基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，属于卫星定位技术领域。本发明专利技术的定位方法包括以下步骤：在Android7.0系统下，通过LocationManager接口获取GNSS原始观测值数据；对原始观测值数据进行分析，设计基于移动智能终端的差分定位模型，解算出伪距观测值；采用高度角定权方案，根据每颗卫星的高度角大小确定相应观测值的权重；利用卡尔曼滤波方法对历元间相关性加以滤除，能够得到基于移动智能终端的亚米级定位结果。使用本发明专利技术提出的定位方法，能够在移动智能终端上实现平面优于0.8‑1m，高程优于1m的定位精度。

High precision positioning method of GNSS based on mobile intelligent terminal

The invention discloses a GNSS high precision positioning method based on mobile intelligent terminal, which belongs to the field of satellite positioning technology. The positioning method of the invention comprises the following steps: acquiring data in Android7.0 system, GNSS original observation value through the LocationManager interface; the original observation data analysis, design of mobile intelligent terminal based on differential positioning model, calculate the pseudo range observations; using high angle weighting scheme, according to the size of each weight height angle satellite observations to determine the appropriate; using Calman filtering method of epoch correlation filter, can get submeter positioning results based on mobile intelligent terminal. Using the positioning method provided by the invention can realize the intelligent mobile terminal plane is better than 0.8 1m, the positioning accuracy of elevation is less than 1m.

【技术实现步骤摘要】
基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法
本专利技术属于卫星定位
，具体涉及一种移动智能终端的高精度定位方法。
技术介绍
随着智能手机等移动智能终端设备的飞速发展和普及，以及基于移动智能终端的线上打车、代驾和共享单车等新兴事物的兴起，大众对于室外位置服务的定位精度提出越来越高的要求。当前移动智能终端的室外定位技术主要有两种，一种是基于运营商网络，利用移动智能终端相对基站的距离测量来确定终端的位置；另一种是基于全球导航卫星系统(GNSS)，利用移动智能终端中的定位模块与卫星的交互来实现定位。然而传统的智能终端设备通过这两种定位方法只能提供约15m的定位精度，无法满足高精度定位需求和准确的位置服务要求，因此研究基于移动智能终端的高精度定位方法具有重大的意义和市场价值。GNSS为全球或空间用户提供定位、导航和授时信息，目前在轨运行和建设的GNSS主要有GPS、GLONASS、Galileo和BDS。传统基于Android操作系统的智能终端利用GNSS卫星定位技术的定位方案主要是通过调用应用层封装好的LocationManager类直接得到位置信息，这无法满足用户的高精度需求；然而，在其他的一些定位测量领域，已经实现了厘米级，甚至毫米级的定位精度，理论和实践方面都已经趋于成熟，这为移动智能终端的高精度定位提供了可能。Google在2016年5月的I/O大会上声称将会在Android7.0及以上的系统中开放原始观测数据，其中就包括伪距和载波数据，为Android智能终端的米级甚至是厘米级定位提供了可行性。
技术实现思路
专利技术目的：基于以上信息，本专利技术提出一种基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，解决了智能手机定位精度较低的问题，能够为用户提供亚米级的定位精度。技术方案：本专利技术所述的一种基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，包括以下步骤：1)在Android7.0及以上的系统下，利用系统提供的基于位置服务的API，获取到原始的观测值数据；2)通过对原始观测值数据进行分析，设计基于移动智能终端的差分定位模型，解算出伪距值；3)对得到的卫星进行高度角排序，采用高度角定权的方案，选择高度角较大的卫星参与解算；4)利用基于卡尔曼滤波的伪距差分方案得到高精度的定位结果。本专利技术利用Android系统的android.location包所提供的API来实现基于位置的服务。location包主要包括Geocoder和LocationManager两个组件，本专利技术使用的是LocationManager接口。具体地，步骤1)包括以下步骤：11)使用LocationManager中的registerGnssMeasurementsCallback方法注册观测值数据的回调对象GnssMeasurementsEvent.Callback；12)在回调对象中覆写监听接收观测数据的onGnssMeasurementsReceived方法，得到接收观测值数据的事件类GnssMeasurementsEvent；13)由事件类中的getMeasurements方法得到GNSS观测值类GnssMeasurements，由该类可以获得相关的观测值数据，包括有伪距率、载波、数据发射的时间等。本专利技术采用伪距差分定位方案，步骤2)具体包括：21)根据以下公式(2-1)计算卫星j与接收机k的非差伪距观测值：其中r是卫星与接收机之间的距离，c是光速，δtk是接收机时钟相对于标准时间的偏差，δtj是卫星时钟相对于标准时间的偏差，是对流层改正项，是电离层改正项，是其余误差；22)根据以下公式(2-2)计算卫星i，j和接收机a，b的站际星际双差伪距观测值：其中是站星距的双差值，是对流层延迟的双差值，是电离层延迟的双差值，是其他误差的双差值，此处各个双差值具体由步骤21)中的相应非差值做差而得到。本专利技术定位模型中采用高度角定权方式，当移动站观测到卫星的高度角大于30度，就将其权值设为1，当卫星高度角小于30度时，卫星权值设为sin2E，E为高度角，同时将卫星高度角的阈值设为10度，舍弃低于阈值的卫星数据。有益效果：本专利技术提出的一种基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，详细分析了基于Android操作系统下位置服务的数据获取以及纯GNSS下的高精度定位方案，完全利用智能手机自带的定位模块就可以得到亚米级的定位精度，随着手机等移动智能终端设备的飞速发展和普及，以及基于移动智能终端的线上打车、代驾和共享单车等新兴产业的兴起，大众对于室外位置服务的定位精度提出来更高的要求，因此基于移动智能终端的高精度定位方法具有重大的意义和市场价值。附图说明图1是基于移动智能终端的GPS高精度定位方法流程图；图2是本专利技术的获取原始观测值数据的流程图；图3是Android应用程序可以获得的GNSS卫星观测值数据；图4是Android应用程序可以获得的有关GNSS卫星的时间；图5是Android应用程序可以获得GNSS卫星导航电文数据；图6是根据本专利技术的实施例得到的卫星可见度；图7是根据本专利技术的实施例得到的卫星载噪比；图8是根据本专利技术的实施例得到的卫星高度角；图9是根据本专利技术的实施例得到的零基线定位结果图；图10是根据本专利技术的实施例得到的10km短基线定位结果图；图11是根据本专利技术的实施例得到的25km短基线定位结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。图1是基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法流程图，一种基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，首先在Android7.0及以上的系统下，利用系统提供的基于位置服务的API，获取到原始的观测值数据，通过观测值数据分析解算出伪距值；然后对得到的卫星进行高度角排序，采用高度角定权的方案，选择高度角较大的卫星参与解算；最后利用基于卡尔曼滤波的伪距差分方案得到高精度的定位结果。以下详述具体过程。首先基于移动智能终端获取原始观测值数据，本专利技术设计了通过Android7.0中的LocationManager接口获取GNSS原始观测值数据的方案，图2示出了获取原始观测值数据的流程图。具体步骤包括：第一步使用LocationManager中的registerGnssMeasurementsCallback方法注册观测值数据的回调对象GnssMeasurementsEvent.Callback，第二步在回调对象中覆写监听接收观测数据的onGnssMeasurementsReceived方法，得到接收观测值数据的事件类GnssMeasurementsEvent，第三步由事件类中的getMeasurements方法得到GNSS观测值类GnssMeasurements，最后由该类可以获得相关的观测值数据，包括有伪距率、载波、数据发射的时间等。图3-图5分别示出了Android应用程序可以获得的GNSS卫星观测值数据、有关GNSS卫星的时间以及GNSS卫星导航电文数据，其中主要数据项的说明分别如表1、表2和表3所示。表1GNSS卫星观测值数据表2GNSS卫星的时间相关数据表3GNSS卫星导航电文数据接下来根据原始观测值数据，采用伪距差分定位方案，解算出伪距观测值，具体步骤如下：(1)计算非差伪距观测值通过测量GNSS卫星信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在Android7.0及以上的系统下，利用系统提供的基于位置服务的API，获取GNSS原始观测值数据；2)对原始观测值数据进行分析，设计基于移动智能终端的差分定位模型，解算出伪距观测值；3)采用高度角定权方案，根据每颗卫星的高度角大小确定相应观测值的权重；4)利用卡尔曼滤波方法滤除噪声，得到精确的定位结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在Android7.0及以上的系统下，利用系统提供的基于位置服务的API，获取GNSS原始观测值数据；2)对原始观测值数据进行分析，设计基于移动智能终端的差分定位模型，解算出伪距观测值；3)采用高度角定权方案，根据每颗卫星的高度角大小确定相应观测值的权重；4)利用卡尔曼滤波方法滤除噪声，得到精确的定位结果。2.根据权利要求1所述的基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：11)使用LocationManager接口中的registerGnssMeasurementsCallback方法注册观测值数据的回调对象GnssMeasurementsEvent.Callback；12)在回调对象中覆写监听接收观测数据的onGnssMeasurementsReceived方法，得到接收观测值数据的事件类GnssMeasurementsEvent；13)由事件类中的getMeasurements方法得到GNSS观测值类GnssMeasurements，由该类获得相关的观测值数据，包括伪距率、载波、数据发射的时间。3.根据权利要求1所述的基于移动智能终端的GNSS高精度定位方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤：21)根据公式(2-1)计算卫星j与接收机k的非差伪距观测值：其中r是卫星与接收机之间的距离，c是光速，δtk是接收机时钟相对于标准时间的偏差，δtj是卫星时钟相对于标准时间的偏差，是对流层改正项，是电离层改正项，是其余误差；22)根据公式(2-2)计算卫星i，j和接收机a，b的站际星际双差伪距观测值：

【专利技术属性】
技术研发人员：潘树国，王帅，张建，胡惠卿，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32