قياسات GNSS الأولية

يتيح إطار عمل Android الوصول إلى قياسات GNSS الأولية على العديد من أجهزة Android.

يمكنك العثور على الأدوات في مستودع GPS Measurement Tools على GitHub، والذي يتضمّن الرمز المصدر لإصدار أولي من GnssLogger وملفات قابلة للتنفيذ لتطبيق GNSS Analysis على أجهزة الكمبيوتر المكتبي التي تعمل بنظام التشغيل Linux وWindows وmacOS. دليل التثبيت والاستخدام

تحدّي "دقة تحديد الموقع على الهواتف الذكية" من Google

ترعى Google وقسم الأقمار الصناعية التابع لمعهد الملاحة وKaggle مسابقة Smartphone Decimeter Challenge الثالثة في مؤتمر ION GNSS+. تبدأ المسابقة في 12 سبتمبر 2023 وتنتهي في 23 مايو 2024. ستتوفّر أكثر من 150 عملية تتبُّع جديدة للجميع تحتوي على قياسات GNSS أولية وبيانات أجهزة الاستشعار وبيانات صحيحة دقيقة. المشاركة في المسابقة متاحة للجميع. ننصح المشاركين بإرسال ملخّص للجلسة بعنوان "تحدّي الدقة في تحديد المواقع باستخدام الهواتف الذكية" التي ستُعقد في مؤتمر ION GNSS+ 2024.

لمزيد من المعلومات، بما في ذلك القواعد واللوائح التنظيمية، يُرجى الانتقال إلى صفحة المسابقة على Kaggle، والتي ستصبح متاحة في 12 أيلول (سبتمبر) 2023 الساعة 3:30 مساءً بتوقيت MDT.

أجهزة Android التي تتوافق مع قياسات GNSS الأولية

يجب أن تتوافق الأجهزة التي تعمل بالإصدار 10 من نظام التشغيل Android (المستوى 29 من واجهة برمجة التطبيقات) أو الإصدارات الأحدث مع ميزة "قياسات GNSS الأولية". على نظام التشغيل Android 9 (المستوى 28 من واجهة برمجة التطبيقات) والإصدارات الأقدم، يكون توفير إمكانية استخدام قياسات نظام GNSS الأولية إلزاميًا في جميع أجهزة Android التي تم تصنيعها في عام 2016 أو بعده. في الوقت الحالي، تتضمّن أكثر من% 90 من هواتف Android الحالية قياسات أولية.

إنّ توفّر بعض حقول قياس نظام GNSS الأوّلي اختياري ويمكن أن يختلف استنادًا إلى مجموعة شرائح نظام GNSS المستخدَمة. تشمل أمثلة هذه الحقول ما يلي:

  • المسافة الزائفة ومعدّل المسافة الزائفة
  • رسالة التنقّل
  • قيمة "وحدة التحكّم التلقائي في الكسب" (AGC)
  • نطاق التغيّر التراكمي (ADR) أو الطور الحامل
  • التوافق مع نطاقات تردد متعددة

تتوافق معظم الهواتف الرائدة من Pixel وMotorola وSamsung وXiaomi وOnePlus وغيرها من الشركات المصنّعة للهواتف الرئيسية مع نطاقَي التردد L1 وL5. توفّر هواتف Pixel الرائدة وغيرها من الهواتف الرائدة التي تصنّعها شركات كبرى ولا تستخدم شرائح Qualcomm Snapdragon، بيانات ADR (المرحلة الحاملة) كجزء من القياسات الأولية.

تتضمّن المقالة "الاستعانة بالمصادر الجماعية لتحديد ميزات GNSS في أجهزة Android" قاعدة بيانات تتضمّن إمكانات GNSS التي ساهم بها المستخدمون في أجهزة Android المختلفة.

لمزيد من المعلومات حول تعريفات حقول القياسات الأولية التي توفّرها أجهزة Android، يُرجى الاطّلاع على أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية.

يمكن لمصنّعي المعدات الأصلية والمطوّرين والباحثين الاستفادة من الأدوات الواردة في هذه الصفحة لاختبار تصاميم الهواتف الجديدة والتحقّق من صحة الوظائف وتطوير خوارزميات جديدة وتقييم التحسينات التي تم إدخالها على تنفيذ نظام GNSS، بالإضافة إلى إنشاء تطبيقات ذات قيمة مضافة.

نموذج رمز برنامج SUPL

‫Suplclient هو نموذج للرمز البرمجي الذي يصل إلى supl.google.com للحصول على التقويم الفلكي في الوقت الفعلي. يوفر صف SuplTester مثالاً على كيفية استخدام مشروع برنامج SUPL. يُعدّ SuplTester مواصفات اتصال TCP لبروتوكول SUPL، ثم يرسل طلب LPP SUPL عند خطوط الطول والعرض المحدّدة ويطبع استجابة خادم SUPL.

معلومات معايرة الهوائي

بدءًا من Android 11 (المستوى 30 لواجهة برمجة التطبيقات)، يمكنك استخدام الفئة GnssAntennaInfo للوصول إلى خصائص الهوائي، مثل إحداثيات إزاحة مركز الطور (PCO) وتصحيحات تباين مركز الطور (PCV) وتصحيحات كسب الإشارة. ويمكن تطبيق هذه التصحيحات على القياسات الأولية لتحسين الدقة.

عند استخدام GnssAntennaInfo، يجب مراعاة سلوكيات النظام التالية. وهي مصمَّمة لتحسين خصوصية المستخدم.

  • إنّ الخصائص التي توفّرها واجهة برمجة التطبيقات هذه خاصة بطراز الجهاز فقط، وليس بجهاز فردي.

تسجيل القياسات الأولية

يمكنك استخدام "استوديو Android" لإنشاء تطبيق يسجّل قياسات GNSS الأولية وغيرها من بيانات الموقع الجغرافي في ملف. للاطّلاع على مثال لرمز المصدر الخاص بهذا التطبيق، يُرجى الاطّلاع على أدوات قياس نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

‫Google GNSSLogger هو تطبيق نموذجي تم تطويره باستخدام هذه الوظيفة. للحصول على مخرجات GNSS باستخدام التطبيق النموذجي، يجب أن يتيح جهازك قياسات GNSS الأولية.

بعد الحصول على سجلّ GNSS باستخدام أداة GNSS Logger، يمكنك نسخ ملفات السجلّ من الجهاز إلى الكمبيوتر لإجراء المزيد من التحليل. من داخل تطبيق GNSS Logger، يمكنك إرسال الملفات إلى نفسك عبر البريد الإلكتروني أو حفظها في Google Drive. يمكنك بدلاً من ذلك حفظ الملفات باستخدام تطبيق إدارة الملفات على الجهاز، أو يمكنك استخدام Android Debug Bridge (ADB) كما هو موضّح في نسخ الملفات إلى جهاز أو منه.

تحليل القياسات الأولية

يقرأ تطبيق GNSS Analysis القياسات الأولية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو نظام GNSS التي يجمعها تطبيق GNSS Logger، ويستخدمها لتحليل سلوك جهاز استقبال GNSS، كما هو موضّح في الشكل 1.

يمكنك تنزيل التطبيق لأنظمة التشغيل Linux وWindows وmacOS.

GNSS Logger وGNSS Analysis

الشكل 1. يجمع تطبيق GNSS Logger القياسات التي يمكن أن يستخدمها تطبيق GNSS Analysis.

تم إنشاء تطبيق GNSS Analysis باستخدام MATLAB، ولكنك لست بحاجة إلى تثبيت MATLAB لتشغيله. يتم تجميع التطبيق في ملف تنفيذي يثبّت نسخة من MATLAB Runtime.

لوحة التحكّم في تحليل نظام GNSS

تتيح لك لوحة التحكّم في "تحليل نظام GNSS"، الموضّحة في الشكل 2، إدارة ميزات التطبيق، مثل:

  • اختَر الأقمار الصناعية التي يتم عرضها.
  • التحكّم في الموضع والسرعة والوقت المرجعي (PVT) المستخدَمين لاحتساب أخطاء القياس
  • إنشاء تقارير تحليلية
  • تحديد فترة في البيانات بين وقتَي البدء والانتهاء

لوحة التحكّم في تحليل نظام GNSS)

الشكل 2. لوحة التحكّم في تحليل GNSS

الرسومات البيانية التفاعلية لتحليل GNSS

يوفّر تطبيق GNSS Analysis رسومات بيانية تفاعلية منظَّمة في أعمدة التردد اللاسلكي (RF) والساعات والقياسات، كما هو موضّح في الشكل 3.

الرسومات البيانية التفاعلية لتحليل GNSS)

الشكل 3. تطبيق "تحليل نظام GNSS" يعرض رسومات بيانية تفاعلية.

يعرض عمود "التكرار" البيانات التالية:

  • بالنسبة إلى كل مجموعة من الأقمار الصناعية، الأقمار الصناعية الأربعة التي تتضمّن أقوى الإشارات
  • لكل قمر صناعي، الرسم البياني الزمني لنسبة قدرة الإشارة إلى كثافة الضوضاء (C/No)
  • مخطط السماء لمواضع الأقمار الصناعية

يعرض عمود الساعة البيانات التالية:

  • النطاقات الزائفة

  • تمثّل هذه السمة معدّل تكرار الإزاحة لساعة جهاز الاستقبال، ويتم احتسابها باستخدام أحد المواضع المرجعية التالية:

    • متوسط الموضع الذي يتم احتسابه تلقائيًا
    • خط العرض وخط الطول والارتفاع الذي أدخله المستخدم
    • ملف "الرابطة الوطنية للإلكترونيات البحرية" (NMEA) مع مرجع PVT صحيح

  • إزاحة ساعة الاستعداد التي تحتفظ بالوقت عندما يعيد جهاز الاستقبال ضبط دورة التشغيل للمذبذب الأساسي

يعرض عمود القياسات البيانات التالية:

  • نتائج تحديد الموقع الجغرافي باستخدام طريقة المربّعات الصغرى المرجّحة التي تم الحصول عليها من النطاقات الزائفة الأولية يتم الترجيح باستخدام عدم اليقين المُبلغ عنه لكل قياس، وهو جزء من مواصفات واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بالقياسات الأولية.
  • أخطاء كل نطاق زائف لكل قياس

  • أخطاء كل معدّل نطاق زائف لكل قياس.

تقرير اختبار تحليل GNSS

يمكن أن تنشئ أداة "تحليل نظام GNSS" تقرير اختبار، كما هو موضّح في الشكل 4، يقيّم تنفيذ واجهة برمجة التطبيقات والإشارة المستلَمة وسلوك الساعة ودقة القياس. في كل حالة، يوضّح التطبيق ما إذا كان المستقبِل قد اجتاز الاختبار أو لم يجتزه استنادًا إلى الأداء الذي تم قياسه مقارنةً بمقاييس الأداء المعروفة. ويفيد تقرير الاختبار الشركات المصنّعة للأجهزة، إذ يمكنها استخدامه أثناء تكرار عملية تصميم الأجهزة الجديدة وتنفيذها. لإنشاء تقرير الاختبار، انقر على إنشاء تقرير.

تقرير اختبار تحليل GNSS

الشكل 4 تقرير اختبار تحليل GNSS

توفّر علامة التبويب مقارنة مقارنة جنبًا إلى جنب، كما هو موضّح في الشكل 5، بين قيم C/No من عدة ملفات سجلات لنظام GNSS، وهو أمر مفيد عند مقارنة أداء التردد اللاسلكي لعدة أجهزة.

مقارنة بيانات C/No جنبًا إلى جنب

الشكل 5. مقارنة بيانات C/No جنبًا إلى جنب من عدة ملفات سجل

هل يهمّك رمز المصدر؟ يوفّر مشروع أداة قياس نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مثالاً مفتوح المصدر MATLAB يمكنك استخدامه لتنفيذ الإجراءات التالية باستخدام إشارات مجموعة أقمار GPS:

  • قراءة البيانات التي تم تسجيلها باستخدام تطبيق GNSS Logger النموذجي
  • حساب النطاقات الزائفة وتصوّرها
  • حساب الموضع والسرعة باستخدام طريقة المربّعات الصغرى المرجّحة
  • عرض مرحلة الناقل وتحليلها

ملاحظات الإصدار 4.6.0.1 من تطبيق GNSS Analysis

يتضمّن الإصدار 4.6.0.1 من تطبيق GNSS Analysis التحديثات التالية:

  • تم إنشاء GnssAnalysisTool على Matlab R2022a، ما يتيح الوصول إلى الميزات الجديدة التالية:
  • يتم التمرير تلقائيًا في نافذة الحالة: تظهر دائمًا أحدث رسالة حالة.
  • تمت إضافة جدول لمقارنات نسبة الإشارة إلى الضوضاء (C/N0)، حسب المجموعة النجمية، ومقارنة L1 بـ L5.
  • تمت إضافة الرسم البياني المتبقي لمعدل النطاق الزائف.
  • تمت إزالة علامات التبويب المنفصلة الخاصة بـ "المركبة الخاصة المرجعية الثابتة" أو "المتحركة"، ما يسهّل معرفة نوع المركبة الخاصة المرجعية الذي تم اختياره.
  • تم نقل نتائج "إنشاء تقرير" من HTML إلى "نافذة الحالة".
  • تمت إزالة علامة التبويب "مخطّط المهام". يُرجى استخدام gnssmissionplanning.com/ ‎ أو www.gnssplanning.com/.
  • إصلاحات متعلقة بتحليل ملف RINEX Observation
  • الرجوع إلى مصدر بيانات الموضع الفلكي CDDIS التابع لوكالة ناسا لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ونظام غلوناس (GLO) عندما لا يعمل مصدر BKG
  • الانتقال من igs.bkg.bund.de إلى igs-ftp.bkg.bund.de
  • لا تخرج من التحليل في حال تعذُّر تنزيل بيانات الموضع التقريبي لنظام GAL أو QZSS أو BDS.
  • إنشاء تحليل Antenna CNo حتى إذا كانت مجموعة الشرائح لا تتوافق مع BaseBandCNo

دليل التثبيت والاستخدام

تقديم تعليقات

نريد تحسين إمكانية استخدام نظام GNSS على Android. يمكنك إعلامنا بأي مشاكل تواجهك في استخدام نظام GNSS على Android من خلال أداة تتبُّع مشاكل GNSS. يُرجى التحقّق مما إذا كانت مشكلتك قد تمت معالجتها في الأسئلة الشائعة قبل نشرها.

إذا كنت قد استخدمت أدوات تحليل نظام GNSS، يُرجى تقديم ملاحظاتك من خلال الإجابة عن استطلاع قصير. إذا كانت لديك أسئلة أخرى أو طلب للحصول على الدعم، يُرجى الاطّلاع على مراجع دعم المطوّرين.

يمكنك العثور على إجابات عن الأسئلة الشائعة في الأسئلة الشائعة حول أدوات تحليل نظام GNSS.