מדידות של GNSS גולמיות

מסגרת Android מספקת גישה למדידות GNSS גולמיות בכמה מכשירי Android.

אפשר למצוא את הכלים במאגר GPS Measurement Tools ב-GitHub, שכולל את קוד המקור של גרסה ראשונית של GnssLogger וקבצים הפעלה של אפליקציית GNSS Analysis למחשב ל-Linux,‏ Windows ו-macOS. מדריך למשתמש והוראות התקנה.

Google Smartphone Decimeter Challenge

‫Google, חטיבת הלוויינים של Institute of Navigation ו-Kaggle נותנות חסות לתחרות השלישית בנושא דיוק של סמארטפונים ברמת הדצימטר ב-ION GNSS+. התחרות מתחילה ב-12 בספטמבר 2023 ומסתיימת ב-23 במאי 2024. יותר מ-150 עקבות חדשים שמכילים מדידות GNSS גולמיות, נתוני חיישנים ונתוני אמת מדויקים יהיו זמינים לציבור. ההשתתפות בתחרות פתוחה לכולם. מומלץ למשתתפים לשלוח תקציר למפגש בנושא 'אתגר מדידת המרחק בסמארטפון' שיתקיים ב-ION GNSS+ 2024.

מידע נוסף, כולל כללים ותקנות, זמין בדף התחרות ב-Kaggle, שיופעל ב-12 בספטמבר 2023 בשעה 17:30 (שעון ישראל).

מכשירי Android שתומכים במדידות GNSS גולמיות

חובה לתמוך במדידות GNSS גולמיות במכשירים שמריצים Android 10 (רמת API‏ 29) ומעלה. ב-Android 9 (רמת API‏ 28) ובגרסאות קודמות, חובה לתמוך במדידות GNSS גולמיות בכל מכשירי Android שמכילים חומרה משנת 2016 ואילך. נכון לעכשיו, יותר מ-90% מטלפוני Android הקיימים כוללים מדידות גולמיות.

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

• פסאודו-טווח וקצב פסאודו-טווח.
• הודעת ניווט.
• ערך של בקרת בהירות אוטומטית (AGC).
• הטווח המצטבר של הדלתא (ADR) או של פאזת הנשא.

בטבלה הבאה מפורטות כמה דוגמאות למכשירים עם Android, ומוצגת רמת התמיכה שלהם במדידות GNSS גולמיות:

דגם	גרסת Android	AGC	ADR (שלב הנשא)	L5	מערכות גלובליות
‫Google Pixel 4/5/6/7	12	כן	כן	כן	‫GPS GLO 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

‫^* מכשירי Samsung Galaxy בגרסת Exynos מספקים ADR בשנים האחרונות. גרסת Samsung Snapdragon עדיין לא מספקת ADR.

מידע נוסף על ההגדרות של שדות המדידות הגולמיות שמוצגים במכשירי Android זמין במאמר בנושא מערכות לווייניות לניווט גלובלי.

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

קוד לדוגמה של לקוח SUPL

‫Suplclient הוא קוד לדוגמה שמאפשר גישה ל-supl.google.com כדי לקבל נתוני אפימריס בזמן אמת. בקטע SuplTester מופיעה דוגמה לאופן השימוש בפרויקט לקוח SUPL. התג SuplTester מגדיר את מפרטי חיבור ה-TCP של SUPL, ואז שולח בקשת LPP SUPL בקווי רוחב ואורך נתונים ומדפיס את התגובה של שרת SUPL.

מידע על כיול האנטנה

החל מ-Android 11 (רמת API‏ 30), אפשר להשתמש במחלקה GnssAntennaInfo כדי לגשת למאפיינים של האנטנה, כמו: קואורדינטות של מרכז הפאזה (PCO), תיקונים של שינוי מרכז הפאזה (PCV) ותיקונים של עוצמת האות. אפשר להחיל את התיקונים האלה על נתוני המדידה הגולמיים כדי לשפר את הדיוק.

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

• המאפיינים שמועברים באמצעות ה-API הזה ספציפיים רק לדגם המכשיר, ולא למכשיר ספציפי.

רישום מדידות גולמיות ביומן

אתם יכולים להשתמש ב-Android Studio כדי ליצור אפליקציה שתתעד מדידות GNSS גולמיות ונתוני מיקום אחרים, ותשמור אותם בקובץ. דוגמה לקוד מקור של אפליקציה כזו מופיעה במאמר כלי מדידה של GPS.

‫Google GNSSLogger היא אפליקציה לדוגמה שפותחה עם הפונקציונליות הזו. כדי לקבל פלט GNSS באמצעות אפליקציית הדוגמה, המכשיר שלכם צריך לתמוך במדידות GNSS גולמיות.

אחרי שתתעדו את יומן ה-GNSS באמצעות GNSS Logger, תוכלו להעתיק את קובצי היומן מהמכשיר למחשב כדי לבצע ניתוח נוסף. מתוך GNSS Logger אפשר לשלוח את הקבצים לעצמכם באימייל או לשמור אותם ב-Google Drive. אפשרות אחרת היא לשמור את הקבצים באמצעות אפליקציית ניהול הקבצים במכשיר, או להשתמש בממשק הגישור של Android‏ (ADB) כמו שמוסבר במאמר העתקת קבצים אל מכשיר וממנו.

ניתוח של מדידות גולמיות

אפליקציית GNSS Analysis קוראת את המדידות הגולמיות של GPS/GNSS שנאספו על ידי 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. הכלי GNSS Logger אוסף את המדידות שאפשר להשתמש בהן ב-GNSS Analysis.

אפליקציית GNSS Analysis מבוססת על MATLAB, אבל לא צריך MATLAB כדי להפעיל אותה. האפליקציה עוברת קומפילציה לקובץ הפעלה שמתקין עותק של MATLAB Runtime.

לוח הבקרה של ניתוח GNSS

בלוח הבקרה GNSS Analysis (ניתוח GNSS), שמוצג באיור 2, אפשר לנהל תכונות של האפליקציה, כמו:

• בוחרים את הלוויינים שיוצגו.
• שליטה במיקום, במהירות ובזמן (PVT) של נקודת הייחוס שמשמשים לחישוב שגיאות המדידה.
• ליצור דוחות ניתוח.
• הגדרת חלון בנתונים בין זמני ההתחלה והסיום.

)

איור 2. לוח הבקרה של GNSS Analysis

תרשימים אינטראקטיביים של ניתוח GNSS

אפליקציית GNSS Analysis מספקת תרשימים אינטראקטיביים שמסודרים בעמודות של תדרי רדיו (RF), שעונים ומדידות, כמו שמוצג באיור 3.

)

איור 3. אפליקציית GNSS Analysis שמציגה תרשימים אינטראקטיביים.

בעמודה RF מוצגים הנתונים הבאים:

• לכל קבוצת כוכבים, ארבעת הלוויינים עם האותות החזקים ביותר.
• לכל לוויין, תרשים הזמן של היחס בין אות הנושא לבין צפיפות הרעש (C/No).
• תרשים השמיים של מיקומי הלוויינים.

בעמודה 'שעון' מוצגים הנתונים הבאים:

• הטווחים הפסאודו.

• תדירות ההיסט של השעון של המקלט, שמחושבת באמצעות אחד ממיקומי הייחוס הבאים:

  • חישוב אוטומטי של המיקום הממוצע.
  • קו רוחב, קו אורך וגובה שהוזנו על ידי המשתמש.
  • קובץ של National Marine Electronics Association (NMEA) עם הפניה לנתוני אמת PVT.

• ההיסט של שעון ההמתנה ששומר את השעה כשמקלט מאפס את מחזור הפעולה של המתנד הראשי.

בעמודה 'מדידות' מוצגים הנתונים הבאים:

• תוצאות המיקום של שיטת הריבועים המשוקללים הפחותים שמתקבלות מהטווחים הפסאודו-טווחים הגולמיים. השקלול מתבצע באמצעות אי הוודאות המדווחת של כל מדידה, שהיא חלק ממפרט ה-API של המדידה הגולמית.
• השגיאות של כל פסאודו-טווח לכל מדידה.

• השגיאות של כל קצב פסאודו-טווח לכל מדידה.

דוח בדיקה של ניתוח GNSS

ניתוח GNSS יכול ליצור דוח בדיקה, כמו שמוצג באיור 4, שבו מוערכים הטמעה של API, אות שהתקבל, התנהגות השעון ודיוק המדידה. לכל מקרה, האפליקציה מדווחת אם המקלט עבר את הבדיקה או נכשל בה, על סמך הביצועים שנמדדו בהשוואה למדדים ידועים. דוח הבדיקה שימושי ליצרני מכשירים, שיכולים להשתמש בו כדי לשפר את העיצוב וההטמעה של מכשירים חדשים. כדי ליצור את דוח הבדיקה, לוחצים על יצירת דוח.

איור 4. דוח בדיקה של ניתוח GNSS

בכרטיסייה Compare (השוואה) מוצגת השוואה זה לצד זה, כמו שרואים באיור 5, של C/No מכמה קובצי יומן של GNSS. ההשוואה הזו שימושית כשרוצים להשוות את ביצועי ה-RF של כמה מכשירים.

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

רוצים לראות את קוד המקור? בפרויקט GPS Measurement Tool יש דוגמה של MATLAB בקוד פתוח שאפשר להשתמש בה כדי לבצע את הפעולות הבאות באמצעות אותות של מערכת GPS:

• קריאת נתונים שנאספו באמצעות אפליקציית GNSS Logger לדוגמה.
• חישוב והצגה של טווחי פסאודו.
• חישוב של מיקום ומהירות משוקללים של הריבועים הקטנים ביותר.
• צפייה בשלב של הספק וניתוח שלו.

נתוני גרסה של אפליקציית GNSS Analysis‏ v4.6.0.1

גרסה 4.6.0.1 של אפליקציית GNSS Analysis כוללת את העדכונים הבאים:

• יצרנו את GnssAnalysisTool ב-Matlab R2022a, וכך אפשר להשתמש בתכונות חדשות:
• החלון 'סטטוס' מתבצע גלילה אוטומטית: הודעת הסטטוס האחרונה תמיד גלויה.
• נוספה טבלה של השוואות C/N0, לפי קבוצת כוכבים, והשוואה בין L1 ל-L5.
• נוסף גרף של השארית של קצב השינוי של פסאודו-טווח.
• הסרנו כרטיסיות נפרדות ל-Reference PVT Stationary או ל-Moving, כדי שיהיה קל יותר לראות איזה סוג של Reference PVT נבחר.
• העברנו את התוצאות של 'יצירת דוח' מ-HTML לחלון הסטטוס.
• הכרטיסייה 'תכנון המשימה' הוסרה. צריך להשתמש בכתובת gnssmissionplanning.com/ או בכתובת www.gnssplanning.com/.
• תיקונים שקשורים לניתוח של קובץ תצפיות RINEX.
• אם BKG לא פועל, המערכת עוברת אוטומטית למקור נתוני המיקום של NASA CDDIS עבור GPS ו-GLO.
• מעבר מ-igs.bkg.bund.de אל igs-ftp.bkg.bund.de
• אל תצאו מהניתוח אם ההורדה של נתוני הלוויין של GAL, ‏ QZSS או BDS נכשלת.
• יצירת ניתוח של CNo של האנטנה גם אם ערכת השבבים לא תומכת ב-BaseBandCNo

מדריך למשתמש והוראות התקנה.

שליחת משוב

אנחנו רוצים לשפר את התמיכה ב-GNSS ב-Android. אם נתקלתם בבעיות בתמיכה ב-GNSS ב-Android, אתם יכולים להשתמש בכלי למעקב אחרי בעיות ב-GNSS כדי לדווח עליהן. לפני ששולחים את הטופס, כדאי לבדוק אם הבעיה כבר מוזכרת בשאלות הנפוצות.

אם השתמשתם בכלי GNSS Analysis, נשמח לקבל מכם משוב באמצעות הסקר הקצר הזה. אם יש לכם שאלות נוספות או בקשה לתמיכה, תוכלו לעיין במשאבי התמיכה למפתחים.

תשובות לשאלות נפוצות זמינות בשאלות הנפוצות בנושא כלי הניתוח של GNSS.