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doi:10.3969/j.issn.1003-3106.2023.05.003引用格式:林楠,王乐,李孟园,等.Android智能手机GNSS数据质量综合评估及定位精度分析[J].无线电工程,2023,53 (5):1015-1023.[LIN Nan,WANG Le,LI Mengyuan,et prehensive Analysis of GNSS Data Quality and Positioning Accuracy of Android Smartphone[J].Radio Engineering,2023,53(5):1015-1023.]Android智能手机GNSS数据质量综合评估及定位精度分析林㊀楠,王㊀乐∗,李孟园,黄观文(长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710054)摘㊀要:随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的发展,智能终端在导航定位和位置服务中的应用日趋广泛,但是针对其GNSS原始观测数据的综合研究分析不足㊂选取具有代表性的智能手机,从数据完整率㊁周跳比㊁信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)㊁多路径误差㊁卫星可见数和伪距单点定位等方面,综合评估智能手机的GNSS数据质量及定位精度㊂研究结果表明,智能手机的锁星能力及GNSS数据质量水平存在一定差异,其BDS数据完整率最高为94.73%,GLONASS最低为81.14%;大部分周跳比相对测量型接收机略差,个别相差较大;SNR均值最大值为35.19dB-Hz,同一频点SNR均值的差值最大为14.85dB-Hz;L5频点的多路径误差均值最小为0.72m㊂智能手机观测数据质量整体低于测量型接收机,并非双频手机的所有数据质量优于单频手机,L5/E5信号的多路径抑制功能并非对所有的智能手机都适用㊂双频信号比单频信号能更有效地对抗多路径效应,提升定位精度㊂关键词:Android智能手机;原始观测;数据质量评估;多频点;定位精度中图分类号:VN967.1文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1003-3106(2023)05-1015-09Comprehensive Analysis of GNSS Data Quality and PositioningAccuracy of Android SmartphoneLIN Nan,WANG Le∗,LI Mengyuan,HUANG Guanwen(College Geological Engineering and Geomatics,Chang an University,Xi an710054,China) Abstract:With the development of the Global Navigation Satellite System(GNSS),intelligent terminals are widely used in navigation,positioning and location services.However,the comprehensive analysis of GNSS raw observation data is rare.GNSS data quality and positioning accuracy of representative smartphones are comprehensively analyzed and evaluated from the aspects of data integrity rate,cycle slip rate,Signal to Noise Ratio(SNR),multipath error,satellite visible number and single point positioning.The results show that there are some differences in the satellite locking capability and GNSS data quality of smartphones.The data integrity rate of BDS is the highest94.73%,while the data integrity rate of GLONASS system is the lowest81.14%.Most of smartphones cycle slip rate is slightly lower than geodetic receiver,and the difference of individual smartphone is large.The maximum SNR of smartphone is35.19dB-Hz.The maximum difference of SNR at the same frequency point is14.85dB-Hz.The minimum multipath error of L5frequency point is0.72m.The quality of observation data of smartphone is generally lower than that of geodetic receiver. Not all of the data quality of dual-frequency phones is better than single-frequency.L5/E5signal multipath rejection feature does not apply to all smartphones.Dual-frequency signal can be more effectively against multipath effect than single-frequency signal,and improve positioning accuracy.Keywords:Android smartphone;raw observation;quality assessment;multiple frequency point;positioning accuracy收稿日期:2022-12-16基金项目:国家重大科研仪器研制项目(42127802);长安大学实验教学改革研究项目(20211815);陕西省重点研发计划(2022ZDLSF07-12, 2021LLRH-06)Foundation Item:National Major Scientific Research Instrument Development Project(42127802);Experimental Teaching Reform Research Project of Chang an University(20211815);Key R&D Program of Shaanxi Province(2022ZDLSF07-12,2021LLRH-06)0㊀引言随着社会经济的发展,智能手机逐步成为人们生活中的必需品,且基本都内嵌了全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)模块,已经成为人们日常生活中提供导航定位服务的重要载体[1]㊂随着智能手机GNSS模块定位精度的提高,衍生出越来越多的应用,领域逐渐扩展到移动互联㊁行人导航和精准营销等㊂人们对智能手机GNSS模块定位精度的要求越来越高,对位置服务的需求也越来越大㊂2016年5月,谷歌公司发布Android Nougat7.0操作系统后,智能手机开始能支持输出GNSS原始观测数据(包括伪距㊁载波和多普勒频移等),这将有利于对原始观测数据进行分析,给基于大众智能终端的GNSS导航定位技术研究提供了新的机遇和挑战[2-4]㊂智能手机GNSS观测数据质量直接影响其服务性能,因此有必要对GNSS原始观测数据做全面深入的分析研究㊂Banville等[5]首次对来自智能手机的真实原始GNSS观测值的质量进行了分析,结果表明伪距观测噪声较大,且只能提供米级精度㊂Robustelli 等[6]㊁Guo等[7]发现小米Mi8智能手机的伪距噪声和C/N0值之间具有强相关性㊂Zhang等[8]的实验表明,Nexus9设备GPS信号的载噪比较测量型接收机低约10dB-Hz㊂Håkansson等[9]发现置于不同多路径环境下的Nexus9的伪距具有系统性偏差㊂李敏等[10]发现华为P40手机具有较好的北斗三号信号捕获能力㊂总的来说,现有研究对智能手机数据质量评估不够全面,进行同步观测的手机型号有限㊂本文将实现对多款主流的Android智能手机进行GNSS原始观测数据质量综合评估㊁对比分析和定位性能分析㊂1㊀智能手机GNSS观测数据获取自2016年谷歌发布Android N操作系统,用户可通过安卓系统各个应用程序开发接口(Applica-tion Programming Interface,API)获取GNSS原始观测数据的相关字段及参数,进而通过计算得出伪距观测值㊁载波观测值和多普勒观测值等㊂其中GNSS Measurement类的字段为芯片组输出信息,包括芯片组计算出的卫星信号发射时刻㊁载波相位累积变化量㊁伪距瞬时变化率等信息㊂GNSS Clock类的字段则主要用来计算GPS钟面时㊂常用字段㊁所属类别及其含义如表1所示㊂表1㊀Android GNSS原始观测数据部分相关字段Tab.1㊀Related fields in GNSS raw observation data section of Android 字段名所属类别含义及单位Bias Nanos GNSS Clock时钟亚纳秒偏差/nsTime Nanos GNSS Clock手机内部硬件钟/ns DriftNanosPerSecond GNSS Clock手机钟漂/(ns/s)LeapSecond GNSS Clock与时钟相关的跳秒/sSvid GNSS Measurement卫星ID CarrierFrequencyHz GNSS Measurement载波频率/Hz SnrInDb GNSS Measurement信噪比/dB PseudorangeRateMetersPerSecond GNSS Measurement伪距速率/(m/s) ReceivedSvTimeNano GNSS Measurement卫星信号接收时刻/s AccumulatedDeltaRangeMeters GNSS Measurement载波相位观测值/m㊀㊀手机接收到卫星信号时间㊁伪距观测值和多普勒观测值等均无法直接获取,下面给出具体的计算公式:安卓智能手机接收到卫星信号时间:㊀t Rx=TimeNanos+TimeOffsetNanos-FullBiasNanos-BiasNanos㊂(1)多普勒观测值:D=-PseudorangeRateMetersPerSecondˑCarrierFrequencyHz/c0,(2)式中:c0为光在真空中的传播速度㊂伪距观测值:ρSR=c0㊃(t Rx-t Tx)㊃10-9,(3)式中:t Rx为智能手机接收到信号的时间,t Tx为卫星发射信号的时间,可直接获得㊂目前有许多Android应用软件可以访问API,获取GNSS原始观测数据㊂Google公司发布的GNSS Logger应用程序起初只能输出日志文件(txt格式),最新发布的版本虽支持观测值文件的输出,但得到的结果较少,有较大局限性㊂Rinex ON软件支持多系统观测值文件及导航电文输出,但Rinex ON1.3版本软件无法在搭载了Android11的智能手机上运行㊂而Geo++RINEX Logger软件支持手机GNSS 测量数据以RINEX标准格式输出,并已在许多设备上成功测试㊂本文实验所用数据均使用Geo++ RINEX Logger进行采集㊂2㊀实验数据本文使用5款不同型号的Android智能手机采集静态数据,其中小米MI8㊁小米MI11㊁华为P40㊁华为Mate40为双频手机,华为P10㊁三星S9为单频手机(手机的具体参数如表2所示),使用测量型接收机u-blox f9p进行同步观测㊂实验所用智能手机均来自国内主流Android市场,是销量较高的几款手机㊂目前智能手机的天线是多个天线集成的形式,包括蓝牙㊁NFC和GNSS天线等㊂实验所用双频手机均支持北斗B1I和B2a,而华为P40支持北斗三代新频点B1C㊂值得一提的是,华为P10配备的博通BCM4774芯片,是业内首款专为智能手机设计,并能支持Galileo卫星定位系统的GNSS定位中枢芯片;小米MI8作为全球第一款双频智能手机,搭载博通BCM47755芯片,是极具代表性的一款双频手机㊂由于小米MI11不支持载波相位观测值输出,本文不对其进行质量评估对比㊂表2㊀Android智能手机支持输出的GNSS原始观测数据类型Tab.2㊀Types of GNSS raw observation data supported by Android smartphonesAndroid 智能手机型号伪距观测值载波相位观测值天线位置L5/E5GNSS小米MI8是是机身背部顶端是G/R/C/E华为P40是是后置摄像头附近是G/R/C/E华为Mate40是是后置摄像头附近是G/R/C/E华为P10是否后置摄像头附近否G/R/C/E三星S9是否机身下端子板处否G/R/C/E实验地点选在长安大学地学科技大厦楼顶,视野开阔㊁观测条件良好㊂数据采集过程中关闭手机的蓝牙㊁WiFi及 占空比 选项,以防手机内部其他传感器产生干扰㊂数据采样时长100min,采样间隔为1s,卫星截止高度角均设置为15ʎ㊂实验场景如图1所示㊂图1㊀实验场景及数据采集方式Fig.1㊀Experimental scenes and data collection way3㊀智能手机GNSS观测数据分析3.1㊀完整率分析数据完整率反映在一定观测时间内,接收机接收到数据的完整性,完整的观测数据是数据处理的前提条件,它是衡量数据质量的一项重要指标[11]㊂Int=Have(i)Expert(i)ˑ100%,(4)式中:Have(i)为第i颗卫星在连续弧段上的理论历元数量;Expert(i)为第i颗卫星某频点在连续弧段上的实际历元数量㊂对各款智能手机和低成本接收机L1频点的平均数据完整率指标进行计算㊁统计,结果如表3所示㊂表3㊀各接收机L1频点观测数据完整率均值Tab.3㊀Mean integrity rate of observed data atL1of different receivers单位:%接收机型号BDS GPS Galileo GLONASS小米MI894.7393.7892.1690.01华为P4093.1294.0792.1588.25华为Mate4091.1790.5691.1384.33华为P1090.1191.0288.0881.14三星S991.0490.3289.7283.97测量型接收机95.8994.8093.2590.10实验结果表明,不同接收机各卫星系统的数据完整率表现不一,测量型接收机各卫星系统的平均数据完整率为93.51%,其中BDS数据完整率最高,高达95.89%㊂3款双频手机中除华为Mate40外,各卫星系统的平均数据完整率均超过91%,小米MI8的BDS数据完整率表现最好,高达94.73%㊂2款单频手机各卫星系统的平均数据完整率明显低于双频手机,华为P10的GLONASS系统数据完整率最低,为81.84%㊂可见,实验所用智能手机各系统的完整率均低于测量型接收机,单频手机的数据完整率低于双频手机㊂各接收机BDS和GPS数据完整率相当,GLONASS和Galileo系统数据完整率略差㊂3.2㊀周跳比分析实际观测中,GNSS信号容易受到测站周边的外界干扰而发生观测值严重跳变现象[12-13],一般常用周跳比来衡量周跳的变化㊂周跳比是指实际的观测值历元总数与发生周跳的历元个数比值,一般用CSR来表示㊂CSR值越小,周跳越严重㊂计算如下:CSR=obsslips,(5)式中:obs为实际的观测值历元总数,slips为发生周跳的历元个数㊂实验统计各款手机和测量型接收机L1频点的周跳比指标结果,如图2所示㊂通常情况下周跳比越大,周跳数越少,数据质量越好㊂分析表明,本次实验中GPS周跳比指标表现最为优异,BDS和GLONASS系统次之,Galileo系统周跳比结果最差㊂不同型号接收机的周跳比指标存在明显差异,双频智能手机华为Mate40发生周跳的次数最高,其中GPS周跳比的值低至3201,各卫星系统平均周跳比的值比测量型接收机的平均值低约50%㊂总之,智能手机GNSS模块对卫星信号的跟踪发生失锁的频率高,载波相位测量发生周跳的概率比测量型接收机大㊂这归因于智能终端的硬件条件,其天线抗抑性差且GNSS内置芯片体积小,相位中心易受外界环境影响,引起周跳,同时也给基于载波相位测量的高精度定位带来了挑战㊂图2㊀不同接收机GNSS周跳比结果Fig.2㊀GNSS cycle slip rate of different receivers3.3㊀信噪比分析信噪比(Singal to Noise Ratio,SNR)是指信号功率与噪声功率的比值,它与接收机相关器运行状态㊁天线增益能力和多路径等密切相关,是反映相位观测量的重要指标之一[14-16]㊂SNR与高度角相关性较大,一般高度角越高,天线增益越大,SNR越大,观测值的质量也越好[17]㊂计算如下:SNR=PRN,(6)式中:P R为信号功率,N为噪声功率㊂3款双频手机支持GPS和Galileo双频信号的输出,不支持BDS和GLONASS双频信号的输出㊂各接收机不同GNSS各频点信号的SNR均值统计结果如表4所示㊂表4㊀不同接收机各频点SNR均值Tab.4㊀Mean SNR of each frequency point of different receivers单位:dB-Hz接收机型号BDS GPS Galileo GLONASS B1B2L1L5E1E5a G1G2小米MI827.13 26.8731.0928.2132.6128.01 华为P4026.70 21.1426.5722.4524.6127.17华为Mate4024.80 26.9220.8520.3421.3327.46 华为P1027.95 30.21 29.04 31.81 三星S933.25 33.31 35.19 34.40 测量型接收机38.9845.9438.4041.8035.7444.7538.2841.42㊀㊀分析表4可知,测量型接收机的表现依旧优于所有智能手机,差值最大达23.42dB-Hz㊂但各型号手机不同GNSS之间的SNR相差不大㊂单频手机三星S9的各系统SNR均值最高,其中Galileo系统高达35dB-Hz㊂华为Mate40表现最差,部分频点的SNR低至20dB-Hz㊂由于L5/E5a信号是在更高的信号强度下发射的,理论上质量更好㊂对于大部分双频设备,L5/E5a 信号的SNR 明显高于L1/E1信号的SNR,但目前有些智能手机天线的设计虽能接收L5信号,如华为Mate40,但是接收到的L1/E1信号要比L5/E5a 强,这是由于手机内置天线导致的,特别是在中到高多路径环境中,这种现象更为明显㊂选取G07和G14对各个设备SNR 进行统计分析,SNR 变化情况如图3所示㊂(a )G07卫星SNR 变化情况(b )G14卫星SNR 变化情况图3㊀静态实验单颗卫星SNR 变化情况Fig.3㊀Static experiment on SNR variation of single satellite就G07卫星而言,测量型接收机的SNR 较为稳定且更加规律,介于43~48dB-Hz,比智能手机高约15dB-Hz㊂智能手机中,单频手机三星S9的SNR整体上最好㊂华为P40波动较大,在个别历元的SNR 高于三星S9,但部分历元低至10dB-Hz㊂小米MI8的SNR 值波动最小㊂对G14卫星来说,2款单频手机的SNR 整体上优于双频手机,其中三星S9的SNR 波动最小,接收信号相对最稳定,华为P10次之㊂小米MI8的SNR 大部分在30dB-Hz 上下浮动㊂总的来说,智能手机在开阔环境中SNR 变化起伏大且不规律,GNSS 观测数据质量不够稳定㊂3.4㊀多路径误差分析卫星信号在传播过程中受到外界观测环境影响,信号经反射物与接收机天线产生干涉而引起的时延,这种现象称为多路径效应[11]㊂多路径误差与卫星相对于接收机天线的空间位置关系㊁观测环境和天线质量等密切相关,由于智能手机配备低成本天线,且使用场景多为不开阔的城市地带,导致多路径误差成为手机定位中的重要误差来源㊂在双频观测值可用的情况下,可采用载波与伪距的组合观测值来反映多路径误差[18]:MPi =Pi -1+2a ij -1()ϕi +2a ij -1()ϕj ,(7)MPj =Pj -2a ija ij -1()ϕi +2a ij -1-1()ϕj ,(8)式中:MPi ㊁MPj 分别为i 波段和j 波段的多路径误差,Pi ㊁Pj 分别为i 波段和j 波段的伪距观测值,ϕi 和ϕj 分别为i 波段和j 波段的载波相位观测值,a ij =fi 2fj2,其中fi ㊁fj 分别表示i 波段和j 波段的频率㊂各接收机摆放位置接近,可认为是在同一环境下进行数据采集的㊂对3款双频手机及测量型接收机不同频点的多路径误差指标均值进行统计,结果如图4所示㊂图4㊀不同接收机GPS 双频多路径误差均值Fig.4㊀Mean of GPS dual-frequency multipath errors ofdifferent receivers由图4可以看出,各接收机L1频点的多路径误差均值均大于L5频点㊂小米MI8的多路径误差均值比另外2款华为手机小,L5频点为0.71m,但仍比测量型接收机L5频点的多路径误差均值高0.35m㊂可见双频智能手机的各频点多路径误差与测量型接收机存在较大差距㊂由于多路径效应会对SNR 造成一定影响,可以通过前文对SNR 分析的中看出双频手机中小米MI8的SNR 最大㊂选取G30卫星,对以上3款双频智能手机与测量型接收机L1和L5频点的多路径误差进行不同的对比实验,实验结果如图5所示㊂(a )小米MI8的GPS 双频多路径误差(b )华为P40的GPS 双频多路径误差(c )华为Mate40的GPS 双频多路径误差图5㊀不同接收机GPS 双频多路径误差Fig.5㊀GPS dual-frequency multipath error由图5可以看出,各接收机L5频点的多路径误差均小于L1频点,这与L5频点信号发射强度大有关,可在一定程度上抑制多路径效应㊂对比手机和测量型接收机,发现无论是L1频点还是L5频点,测量型接收机的多路径误差均明显优于智能手机㊂对比3款双频手机,发现华为Mate40较其他2款手机整体表现最好,L5频点的多路径误差最小,小米MI8整体表现最差,尤其L1频点多路径误差飞点严重,部分历元的误差超过15m㊂总的来说,智能手机由于低成本天线等硬件条件的限制,在同一环境下较测量型接收机仍存在较大的多路径误差,也因此严重影响了智能终端的高精度定位㊂4㊀智能手机定位性能分析4.1㊀卫星跟踪情况分析Android 智能终端内部基于卫星跟踪的能力,设置了可见(Visible)㊁同步(Synced)㊁追踪(Trackable)三种级别㊂只有在可跟踪级别下,GNSS 芯片输出的原始信号才是可信的[19]㊂GNSS 观测数据质量受卫星跟踪能力的影响较大,一般来说,在观测环境相同时,接收机跟踪到的卫星数量越多且随时间变化越小,观测数据质量越好㊂图6是实验中不同接收机各卫星系统的可见卫星数㊂(a )GPS 可见卫星数(b )BDS 可见卫星数(c)Galileo 系统可见卫星数(d)GLONASS系统可见卫星数图6㊀不同接收机各GNSS可见卫星数Fig.6㊀Number of visible satellites in each GNSS ofdifferent receivers由图6可知,测量型接收机和5款智能手机接收到BDS的卫星数目最多,且北斗卫星可见数最稳定,连续性较好㊂GPS可见卫星数次之,Galileo系统可见卫星数最少㊂华为P40锁星能力最强,BDS 卫星可见数在15~20颗,数量超过测量型接收机; GPS卫星可见数波动较大,部分历元低至5颗㊂华为Mate40锁星能力次之,但GLONASS卫星可见数不稳定,部分历元低至2颗㊂小米MI8虽然是双频手机,但BDS卫星可见数整体上低于单频手机三星S9,这是因为其芯片所支持的第二频率为L5/E5a 频率,而非L2/E2频率;单频手机华为P10各系统卫星可见数最少,这与其无法接收双频信号的卫星有关㊂4.2㊀SPP定位性能分析根据静态采集的GNSS原始数据,选取测量型接收机㊁双频手机小米MI8和单频手机华为P10进行伪距单点定位(SPP)精度解算㊂分别统计3个方向定位的结果,如图7所示㊂(a)小米MI8的E 方向定位精度(b)小米MI8的N 方向定位精度(c)小米MI8的U 方向定位精度(d)华为P10的E 方向定位精度(e)华为P10的N 方向定位精度(f)华为P10的U方向定位精度图7㊀不同接收机SPP定位精度Fig.7㊀SPP positioning accuracy of different receivers分析表明,3台接收机E方向和N方向定位精度均优于U方向的精度㊂对比测量型接收机和2款智能手机发现,测量型接收机的定位误差小且稳定,智能手机U方向的定位误差大且飞点严重㊂单频手机华为P10三个方向的定位误差均明显大于双频手机小米MI8㊂结合前文对数据质量的分析可以发现,多路径误差是智能手机进行伪距单点定位的主要误差源之一,双频信号比单频信号能更有效地对抗多路径效应,提升定位精度㊂5㊀结束语本文通过实验获取的多款单双频智能手机的GNSS原始观测数据,从数据完整率㊁周跳比㊁SNR 和伪距多路径等方面进行数据质量统计分析,同时对卫星可见性和伪距单点定位性能进行对比研究,得出以下结论:①智能手机原始观测值的各项数据质量指标水平均低于测量型接收机㊂5款智能手机BDS的数据完整率与测量型接收机之间的差值最小;与测量型接收机同一频点SNR均值的差值最大达23.42dB-Hz;与测量型接收机同一频点的多路径误差均值的差值最大为0.48m;周跳比差距尤为明显,个别手机的各卫星系统平均周跳比的值比测量型接收机的平均值低约50%㊂这归因于手机内置天线较小,相位中心易受外界环境影响,引起周跳,进而影响数据质量㊂②不同型号智能手机的锁星能力与GNSS数据质量水平存在一定差异,且由于手机内置天线的原因,并非所有双频手机的数据质量优于单频手机㊂智能手机的数据完整率最高为94.73%,最低只有81.14%;SNR均值最高为33.25dB-Hz,最低只有21.33dB-Hz;除华为Mate40之外,其余手机的BDS 和GPS的周跳比指标值超过5800;3款双频手机的L1频点和L5频点的多路径误差均值分别为0.85㊁0.76m;双频手机华为P40的锁星能力最强,BDS 卫星可见数在15~20颗㊂③双频信号比单频信号能更有效地对抗多路径效应,提升定位精度㊂L5/E5信号的多路径抑制功能对大部分智能手机有效,但目前也有一些智能手机无法准确接收L5信号,导致双频信号存在数据缺口㊂④部分智能终端GNSS原始观测数据存在完整率低㊁周跳严重㊁信号噪声大㊁多路径误差大及卫星失锁严重等问题,在不进行数据质量控制的情况下,定位精度较差㊂因此在后续定位解算前可尝试进行伪距平滑,设置SNR阈值等剔除部分质量表现不佳的数据以提升定位精度㊂参考文献[1]㊀陈春花,陈冲,赵亚枝.安卓智能手机GNSS数据质量分析[J].全球定位系统,2020,45(3):22-27. 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卫星导航系统精度评估方法及其应用一、引言随着社会的发展，卫星导航系统已成为了各个领域的必备设备。
精确的导航系统对交通、电信、医疗等领域有着重要的意义。
因此，卫星导航系统的准确性也成为了衡量其性能的重要标准之一。
本文将介绍卫星导航系统的精度评估方法及其应用。
二、卫星导航系统卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）是一种利用人造卫星提供的导航信号进行导航、测量和定位等服务的系统。
现在比较常见的卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗卫星导航系统。
卫星导航系统的准确度是评估其性能的一个重要指标。
三、卫星导航系统精度评估方法1. GDOP精度评估方法GDOP（Geometric Dilution Of Precision）是指在卫星导航系统接收机的可见卫星中，所选卫星几何分布情况及其对接收机定位精度的影响。
GDOP越小，接收机的定位精度就越高。
因此，GDOP的大小可以用来评估系统在定位精度上的表现，具体方法如下：- 选取可见卫星中GDOP最小的四颗卫星，计算定位误差。
2. PDOP精度评估方法在GDOP的基础上，PDOP（Position Dilution Of Precision）还考虑了卫星信号传输中的误差，因此比GDOP更加准确。
PDOP 的计算方法与GDOP类似。
3. HDOP精度评估方法HDOP（Horizontal Dilution Of Precision）是指在水平方向上接收机的定位精度，与垂直方向上的精度（VDOP，Vertical Dilution Of Precision）相对应。
- HDOP的计算方法为：HDOP=（x误差/y误差）开平方4. 位置与速度误差估计方法- 选择多颗卫星进行观测和定位，根据观测数据计算误差估计量。
- 将误差估计量转换为位置和速度误差。
四、卫星导航系统精度评估的应用卫星导航系统的精度评估方法可以用于：1. GNSS接收机的开发与测试在GNSS接收机的开发和测试过程中，需要评估其定位精度，以保证其性能符合要求。
gloness测试标准GNSS（Global Navigation Satellite System）是一种全球导航卫星系统，其主要作用是提供全球定位、导航和定时服务。
目前，全球范围内有多个GNSS系统，如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗系统等。
GLONASS是俄罗斯独立发展的卫星导航系统，与其他系统一样，其精准度和可靠性是非常重要的。
为了确保GLONASS系统的准确性和稳定性，制定了一系列的测试标准，用于验证系统的性能和功能。
下面将介绍一些GLONASS系统的测试标准内容。
首先，GLONASS系统的性能测试包括定位精度、时间同步精度、信号强度、数据传输速度等方面。
定位精度是指接收机接收卫星信号后计算出的位置与实际位置之间的误差，一般通过接收机的位置解算来评估。
时间同步精度是指接收机接收卫星信号后计算出的时间与实际时间之间的误差，通常用接收机的时间精度来衡量。
信号强度是指接收机接收卫星信号的强度，一般通过接收机的信号质量来评估。
数据传输速度是指接收机接收卫星信号的速度，一般通过接收机的数据传输率来衡量。
这些性能指标的测试标准可以确保GLONASS系统的性能符合要求。
其次，GLONASS系统的功能测试包括接收机的工作状态、信号接收能力、数据解算能力等方面。
接收机的工作状态包括接收机的开机、搜索、定位、跟踪、数据输出等功能的正常性能。
信号接收能力是指接收机接收卫星信号的能力，一般通过接收机的信号接收率来评估。
数据解算能力是指接收机计算接收的卫星信号数据并输出定位信息的能力，通常用接收机的数据处理速度来衡量。
这些功能测试的标准可以确保GLONASS系统的功能正常。
总的来说，GLONASS系统的测试标准是确保系统的性能和功能符合要求的重要手段，通过严格的测试，可以验证系统的稳定性和可靠性，保障系统的正常运行。
希望未来GLONASS系统的测试标准能够不断完善，确保系统的性能和功能达到最佳水平，为用户提供更好的导航和定位服务。
GNSS空间信号质量评估系统接收通道性能测试王瑾;卢晓春;赵航;白燕【摘要】The receiving channel of GNSS signal quality assessment systemis one of the main error sources for signal quality assessment system. Through the analyses of the signal amplitude error, phase distortion, frequency offset, etc., which are related to the characteristics of receiving channel, the mechanisms of gain flatness, amplitude error, phase error, frequency offset, error vector magnitude(EVM) and group delay are studied. A corresponding test method is proposed and the test shows that the receiving channel performance satisfies the requirements of the space signal quality assessment system.%GNSS空间信号质量评估系统的接收通道是评估导航信号质量的主要误差源之一。
通过分析接收通道特性引起的信号幅度误差、相位失真、频率偏移等现象，研究了接收通道增益平坦度、幅度误差、相位误差、频率偏移、矢量误差幅度、群时延等机理，提出了相应的测试方法，测试结果表明接收通道性能能够满足空间信号质量评估的要求。
【期刊名称】《时间频率学报》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】9页(P235-243)【关键词】通道性能;增益平坦度;矢量误差幅度;群时延【作者】王瑾;卢晓春;赵航;白燕【作者单位】中国科学院国家授时中心,西安710060 中国科学院研究生院,北京100039 中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710060 中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710060 中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710060 中国科学院研究生院,北京100039 中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600【正文语种】中文【中图分类】V448;P228目前，全球卫星导航系统（GNSS）的应用越来越广泛，几乎涉及国民经济和社会发展的各个领域。
北斗系统中长距离载波相位差分性能的研究袁国良;骆振永;张坤【摘要】全球对于北斗定位的研究已经愈来愈深入.文章利用实验仪器接收到的实际数据,对当前星座架构为5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星的北斗系统的双频(B1,B2)载波相位差分的定位性能进行了分析,同时将实验结果与GPS载波相位差分的定位机能做了比较.由于外界环境以及基础设施对载波相位差分定位精度的影响,为了进一步优化定位准确率,减小乃至清除误差,采用多频观测测量的方式进行实验.文中对北斗系统、GPS系统及其组合系统在中长距离条件下载波相位差分定位效果进行了分析,从而对北斗系统中长距离载波相位差分的定位性能做出评估.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2017(036)015【总页数】4页(P69-72)【关键词】北斗;GPS;载波相位;组合系统;定位性能【作者】袁国良;骆振永;张坤【作者单位】上海海事大学,上海 201306;上海海事大学,上海 201306;上海海事大学,上海 201306【正文语种】中文【中图分类】TN927航天活动的进展备受各国重视，随着人类社会进入21世纪，世界各国的航天活动进入一个新平台。
在国家发展的总体战略中，航天产业已成为越来越重要的角色，对人们的生活也有越来越重要的影响。
具有自主知识产权的卫星导航系统的重要性不言而喻，它投入了大量的人力物力资源。
目前全球成熟的卫星导航系统包括美国的全球定位系统(GPS)以及俄罗斯格洛纳斯导航系统(GLONASS)和中国正在实施的北斗卫星导航系统[1]。
2013年，施闯等人分析了北斗系统相对定位性能[2]，得到了较高的精度。
同年，王茜进行了基于载波相位差分的GPS/DR组合定位算法的研究，得出了相位差分中整周模糊度的固定解的解算是定位的关键，可采用LAMBDA算法解决[3]。
本文在中长距离条件下，以差分定位的方式，根据卫星可视数目(NVS)、卫星的位置精度因子(PDOP)、模糊度固定率(FIX率)和均方根值(RMS)对北斗/GPS系统以及组合系统的定位性能做出评价。
GNSS测绘中的差分定位原理与精度分析导论全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）已经成为现代测绘领域不可或缺的工具。
差分定位技术是GNSS测绘中一种常用的技术手段，能够提高定位精度。
本文将介绍差分定位的原理以及对其精度进行分析。
一、差分定位原理差分定位是通过将一个已知位置的参考接收器与需要进行定位的测量接收器进行比较，消除接收器本身的误差。
其中最常用的差分定位技术是实时差分定位和后处理差分定位。
实时差分定位是通过将参考接收器和测量接收器之间的观测数据进行无线传输，对观测数据进行实时处理，实现即时的位置纠正。
这种方法通常使用基准站和流动站两个接收器。
基准站位于已知位置，使用精密的测量设备进行观测，并将观测数据传输给流动站。
流动站利用接收到的基准站数据对自身的观测数据进行纠正，从而得到更为准确的位置。
后处理差分定位是通过将基准站和流动站的观测数据进行离线处理，消除接收器误差。
基准站和流动站的观测数据分别进行处理，通过比对两个接收器的观测数据中的误差，对流动站的位置进行纠正。
这种方法相比实时差分定位更为精确，适用于对测量精度要求较高的情况。
二、差分定位的精度分析差分定位技术可以有效提高GNSS测绘的定位精度，但其精度受到多种因素的影响。
以下将对其中几个主要因素进行分析。
1. 观测条件天气和环境条件对差分定位的精度有显著影响。
恶劣的天气条件，如强风、大雨、雷电等，会导致信号传输的中断或衰减，从而影响定位精度。
此外，大量的遮挡物，如高楼、树木等也会影响信号的传播和接收。
2. 卫星几何卫星几何是指卫星的分布在空间中的位置关系。
当卫星几何不理想时，即卫星分布过于稀疏或过于密集，会导致定位精度下降。
在实际测绘中，选择合适的时间和地点以获得最佳的卫星几何条件对于提高差分定位精度非常重要。
3. 接收器性能接收器的性能直接影响差分定位的精度。
高质量的接收器通常具有较高的灵敏度和抗干扰能力，能够快速且准确地接收信号，从而提高定位精度。
GNSS高精度板卡测试方法及测试报告_RTK基本性能GNSS高精度板卡是一种用于接收全球导航卫星系统信号并实现高精度定位的设备。
在使用这种板卡之前，需要对其进行严格的测试以确保其性能符合要求。
本文将介绍GNSS高精度板卡的测试方法和测试报告中RTK基本性能的评估。
1.测试方法在测试GNSS高精度板卡的RTK基本性能时，需要按照以下步骤进行：1.1环境准备：选择一个无遮挡、开阔的场地进行测试，以确保接收卫星信号的稳定性和准确性。
1.2系统连接：将GNSS高精度板卡连接至测试设备（如笔记本电脑）并通过相关软件进行设置和配置。
1.3接收信号：在软件界面中查看卫星信号的接收情况，确保板卡已成功连接至卫星并可以接收到信号。
1.4RTK定位：启动RTK功能，并在软件界面中查看实时定位精度和稳定性，记录下每次测量的结果。
1.5数据分析：将测试数据导入到分析软件中进行处理，评估RTK基本性能的精度、稳定性和实时性。
2.测试报告测试报告应包含以下内容：2.1测试目的：明确测试的目的和范围，说明所测试的GNSS高精度板卡型号和版本等信息。
2.2测试环境：描述测试时所用的场地、天气和其他环境条件，以及测试设备的连接方式和配置。
2.3测试方法：详细介绍测试过程和步骤，说明如何进行RTK基本性能的测试和评估。
2.4测试结果：列出每次测试的数据和结果，包括定位精度、稳定性和实时性等指标。
2.5结论与建议：根据测试结果对GNSS高精度板卡的性能进行评估，提出改进建议或优化方案。
通过以上测试方法和报告，可以全面评估GNSS高精度板卡的RTK基本性能，为其在实际应用中的性能表现提供参考和指导。
同时，不断优化测试方法和提升测试技术水平，可以更好地保障GNSS高精度板卡的质量和稳定性。
卫星导航系统精度评估方法卫星导航系统，又称全球卫星导航系统（GNSS），是一种基于卫星提供定位、导航和定时信息的技术系统。
这些系统使用一组卫星以及地面站和接收器设备来提供全球范围内的导航服务。
然而，卫星导航系统的精度对于实际应用的准确性至关重要。
为了确保卫星导航系统的精度满足用户的需求，需要使用评估方法进行精度评估。
下面将介绍一些常用的卫星导航系统精度评估方法。
1. 基准站差分技术基准站差分技术是一种常用的评估卫星导航系统精度的方法。
该方法使用全球分布的多个基准站来跟踪接收到的卫星信号，并进行差分计算来减小定位误差。
这种差分技术通过消除大气延迟等误差源，提高了定位的精度。
通过比较参考站和用户站的定位结果，可以评估卫星导航系统的精度。
2. 静态定位方法静态定位方法是一种基于接收器测量数据进行评估的常用方法。
在这种方法中，接收器被放置在一个静止的位置，并在持续一段时间内测量接收到的卫星信号。
通过分析测量数据，并与已知参考坐标进行比较，可以评估卫星导航系统的精度。
静态定位方法可以提供较高的精度评估结果，但需要较长的测量时间。
3. 动态定位方法动态定位方法是一种基于移动接收器进行评估的方法。
在这种方法中，接收器被安装在移动平台上，如车辆、船只或飞机上。
通过在运动过程中不断测量接收到的卫星信号，并与已知参考轨迹进行比较，可以评估卫星导航系统的精度。
动态定位方法可以提供更接近实际使用条件下的精度评估结果。
4. 多路径效应分析多路径效应是指卫星信号在传播过程中反射或衍射在建筑物、地形或其他物体上而导致的信号失真现象。
多路径效应会导致定位误差。
通过分析接收到的信号中的多路径效应，并对其进行建模和纠正，可以评估卫星导航系统的精度。
5. 可视卫星数统计可视卫星数是指在特定时间和位置范围内可见的卫星数量。
可视卫星数越多，定位精度通常越高。
通过统计接收机在不同时间和位置的可视卫星数，并将其与定位误差进行比较，可以评估卫星导航系统的精度。
高精度GNSS定位技术及精度评估近年来，随着科技的不断发展和应用的扩大，全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）已经渗透到了我们生活的各个领域。
高精度GNSS定位技术作为GNSS的一项重要应用，不仅在军事、交通、测绘等领域有着广泛的应用，还在日常的导航、定位服务中发挥着重要的作用。
GNSS定位系统由多颗卫星和地面控制站组成。
通过接收卫星发射的导航信号，接收机可以计算出接收机所在位置的经度、纬度和高程。
然而，由于多种原因的影响，GNSS定位的精度有限，无法满足一些高精度要求的任务。
因此，为了提高GNSS定位的精度，人们不断地研发和改进高精度GNSS定位技术。
高精度GNSS定位技术的研究和发展主要包括数据处理算法、卫星接收机设计和差分定位等方面。
其中，差分定位是一种常见的提高GNSS定位精度的方法。
差分定位通过接收同一颗卫星的信号，利用接收机间的观测量差异进行计算，减小误差影响，提高定位精度。
此外，还有基于粒子滤波、卡尔曼滤波和波束形成等算法的研究，这些算法能够更好地处理信号噪声、多径效应和系统误差等问题，进一步提高定位精度。
精度评估是衡量定位技术优劣的重要手段。
目前，针对高精度GNSS定位技术的精度评估主要有实测评估和仿真评估两种方法。
实测评估是将高精度GNSS定位技术应用于实际场景中，通过对实际观测结果进行分析和统计，得出定位结果的精度。
这种评估方法具有直观性和真实性的优点，能够反映出技术在实际使用中的性能。
然而，实测评估需要占用大量时间和资源，并且受到环境和设备等因素的限制，所以无法进行大规模的评估。
相比之下，仿真评估是一种更为常用和有效的方法。
通过建立数学模型，对高精度GNSS定位技术进行仿真计算和分析，得出定位结果的精度。
仿真评估不受时间、空间和设备等限制，能够进行大规模的评估。
同时，通过改变模型中的参数，还可以研究和比较不同因素对定位精度的影响。
GNSS技术在大地测量中的精度评估方法引言全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）已经成为现代大地测量中不可或缺的工具。
GNSS技术通过接收来自卫星的信号，可以实现对地球上任意位置的准确定位和测量。
然而，由于各种环境和技术因素的影响，GNSS 测量的精度会受到一定程度的限制。
本文将探讨在大地测量中评估GNSS技术精度的方法。
1. 验证基线精度在使用GNSS进行测量之前，需要首先进行基线验证。
基线是指两个或多个GNSS接收器之间的距离。
准确地验证基线的精度对于后续的测量工作至关重要。
通常可以采用制定测量任务并进行GNSS观测的方法来验证基线的精度。
在观测过程中，需要注意选择适当的观测时间和观测环境，以减少多路径干扰和其他误差的影响。
通过对已知基线进行测量，可以评估GNSS测量的准确性和精度。
2. 数据处理方法GNSS数据的处理方法对于评估其精度至关重要。
常用的数据处理方法包括单点定位、差分定位和无照片法等。
单点定位是最简单的定位方法，仅使用一个GNSS接收器进行测量。
差分定位则是通过比较基准站和移动站之间的差异来消除大气误差和钟差等因素的影响。
无照片法则通过将GNSS数据与其他测量数据进行组合，提高定位的精度。
3. 精度评估指标在对GNSS技术进行精度评估时，常用的指标包括水平精度、垂直精度和时间精度。
水平精度是指GNSS测量结果在水平方向上的精度；垂直精度则是指在垂直方向上的精度；时间精度则是指GNSS测量结果的时间精度。
通过计算这些指标，可以对GNSS技术在大地测量中的准确性进行评估。
4. 精度评估工具为了方便对GNSS技术的精度进行评估，现有很多精度评估工具可供选择。
其中一种常用的工具是GNSS网络RTK（Real-Time Kinematic）解算软件。
这种软件可以实时计算接收器位置，并显示精度评估结果。
另外，还有一些GNSS精度评估软件可以对大量的GNSS数据进行分析和处理，比如Geomatica和GNSS Data Manager等。
