اندازه گیری خام GNSS

چارچوب Android دسترسی به اندازه‌گیری‌های خام GNSS را در چندین دستگاه اندرویدی فراهم می‌کند.

توجه: گوگل نسخه 3.0.6.1 GnssLogger را با چندین ویژگی جدید در پلی استور عرضه کرد.

توجه: گوگل نسخه 4.6.0.1 برنامه GNSS Analysis را منتشر کرده است. برای اطلاعات بیشتر، به یادداشت‌های انتشار برنامه تحلیل GNSS نسخه 4.6.0.1 مراجعه کنید.

می‌توانید ابزارها را در مخزن GPS Measurement Tools در GitHub بیابید، که شامل کد منبع نسخه اولیه GnssLogger و فایل‌های اجرایی برای برنامه تحلیلی GNSS دسکتاپ برای لینوکس ، ویندوز و macOS است. راهنمای نصب و کاربر .

توجه: برخی از نسخه‌های لینوکس با MATLAB (در سرتاسر) 2018 مشکل دارند. اگر هنگام راه‌اندازی برنامه در دستگاه لینوکس خود با مشکلی مواجه شدید، برای اطلاع از نحوه حل آن، این مقاله MATLAB را ببینید.

چالش دسی متر گوشی هوشمند گوگل

گوگل، بخش ماهواره موسسه ناوبری و Kaggle از سومین چالش دسی متر گوشی هوشمند در ION GNSS+ حمایت مالی می کنند. رقابت از 12 سپتامبر 2023 آغاز می شود و در 23 مه 2024 به پایان می رسد. بیش از 150 اثر جدید حاوی اندازه گیری های خام GNSS، داده های حسگر و حقیقت دقیق زمین به صورت عمومی در دسترس خواهد بود. شرکت در مسابقه برای همه آزاد است. شرکت‌کنندگان تشویق می‌شوند چکیده‌ای را برای جلسه با عنوان «چالش دسی‌متر تلفن هوشمند» که در ION GNSS+ 2024 برگزار می‌شود، ارسال کنند.

برای اطلاعات بیشتر، از جمله قوانین و مقررات، از صفحه مسابقه در Kaggle دیدن کنید، که در 12 سپتامبر 2023 در ساعت 3:30 بعد از ظهر MDT پخش خواهد شد.

دستگاه‌های اندرویدی که از اندازه‌گیری‌های خام GNSS پشتیبانی می‌کنند

پشتیبانی از اندازه‌گیری‌های خام GNSS در دستگاه‌هایی که Android 10 (سطح API 29) یا بالاتر دارند، اجباری است. در Android 9 (سطح API 28) و پایین‌تر، پشتیبانی از اندازه‌گیری‌های GNSS خام در همه دستگاه‌های Android که دارای سال سخت‌افزاری 2016 یا جدیدتر هستند اجباری است. در حال حاضر، بیش از 90 درصد از تلفن های اندرویدی موجود دارای اندازه گیری خام هستند.

پشتیبانی از برخی از فیلدهای اندازه گیری خام GNSS اختیاری است و می تواند بر اساس چیپست GNSS مورد استفاده متفاوت باشد. نمونه هایی از این فیلدها شامل موارد زیر است:

• نرخ شبه و شبه.
• پیام ناوبری.
• مقدار کنترل کننده سود خودکار (AGC).
• محدوده دلتای انباشته (ADR) یا فاز حامل.

جدول زیر چند نمونه از دستگاه‌های مجهز به Android را فهرست می‌کند و سطح پشتیبانی آن‌ها از اندازه‌گیری‌های خام GNSS را نشان می‌دهد:

مدل	نسخه اندروید	AGC	ADR (فاز حامل)	L5	سیستم های جهانی
Google Pixel 4/5/6/7	12	بله	بله	بله	جی پی اس GLO GAL BDS QZS
شیائومی می 9	9	بله	نه	بله	جی پی اس GLO GAL BDS QZS
شیائومی می 8	8.1	نه	بله	بله	جی پی اس GLO GAL BDS QZS
هواوی پی 30 پرو	9	نه	بله	بله	جی پی اس GLO GAL BDS
هواوی میت 20	9	نه	بله	بله	جی پی اس GLO GAL BDS
One Plus 7 Pro	9	بله	نه	بله	جی پی اس GLO GAL
وان پلاس 7	9	بله	نه	بله	جی پی اس GLO GAL
Samsung Galaxy S20/S21 Ultra (Exynos) ^*	12	بله	بله	بله	جی پی اس GLO GAL BDS QZS
Samsung Galaxy S9 (Exynos) ^*	8.0	نه	بله	نه	جی پی اس GLO GAL QZS
سامسونگ گلکسی اس 9 پلاس	8.0	نه	نه	نه	جی پی اس GLO GAL

^* نسخه Samsung Galaxy Exynos ADR را در سال های اخیر ارائه می دهد. نسخه Snapdragon سامسونگ هنوز ADR را ارائه نمی دهد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد تعاریف میدان‌های اندازه‌گیری خام ارائه شده توسط دستگاه‌های Android، به سیستم‌های ماهواره ناوبری جهانی مراجعه کنید.

سازندگان تجهیزات اصلی (OEM)، توسعه‌دهندگان و محققان می‌توانند از ابزارهای موجود در این صفحه برای آزمایش طرح‌های جدید تلفن، اعتبارسنجی عملکرد، توسعه الگوریتم‌های جدید، ارزیابی پیشرفت‌های پیاده‌سازی سیستم GNSS و همچنین ساخت اپلیکیشن‌های ارزش افزوده استفاده کنند.

کد نمونه مشتری SUPL

توجه: Google کد نمونه مشتری SUPL منبع باز دارد که می تواند برای بدست آوردن ephemeris در زمان واقعی استفاده شود.

Suplclient کد نمونه‌ای است که به supl.google.com دسترسی پیدا می‌کند تا بلادرنگ ephemeris را بدست آورد. کلاس SuplTester مثالی در مورد نحوه استفاده از پروژه مشتری SUPL ارائه می دهد. SuplTester مشخصات اتصال SUPL TCP را تنظیم می کند، سپس در طول و عرض جغرافیایی معین یک درخواست LPP SUPL ارسال می کند و پاسخ سرور SUPL را چاپ می کند.

اطلاعات کالیبراسیون آنتن

با شروع اندروید 11 (سطح API 30)، می‌توانید از کلاس GnssAntennaInfo برای دسترسی به ویژگی‌های آنتن استفاده کنید، مانند: مختصات افست مرکز فاز (PCO)، اصلاحات تغییر مرکز فاز (PCV) و اصلاحات افزایش سیگنال. این اصلاحات را می توان در اندازه گیری های خام برای بهبود دقت اعمال کرد.

هنگام استفاده از GnssAntennaInfo ، رفتارهای سیستم زیر را در نظر داشته باشید. آنها برای افزایش حریم خصوصی کاربر طراحی شده اند.

• ویژگی های ارائه شده توسط این API فقط مختص مدل دستگاه است، نه یک دستگاه جداگانه.

ثبت اندازه گیری های خام

می‌توانید از Android Studio برای ساخت برنامه‌ای استفاده کنید که اندازه‌گیری‌های خام GNSS و سایر داده‌های موقعیت مکانی را گرفته و آنها را در یک فایل ثبت کند. برای مثال کد منبع چنین برنامه‌ای، به ابزار اندازه‌گیری GPS مراجعه کنید.

Google GNSSLogger یک برنامه نمونه است که با این قابلیت توسعه یافته است. برای دریافت خروجی GNSS با برنامه نمونه، دستگاه شما باید از اندازه‌گیری‌های خام GNSS پشتیبانی کند.

هنگامی که گزارش GNSS را با استفاده از GNSS Logger ضبط کردید، می توانید فایل های گزارش را از دستگاه در رایانه خود برای تجزیه و تحلیل بیشتر کپی کنید. از داخل GNSS Logger می‌توانید فایل‌ها را از طریق ایمیل برای خود ارسال کنید یا در Google Drive ذخیره کنید. همچنین، می‌توانید فایل‌ها را با استفاده از برنامه مدیریت فایل در دستگاه ذخیره کنید، یا می‌توانید از پل اشکال‌زدایی Android (ADB) همانطور که در کپی فایل‌ها در/از دستگاه توضیح داده شده است استفاده کنید.

تجزیه و تحلیل اندازه گیری های خام

برنامه تجزیه و تحلیل GNSS اندازه گیری های خام GPS/GNSS را که توسط GNSS Logger جمع آوری شده است می خواند و از آنها برای تجزیه و تحلیل رفتار گیرنده GNSS استفاده می کند، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

می‌توانید این برنامه را برای سیستم‌های لینوکس ، ویندوز و macOS دانلود کنید.

شکل 1. GNSS Logger اندازه گیری هایی را جمع آوری می کند که می تواند توسط تجزیه و تحلیل GNSS مصرف شود.

برنامه تجزیه و تحلیل GNSS بر روی MATLAB ساخته شده است، اما برای اجرای آن نیازی به داشتن MATLAB ندارید. این برنامه در یک فایل اجرایی کامپایل شده است که یک کپی از زمان اجرا MATLAB را نصب می کند.

کنترل پنل آنالیز GNSS

کنترل پنل GNSS Analysis که در شکل 2 نشان داده شده است، به شما امکان می دهد ویژگی های برنامه را مدیریت کنید، مانند:

• انتخاب کنید کدام ماهواره ها نمایش داده شوند.
• موقعیت مرجع، سرعت و زمان (PVT) مورد استفاده برای محاسبه خطاهای اندازه گیری را کنترل کنید.
• ایجاد گزارش تحلیل
• یک پنجره در داده ها بین زمان شروع و پایان تعریف کنید.

)

شکل 2. کنترل پنل GNSS Analysis

نمودارهای تعاملی تجزیه و تحلیل GNSS

برنامه تجزیه و تحلیل GNSS نمودارهای تعاملی سازماندهی شده در فرکانس رادیویی (RF)، ساعت، و ستون های اندازه گیری را فراهم می کند، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.

)

شکل 3. برنامه تجزیه و تحلیل GNSS که نمودارهای تعاملی را نمایش می دهد.

ستون RF داده های زیر را نشان می دهد:

• برای هر صورت فلکی، چهار ماهواره با قوی ترین سیگنال ها.
• برای هر ماهواره، نمودار زمانی از حامل تا چگالی نویز (C/No).
• اسکای پلات موقعیت های ماهواره ای.

ستون ساعت داده های زیر را نشان می دهد:

• پرتقال های کاذب

• فرکانس افست ساعت گیرنده که با استفاده از یکی از موقعیت های مرجع زیر محاسبه می شود:

  • موقعیت میانگین محاسبه شده به صورت خودکار
  • طول، طول و ارتفاع وارد شده توسط کاربر.
  • فایل انجمن ملی الکترونیک دریایی (NMEA) با مرجع حقیقت PVT.

  توجه: یکی از مزایای عمده استفاده از اندازه‌گیری‌های خام این است که می‌توانید رفتار ساعت گیرنده را با دقت حداقل 1 قسمت در میلیارد (ppb) مشاهده کنید. توجه به این موضوع هنگام ساخت یک دستگاه مهم است، زیرا هر منبع گرمایی در نزدیکی نوسانگر مرجع ممکن است باعث شود که نرخ خطای ساعت به سرعت افزایش یابد.

• افست ساعت آماده به کار که زمانی را که گیرنده چرخه کاری نوسانگر اولیه را تنظیم مجدد می کند، نگه می دارد.

ستون اندازه گیری داده های زیر را نشان می دهد:

• نتایج موقعیت حداقل مربعات وزنی به دست آمده از شبه پرتقال های خام. وزن دهی با استفاده از عدم قطعیت گزارش شده هر اندازه گیری انجام می شود که بخشی از مشخصات API اندازه گیری خام است.
• خطاهای هر شبه برای هر اندازه گیری.

• خطاهای هر نرخ شبه برای هر اندازه گیری.

  توجه: یک مزیت اصلی اندازه‌گیری‌های خام این است که می‌توانید خطاهای هر اندازه‌گیری را تجزیه و تحلیل کنید، که بینش خوبی از محیط سیگنال و رفتار گیرنده ارائه می‌دهد.

گزارش تست تجزیه و تحلیل GNSS

تجزیه و تحلیل GNSS می تواند یک گزارش آزمایشی ایجاد کند، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، که اجرای API، سیگنال دریافتی، رفتار ساعت و دقت اندازه گیری را ارزیابی می کند. برای هر مورد، برنامه گزارش می‌دهد که گیرنده آزمون را بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده در مقایسه با معیارهای شناخته شده قبول یا رد کرده است. گزارش تست برای سازندگان دستگاه مفید است، که می‌توانند در طراحی و اجرای دستگاه‌های جدید از آن استفاده کنند. برای ایجاد گزارش تست، روی ایجاد گزارش کلیک کنید.

شکل 4. گزارش تست تجزیه و تحلیل GNSS

برگه مقایسه یک مقایسه کنار هم، نشان داده شده در شکل 5، از C/No از چندین فایل گزارش GNSS را ارائه می دهد، که هنگام مقایسه عملکرد RF چندین دستگاه مفید است.

شکل 5. مقایسه جانبی داده های C/No از چندین فایل گزارش

به کد منبع علاقه دارید؟ پروژه ابزار اندازه گیری GPS یک مثال متن باز MATLAB ارائه می دهد که می توانید از آن برای انجام اقدامات زیر با استفاده از سیگنال های صورت فلکی GPS استفاده کنید:

• داده های گرفته شده با برنامه نمونه GNSS Logger را بخوانید.
• شبه نارنجی ها را محاسبه و تجسم کنید.
• موقعیت و سرعت حداقل مربعات وزنی را محاسبه کنید.
• مشاهده و تجزیه و تحلیل فاز حامل

یادداشت های انتشار برنامه تجزیه و تحلیل GNSS v4.6.0.1

برنامه GNSS Analysis نسخه 4.6.0.1 شامل به روز رسانی های زیر است:

• GnssAnalysisTool در Matlab R2022a ساخته شده است که به ویژگی های جدید دسترسی دارد:
• پیمایش خودکار پنجره وضعیت: آخرین پیام وضعیت همیشه قابل مشاهده است.
• جدولی از مقایسه‌های C/N0، بر اساس صورت فلکی، و مقایسه L1 با L5 اضافه شد.
• نمودار باقیمانده با نرخ شبه اضافه شد.
• برگه‌های جداگانه برای Reference PVT Stationary یا Moving حذف شده است، که تشخیص نوع PVT مرجع انتخاب شده را آسان‌تر می‌کند.
• نتایج «ساخت گزارش» از HTML به پنجره وضعیت منتقل شد.
• تب Mission Planner حذف شد. لطفاً از gnssmissionplanning.com/ یا www.gnssplanning.com/ استفاده کنید.
• رفع مشکلات مربوط به تجزیه فایل مشاهده RINEX.
• زمانی که BKG کار نمی کند، به منبع گذرا CDDIS ناسا برای GPS و GLO بازگشت.
• از igs.bkg.bund.de به igs-ftp.bkg.bund.de حرکت کنید
• اگر بارگیری GAL، QZSS یا BDS ephemeris شکست خورد، از تجزیه و تحلیل خارج نشوید.
• حتی اگر چیپست از BaseBandCNo پشتیبانی نمی کند، تجزیه و تحلیل CNo Antenna ایجاد کنید

راهنمای نصب و کاربر .

بازخورد ارائه دهید

ما می خواهیم پشتیبانی از GNSS را در اندروید بهبود دهیم. با استفاده از ردیاب مشکل GNSS، مشکلات مربوط به پشتیبانی GNSS در Android را به ما اطلاع دهید. لطفاً قبل از ارسال، بررسی کنید که آیا مشکل شما قبلاً در سؤالات متداول بررسی شده است یا خیر.

اگر از ابزارهای تجزیه و تحلیل GNSS استفاده کرده اید، لطفاً با پاسخ دادن به یک نظرسنجی کوتاه، بازخورد خود را ارائه دهید. اگر سؤال دیگری دارید یا درخواستی برای پشتیبانی دارید، به منابع پشتیبانی برنامه‌نویس مراجعه کنید.

می توانید پاسخ سوالات متداول را در پرسش های متداول ابزارهای تجزیه و تحلیل GNSS بیابید.