定位能够大幅度提高定位精度，并且完全能满足普通用户和低要求专业领域用户的定位需求。安卓智能手机定位精度相较于测地型接收机，始终相差一个数量级。 (3)为研究安卓智能终端在不同环境下的动态定位性能。在开阔环境下，智能手机采用三种GNSS定位技术进行定位解算，两款手机均能达到米级定位精度。其中，差分定位精度最高，伪距单点定位与精密单点定位精度相近;复杂环境下，设备多处于遮挡区域，其可观测卫星数急剧降低，GNSS信号多路径效应影响加剧。因此，智能手机和测地型接收机在定位解算时出现了许多较大的粗差，且有些粗差甚至超过了100m。综上所述，两款手机复杂环境下总体定位精度只能达到10m级。
NETL