מדידות של GNSS גולמיות

‫Android Framework מספק 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, ל-Windows ול-macOS. מדריך למשתמש והוראות התקנה.

Google Smartphone Decimeter Challenge

‫Google, חטיבת הלוויינים של Institute of Navigation ו-Kaggle נותנות חסות לתחרות השלישית בנושא מדידה ברמת הדצימטר באמצעות סמארטפון 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. התחרות פתוחה לכולם. מומלץ למשתתפים לשלוח תקציר להרצאה בנושא 'אתגר הדיצימטר בסמארטפון' שתתקיים בכנס 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

תמיכה במדידות GNSS גולמיות היא חובה במכשירים עם Android 10 (רמת API‏ 29) ומעלה. ב-Android 9 (רמת API‏ 28) ובגרסאות ישנות יותר, 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 של GNSS היא אופציונלית, ויכולה להשתנות בהתאם לערכת השבבים של GNSS שבה נעשה שימוש. דוגמאות לשדות האלה:

• המרחק המשוער והקצב של המרחק המשוער.
• הודעת ניווט.
• ערך של בקרת עוצמה אוטומטית (AGC).
• טווח דלתא מצטבר (ADR) או פאזה של נושא.
• תמיכה בכמה תדרים

רוב הטלפונים המתקדמים מדגמי Pixel,‏ Motorola,‏ Samsung,‏ Xiaomi,‏ OnePlus ויצרנים מובילים אחרים כבר תומכים בתדרי L1 ו-L5. טלפונים מדגמי Pixel, כמו גם טלפונים אחרים של יצרני טלפונים מובילים שלא משתמשים בערכות שבבים של Qualcomm Snapdragon, מספקים ADR (carrier-phase) כחלק מהמדידות הגולמיות.

במאמר "מיקור המונים של תכונות GNSS במכשירי Android" יש קישור למאגר מידע של יכולות GNSS במכשירי Android שונים, שנוצר על ידי הקהילה.

מידע נוסף על ההגדרות של שדות המדידות הגולמיות שסופקו על ידי מכשירי Android זמין במאמר בנושא מערכות לוויין גלובליות לניווט.

יצרני ציוד מקורי (OEM), מפתחים וחוקרים יכולים להשתמש בכלים שמופיעים בדף 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. הפקודה SuplTester מגדירה את המפרטים של חיבור ה-TCP של SUPL, ואז שולחת בקשת LPP SUPL בקווי רוחב ואורך נתונים ומדפיסה את התגובה של שרת ה-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 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 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. חלונית הבקרה של ניתוח GNSS

תרשימים אינטראקטיביים של ניתוח GNSS

אפליקציית GNSS Analysis מספקת גרפים 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 עוצמת האות של התדר 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:

  • המיקום הממוצע מחושב אוטומטית.
  • 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 למדידה 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. בכל 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 כשהם חוזרים על תהליך 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 בטבלה, כמו באיור 5, של C/No מכמה קובצי יומן של GNSS. זה שימושי כשמשווים את ביצועי ה-RF של כמה מכשירים.

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

רוצים לראות את קוד המקור? פרויקט כלי המדידה של GPS מספק דוגמה של MATLAB בקוד פתוח שאפשר להשתמש בה כדי לבצע את הפעולות הבאות באמצעות אותות של מערכת GPS:

• קריאת נתונים שנאספו באמצעות אפליקציית הדוגמה GNSS Logger.
• חישוב והצגה חזותית של טווחי פסאודו.
• חישוב המיקום והמהירות של הריבועים הקטנים ביותר המשוקללים.
• 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' מתגלל אוטומטית: הודעת הסטטוס האחרונה תמיד גלויה.
• נוספה טבלה של השוואות C/N0, לפי קבוצת כוכבים, והשוואה בין L1 ל-L5.
• נוסף תרשים של שאריות קצב 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 Mission Planner (מתכנן משימות) הוסרה. צריך להשתמש באתר gnssmissionplanning.com/ או www.gnssplanning.com/.
• תיקונים שקשורים לניתוח של קובץ תצפית 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 המיקום 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 הבעיה, כדאי לבדוק אם היא כבר מופיעה בשאלות הנפוצות.

אם השתמשתם בכלי הניתוח של GNSS, נשמח לקבל מכם משוב באמצעות הסקר הקצר הזה. אם יש לכם שאלות נוספות או שאתם רוצים לשלוח בקשת תמיכה, תוכלו לעיין במשאבי התמיכה למפתחים.

בשאלות הנפוצות בנושא כלי הניתוח של GNSS אפשר למצוא תשובות לשאלות נפוצות.