מדידות של GNSS גולמיות

Android Framework מספק גישה למדידות של GNSS גולמיות במספר מכשירי Android.

הכלים זמינים במאגר GPS Measurement Tools ב-GitHub, שכולל את קוד המקור של גרסה ראשונית של GnssLogger ואת קובצי ההפעלה של אפליקציית GNSS Analysis למחשב ל-Linux, ל-Windows ול-macOS. התקנה ומדריך למשתמש.

Google Smartphone Decimeter Challenge

Google, מחלקת הלוויינים של Institute of Navigation ו-Kaggle הן נותני החסות של Smartphone Decimeter Challenge השלישי ב-ION GNSS+. התחרות תתחיל ב-12 בספטמבר 2023 ותסתיים ב-23 במאי 2024. יותר מ-150 נתיבי מעקב חדשים, שכוללים מדידות GNSS גולמיות, נתוני חיישנים ונתוני 'אמת קרקעית' מדויקים, יהיו זמינים לכולם. כולם יכולים להשתתף בתחרות. מומלץ לשלוח תקציר לסשן בשם 'Smartphone Decimeter Challenge' שיתקיים ב-ION GNSS+ 2024.

מידע נוסף, כולל כללים ותקנות, זמין בדף התחרות ב-Kaggle שיתחיל לפעול ב-12 בספטמבר 2023 בשעה 15:30 (שעון MDT).

מכשירי Android שתומכים במדדי GNSS גולמיים

במכשירים עם Android 10 (רמת API 29) ואילך, חובה לתמוך במדידות גולמיות של GNSS. ב-Android 9 (רמת API 28) ובגרסאות ישנות יותר, חובה לתמוך במדידות GNSS גולמיות בכל מכשירי Android שמכילים חומרה משנת 2016 ואילך. נכון לעכשיו, ביותר מ-90% מהטלפונים הקיימים עם Android מדידה גולמית.

התמיכה בחלק משדות המדידה הגולמיים של GNSS היא אופציונלית ועשויה להשתנות בהתאם לערכת השבבים של GNSS. דוגמאות לשדות האלה:

• טווח פסאודו וקצב פסאודו.
• הודעת ניווט.
• ערך של בקר רווח אוטומטי (AGC).
• טווח הדלתה המצטבר (ADR) או שלב המוביל.

בטבלה הבאה מפורטות כמה דוגמאות למכשירים מבוססי Android ומוצגת בהם רמת התמיכה במדידות GNSS גולמיות:

דגם	גרסת Android	AGC	ADR (שלב הספק)	L5	מערכות גלובליות
Google Pixel 4/‏5/‏6/‏7	12	כן	כן	כן	GPS גלו GAL BDS QZS
Xiaomi Mi 9	9	כן	לא	כן	GPS GLO GAL BDS QZS
Xiaomi Mi 8	8.1	לא	כן	כן	GPS GLO GAL BDS QZS
Huawei P30 Pro	9	לא	כן	כן	GPS GLO GAL BDS
Huawei Mate 20	9	לא	כן	כן	GPS GLO GAL BDS
One Plus 7 Pro	9	כן	לא	כן	GPS GLO GAL
One Plus 7	9	כן	לא	כן	GPS GLO GAL
Samsung Galaxy S20/S21 Ultra (Exynos)*	12	כן	כן	כן	GPS GLO GAL BDS QZS
Samsung Galaxy S9‏ (Exynos)*	8.0	לא	כן	לא	GPS GLO GAL QZS
Samsung Galaxy S9+‎	8.0	לא	לא	לא	GPS GLO GAL

^* הגרסה של Samsung Galaxy Exynos מספקת תמיכה ב-ADR בשנים האחרונות. עדיין אין תמיכה ב-ADR בגרסה של Samsung Snapdragon.

מידע נוסף על ההגדרות של שדות מדידה גולמיים שמסופקים על ידי מכשירי Android זמין במאמר מערכות ניווט לווייניות גלובליות.

יצרני ציוד מקורי (OEM), מפתחים וחוקרים יכולים להשתמש בכלים שבדף הזה כדי לבדוק עיצובים חדשים של טלפונים, לאמת את הפונקציונליות, לפתח אלגוריתמים חדשים, להעריך שיפורים בהטמעת מערכת ה-GNSS וגם לפתח אפליקציות עם ערך מוסף.

קוד לדוגמה של לקוח SUPL

Suplclient הוא קוד לדוגמה שמשתמש ב-supl.google.com כדי לקבל נתוני EPHEMERIS בזמן אמת. בכיתה SuplTester מופיעה דוגמה לשימוש בפרויקט הלקוח של SUPL. ה-SuplTester מגדיר את מפרטי החיבור של SUPL ל-TCP, ולאחר מכן שולח בקשת LPP SUPL בקו הרוחב ובקו האורך הנתונים, ומדפיס את התשובה מהשרת של SUPL.

מידע על כיול האנטנה

החל מ-Android 11 (רמת API 30), אפשר להשתמש בכיתה GnssAntennaInfo כדי לגשת למאפייני האנטנה, כמו קואורדינטות של סטייה ממרכז הפאזה (PCO), תיקונים של תנודות במרכז הפאזה (PCV) ותיקונים של שיפור האות. אפשר להחיל את התיקונים האלה על המדידות הגולמיות כדי לשפר את הדיוק.

כשמשתמשים ב-GnssAntennaInfo, חשוב לזכור את התנהגויות המערכת הבאות. הם נועדו לשפר את פרטיות המשתמשים.

• המאפיינים שסופקו על ידי ה-API הזה ספציפיים רק לדגם המכשיר, ולא למכשיר ספציפי.

רישום מדידות גולמיות ביומן

אתם יכולים להשתמש ב-Android Studio כדי ליצור אפליקציה שמצלמת מדידות GNSS גולמיות ונתוני מיקום אחרים, ומתעדת אותם בקובץ יומן. דוגמה לקוד מקור של אפליקציה כזו מופיעה במאמר כלים למדידת GPS.

GNSSLogger של Google היא אפליקציה לדוגמה שפותחה באמצעות הפונקציונליות הזו. כדי לקבל פלט GNSS באמצעות האפליקציה לדוגמה, המכשיר צריך לתמוך במדידות GNSS גולמיות.

אחרי שתתעדו את יומן GNSS באמצעות יומן GNSS Logger, תוכלו להעתיק את קובצי היומן מהמכשיר למחשב לצורך ניתוח נוסף. מתוך ה-GNSS Logger תוכלו לשלוח לעצמכם את הקבצים באימייל או לשמור אותם ב-Google Drive. לחלופין, אפשר לשמור את הקבצים באמצעות אפליקציית ניהול הקבצים במכשיר, או להשתמש בממשק הגישור של Android‏ (ADB) כפי שמוסבר בקטע העתקת קבצים למכשיר או ממנו.

ניתוח מדידות גולמיות

אפליקציית GNSS Analysis קוראת את המדידות הגולמיות של ה-GPS/GNSS שנאספו על ידי ה-GNSS Logger, ומשתמשת בהן כדי לנתח את התנהגות מקלט ה-GNSS, כפי שמוצג באיור 1.

אפשר להוריד את האפליקציה למערכות Linux,‏ Windows ו-macOS.

איור 1. GNSS Logger אוסף את המדידות שאפשר לקבל על ידי GNSS Analysis.

אפליקציית GNSS Analysis מבוססת על MATLAB, אבל אין צורך ב-MATLAB כדי להריץ אותה. האפליקציה מקובצת לקובץ הפעלה שמתקין עותק של MATLAB Runtime.

לוח הבקרה של ניתוח GNSS

בלוח הבקרה של ניתוח ה-GNSS, שמוצג באיור 2, אפשר לנהל את התכונות של האפליקציה, למשל:

• בוחרים את הלוויינים שיוצגו.
• שליטה במיקום, במהירות ובזמן (PVT) שמשמשים לחישוב שגיאות במדידה.
• ליצור דוחות ניתוח.
• מגדירים חלון בנתונים בין שעת ההתחלה לשעת הסיום.

)

איור 2. לוח הבקרה של ניתוח GNSS

תרשימים אינטראקטיביים של ניתוח GNSS

באפליקציית GNSS Analysis מוצגים תרשימים אינטראקטיביים שמאורגנים בעמודות של תדרי רדיו (RF), שעונים ומדידות, כפי שמוצג באיור 3.

)

איור 3. אפליקציית GNSS Analysis שמוצגים בה תרשימים אינטראקטיביים.

בעמודה 'RF' מוצגים הנתונים הבאים:

• לכל קבוצת כוכבים, ארבעת הלוויינים עם האותות החזקים ביותר.
• לכל לוויין, התרשים הזמן של צפיפות האות לעוצמת הרעשי (C/No).
• השמיים של מיקומי הלוויינים.

בעמודה 'שעון' מוצגים הנתונים הבאים:

• טווחי הפסאודו.

• תדירות ההיסט של שעון המקלט, שמחושבת באמצעות אחד ממיקומי העזר הבאים:

  • מיקום ממוצע שמחושב באופן אוטומטי.
  • קו הרוחב, קו האורך והגובה שהמשתמש הזין.
  • קובץ של האיגוד הלאומי לאלקטרוניקה ימית (NMEA) עם הפניה לאמת PVT.

• ההיסט של שעון ההמתנה ששומר על הזמן כשהמקלט מאפס את מחזור החובה של המתנד הראשי.

בעמודה measurements מוצגים הנתונים הבאים:

• תוצאות המיקום של הריבועים המשוקללים הפחותים ביותר שהתקבלו מהפסאודו-טווחים הגולמיים. השיוך מתבצע לפי רמת אי-הבהירות שדווחה לגבי כל מדידה, שהיא חלק מפרטי המפרט של ממשק ה-API לנתוני מדידה גולמיים.
• השגיאות של כל טווח פסאודו לכל מדידה.

• השגיאות של כל קצב טווח פסאודו לכל מדידה.

דוח הבדיקה של ניתוח GNSS

ניתוח GNSS יכול ליצור דוח בדיקה, כפי שמוצג באיור 4, שמעריך את הטמעת ה-API, את האות שהתקבל, את התנהגות השעון ואת דיוק המדידה. בכל מקרה, האפליקציה מדווחת אם המכשיר עבר את הבדיקה או נכשל בה, על סמך הביצועים שנמדדים בהשוואה למדדי ביצועים ידועים. דוח הבדיקה שימושי ליצרני מכשירים, שיכולים להשתמש בו במהלך תהליך העיצוב וההטמעה של מכשירים חדשים. כדי ליצור את דוח הבדיקה, לוחצים על יצירת דוח.

איור 4. דוח בדיקה של ניתוח GNSS

בכרטיסייה Compare מוצגת השוואה בין ערכי C/No מכמה קובצי יומנים של GNSS, כפי שמוצג באיור 5. ההשוואה הזו שימושית כשמשווים בין ביצועי ה-RF של כמה מכשירים.

איור 5. השוואה של נתוני C/No מכמה קובצי יומנים זה לצד זה

רוצים לבדוק את קוד המקור? בפרויקט כלי המדידה של GPS יש דוגמה בקוד פתוח ל-MATLAB שאפשר להשתמש בה כדי לבצע את הפעולות הבאות באמצעות אותות של קבוצת לווייני GPS:

• קריאת נתונים שצולמו באמצעות אפליקציית הדוגמה GNSS Logger.
• חישוב של טווחי פסאודו והצגה חזותית שלהם.
• חישוב המיקום והמהירות המשוקללים לפי הריבועים הקטנים ביותר.
• הצגה וניתוח של השלב של ספק הסלולר.

נתוני הגרסה של אפליקציית GNSS Analysis בגרסה 4.6.0.1

אפליקציית GNSS Analysis בגרסה 4.6.0.1 כוללת את העדכונים הבאים:

• כלי GnssAnalysisTool נוצר ב-Matlab R2022a, ומאפשר גישה לתכונות חדשות:
• חלון הסטטוס גולל באופן אוטומטי: הודעת הסטטוס האחרונה תמיד גלויה.
• נוספה טבלה של השוואות C/N0 לפי קבוצת כוכבים, והשוואה של L1 ל-L5.
• נוסף תרשים של יתרת שיעור טווח הפסאודו.
• הוסרו כרטיסיות נפרדות לקובץ העזר PVT או להעברה, כדי שיהיה קל יותר לראות איזה סוג של קובץ עזר של PVT נבחר.
• תוצאות "יצירת דוח" הועברו מ-HTML לחלון סטטוס.
• הכרטיסייה 'תכנון משימות' הוסרה. יש להשתמש בכתובת gnssmissionplanning.com/ או בכתובת www.gnssplanning.com/.
• תיקונים שקשורים לניתוח של קובץ תצפית RINEX.
• חזרה למקור האפמריס של NASA CDDIS ל-GPS ול-GLO, כש-BKG לא פועל.
• העברה מ-igs.bkg.bund.de אל igs-ftp.bkg.bund.de
• אין לצאת מהניתוח אם הורדת פרקים ב-GAL, ב-QZSS או ב-BDS נכשלה.
• יצירת ניתוח של CNo של אנטנה גם אם ערכת השבבים לא תומכת ב-BaseBandCNo

מדריך למשתמש והתקנה.

שליחת משוב

אנחנו רוצים לשפר את התמיכה ב-GNSS ב-Android. אם נתקלתם בבעיות בתמיכה ב-GNSS ב-Android, תוכלו לדווח לנו עליהן באמצעות מעקב הבעיות בנושא GNSS. לפני פרסום הבעיה, כדאי לבדוק אם היא כבר טופלה בשאלות הנפוצות.

אם השתמשתם בכלי הניתוח של GNSS, נשמח לקבל מכם משוב על ידי מענה על סקר קצר. אם יש לכם שאלות נוספות או בקשה לתמיכה, תוכלו לעיין במשאבי התמיכה למפתחים.

תוכלו למצוא תשובות לשאלות נפוצות בדף שאלות נפוצות על כלי הניתוח של GNSS.