博通发布业内首款支持伽利略卫星导航系统的智能手机GNSS定位中枢

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Android智能手机GNSS数据质量综合评估及定位精度分析

doi:10.3969/j.issn.1003-3106.2023.05.003引用格式:林楠,王乐,李孟园,等.Android智能手机GNSS数据质量综合评估及定位精度分析[J].无线电工程,2023,53 (5):1015-1023.[LIN Nan,WANG Le,LI Mengyuan,et prehensive Analysis of GNSS Data Quality and Positioning Accuracy of Android Smartphone[J].Radio Engineering,2023,53(5):1015-1023.]Android智能手机GNSS数据质量综合评估及定位精度分析林㊀楠,王㊀乐∗,李孟园,黄观文(长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710054)摘㊀要:随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的发展,智能终端在导航定位和位置服务中的应用日趋广泛,但是针对其GNSS原始观测数据的综合研究分析不足㊂选取具有代表性的智能手机,从数据完整率㊁周跳比㊁信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)㊁多路径误差㊁卫星可见数和伪距单点定位等方面,综合评估智能手机的GNSS数据质量及定位精度㊂研究结果表明,智能手机的锁星能力及GNSS数据质量水平存在一定差异,其BDS数据完整率最高为94.73%,GLONASS最低为81.14%;大部分周跳比相对测量型接收机略差,个别相差较大;SNR均值最大值为35.19dB-Hz,同一频点SNR均值的差值最大为14.85dB-Hz;L5频点的多路径误差均值最小为0.72m㊂智能手机观测数据质量整体低于测量型接收机,并非双频手机的所有数据质量优于单频手机,L5/E5信号的多路径抑制功能并非对所有的智能手机都适用㊂双频信号比单频信号能更有效地对抗多路径效应,提升定位精度㊂关键词:Android智能手机;原始观测;数据质量评估;多频点;定位精度中图分类号:VN967.1文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1003-3106(2023)05-1015-09Comprehensive Analysis of GNSS Data Quality and PositioningAccuracy of Android SmartphoneLIN Nan,WANG Le∗,LI Mengyuan,HUANG Guanwen(College Geological Engineering and Geomatics,Chang an University,Xi an710054,China) Abstract:With the development of the Global Navigation Satellite System(GNSS),intelligent terminals are widely used in navigation,positioning and location services.However,the comprehensive analysis of GNSS raw observation data is rare.GNSS data quality and positioning accuracy of representative smartphones are comprehensively analyzed and evaluated from the aspects of data integrity rate,cycle slip rate,Signal to Noise Ratio(SNR),multipath error,satellite visible number and single point positioning.The results show that there are some differences in the satellite locking capability and GNSS data quality of smartphones.The data integrity rate of BDS is the highest94.73%,while the data integrity rate of GLONASS system is the lowest81.14%.Most of smartphones cycle slip rate is slightly lower than geodetic receiver,and the difference of individual smartphone is large.The maximum SNR of smartphone is35.19dB-Hz.The maximum difference of SNR at the same frequency point is14.85dB-Hz.The minimum multipath error of L5frequency point is0.72m.The quality of observation data of smartphone is generally lower than that of geodetic receiver. Not all of the data quality of dual-frequency phones is better than single-frequency.L5/E5signal multipath rejection feature does not apply to all smartphones.Dual-frequency signal can be more effectively against multipath effect than single-frequency signal,and improve positioning accuracy.Keywords:Android smartphone;raw observation;quality assessment;multiple frequency point;positioning accuracy收稿日期:2022-12-16基金项目:国家重大科研仪器研制项目(42127802);长安大学实验教学改革研究项目(20211815);陕西省重点研发计划(2022ZDLSF07-12, 2021LLRH-06)Foundation Item:National Major Scientific Research Instrument Development Project(42127802);Experimental Teaching Reform Research Project of Chang an University(20211815);Key R&D Program of Shaanxi Province(2022ZDLSF07-12,2021LLRH-06)0㊀引言随着社会经济的发展,智能手机逐步成为人们生活中的必需品,且基本都内嵌了全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)模块,已经成为人们日常生活中提供导航定位服务的重要载体[1]㊂随着智能手机GNSS模块定位精度的提高,衍生出越来越多的应用,领域逐渐扩展到移动互联㊁行人导航和精准营销等㊂人们对智能手机GNSS模块定位精度的要求越来越高,对位置服务的需求也越来越大㊂2016年5月,谷歌公司发布Android Nougat7.0操作系统后,智能手机开始能支持输出GNSS原始观测数据(包括伪距㊁载波和多普勒频移等),这将有利于对原始观测数据进行分析,给基于大众智能终端的GNSS导航定位技术研究提供了新的机遇和挑战[2-4]㊂智能手机GNSS观测数据质量直接影响其服务性能,因此有必要对GNSS原始观测数据做全面深入的分析研究㊂Banville等[5]首次对来自智能手机的真实原始GNSS观测值的质量进行了分析,结果表明伪距观测噪声较大,且只能提供米级精度㊂Robustelli 等[6]㊁Guo等[7]发现小米Mi8智能手机的伪距噪声和C/N0值之间具有强相关性㊂Zhang等[8]的实验表明,Nexus9设备GPS信号的载噪比较测量型接收机低约10dB-Hz㊂Håkansson等[9]发现置于不同多路径环境下的Nexus9的伪距具有系统性偏差㊂李敏等[10]发现华为P40手机具有较好的北斗三号信号捕获能力㊂总的来说,现有研究对智能手机数据质量评估不够全面,进行同步观测的手机型号有限㊂本文将实现对多款主流的Android智能手机进行GNSS原始观测数据质量综合评估㊁对比分析和定位性能分析㊂1㊀智能手机GNSS观测数据获取自2016年谷歌发布Android N操作系统,用户可通过安卓系统各个应用程序开发接口(Applica-tion Programming Interface,API)获取GNSS原始观测数据的相关字段及参数,进而通过计算得出伪距观测值㊁载波观测值和多普勒观测值等㊂其中GNSS Measurement类的字段为芯片组输出信息,包括芯片组计算出的卫星信号发射时刻㊁载波相位累积变化量㊁伪距瞬时变化率等信息㊂GNSS Clock类的字段则主要用来计算GPS钟面时㊂常用字段㊁所属类别及其含义如表1所示㊂表1㊀Android GNSS原始观测数据部分相关字段Tab.1㊀Related fields in GNSS raw observation data section of Android 字段名所属类别含义及单位Bias Nanos GNSS Clock时钟亚纳秒偏差/nsTime Nanos GNSS Clock手机内部硬件钟/ns DriftNanosPerSecond GNSS Clock手机钟漂/(ns/s)LeapSecond GNSS Clock与时钟相关的跳秒/sSvid GNSS Measurement卫星ID CarrierFrequencyHz GNSS Measurement载波频率/Hz SnrInDb GNSS Measurement信噪比/dB PseudorangeRateMetersPerSecond GNSS Measurement伪距速率/(m/s) ReceivedSvTimeNano GNSS Measurement卫星信号接收时刻/s AccumulatedDeltaRangeMeters GNSS Measurement载波相位观测值/m㊀㊀手机接收到卫星信号时间㊁伪距观测值和多普勒观测值等均无法直接获取,下面给出具体的计算公式:安卓智能手机接收到卫星信号时间:㊀t Rx=TimeNanos+TimeOffsetNanos-FullBiasNanos-BiasNanos㊂(1)多普勒观测值:D=-PseudorangeRateMetersPerSecondˑCarrierFrequencyHz/c0,(2)式中:c0为光在真空中的传播速度㊂伪距观测值:ρSR=c0㊃(t Rx-t Tx)㊃10-9,(3)式中:t Rx为智能手机接收到信号的时间,t Tx为卫星发射信号的时间,可直接获得㊂目前有许多Android应用软件可以访问API,获取GNSS原始观测数据㊂Google公司发布的GNSS Logger应用程序起初只能输出日志文件(txt格式),最新发布的版本虽支持观测值文件的输出,但得到的结果较少,有较大局限性㊂Rinex ON软件支持多系统观测值文件及导航电文输出,但Rinex ON1.3版本软件无法在搭载了Android11的智能手机上运行㊂而Geo++RINEX Logger软件支持手机GNSS 测量数据以RINEX标准格式输出,并已在许多设备上成功测试㊂本文实验所用数据均使用Geo++ RINEX Logger进行采集㊂2㊀实验数据本文使用5款不同型号的Android智能手机采集静态数据,其中小米MI8㊁小米MI11㊁华为P40㊁华为Mate40为双频手机,华为P10㊁三星S9为单频手机(手机的具体参数如表2所示),使用测量型接收机u-blox f9p进行同步观测㊂实验所用智能手机均来自国内主流Android市场,是销量较高的几款手机㊂目前智能手机的天线是多个天线集成的形式,包括蓝牙㊁NFC和GNSS天线等㊂实验所用双频手机均支持北斗B1I和B2a,而华为P40支持北斗三代新频点B1C㊂值得一提的是,华为P10配备的博通BCM4774芯片,是业内首款专为智能手机设计,并能支持Galileo卫星定位系统的GNSS定位中枢芯片;小米MI8作为全球第一款双频智能手机,搭载博通BCM47755芯片,是极具代表性的一款双频手机㊂由于小米MI11不支持载波相位观测值输出,本文不对其进行质量评估对比㊂表2㊀Android智能手机支持输出的GNSS原始观测数据类型Tab.2㊀Types of GNSS raw observation data supported by Android smartphonesAndroid 智能手机型号伪距观测值载波相位观测值天线位置L5/E5GNSS小米MI8是是机身背部顶端是G/R/C/E华为P40是是后置摄像头附近是G/R/C/E华为Mate40是是后置摄像头附近是G/R/C/E华为P10是否后置摄像头附近否G/R/C/E三星S9是否机身下端子板处否G/R/C/E实验地点选在长安大学地学科技大厦楼顶,视野开阔㊁观测条件良好㊂数据采集过程中关闭手机的蓝牙㊁WiFi及占空比选项,以防手机内部其他传感器产生干扰㊂数据采样时长100min,采样间隔为1s,卫星截止高度角均设置为15ʎ㊂实验场景如图1所示㊂图1㊀实验场景及数据采集方式Fig.1㊀Experimental scenes and data collection way3㊀智能手机GNSS观测数据分析3.1㊀完整率分析数据完整率反映在一定观测时间内,接收机接收到数据的完整性,完整的观测数据是数据处理的前提条件,它是衡量数据质量的一项重要指标[11]㊂Int=Have(i)Expert(i)ˑ100%,(4)式中:Have(i)为第i颗卫星在连续弧段上的理论历元数量;Expert(i)为第i颗卫星某频点在连续弧段上的实际历元数量㊂对各款智能手机和低成本接收机L1频点的平均数据完整率指标进行计算㊁统计,结果如表3所示㊂表3㊀各接收机L1频点观测数据完整率均值Tab.3㊀Mean integrity rate of observed data atL1of different receivers单位:%接收机型号BDS GPS Galileo GLONASS小米MI894.7393.7892.1690.01华为P4093.1294.0792.1588.25华为Mate4091.1790.5691.1384.33华为P1090.1191.0288.0881.14三星S991.0490.3289.7283.97测量型接收机95.8994.8093.2590.10实验结果表明,不同接收机各卫星系统的数据完整率表现不一,测量型接收机各卫星系统的平均数据完整率为93.51%,其中BDS数据完整率最高,高达95.89%㊂3款双频手机中除华为Mate40外,各卫星系统的平均数据完整率均超过91%,小米MI8的BDS数据完整率表现最好,高达94.73%㊂2款单频手机各卫星系统的平均数据完整率明显低于双频手机,华为P10的GLONASS系统数据完整率最低,为81.84%㊂可见,实验所用智能手机各系统的完整率均低于测量型接收机,单频手机的数据完整率低于双频手机㊂各接收机BDS和GPS数据完整率相当,GLONASS和Galileo系统数据完整率略差㊂3.2㊀周跳比分析实际观测中,GNSS信号容易受到测站周边的外界干扰而发生观测值严重跳变现象[12-13],一般常用周跳比来衡量周跳的变化㊂周跳比是指实际的观测值历元总数与发生周跳的历元个数比值,一般用CSR来表示㊂CSR值越小,周跳越严重㊂计算如下:CSR=obsslips,(5)式中:obs为实际的观测值历元总数,slips为发生周跳的历元个数㊂实验统计各款手机和测量型接收机L1频点的周跳比指标结果,如图2所示㊂通常情况下周跳比越大,周跳数越少,数据质量越好㊂分析表明,本次实验中GPS周跳比指标表现最为优异,BDS和GLONASS系统次之,Galileo系统周跳比结果最差㊂不同型号接收机的周跳比指标存在明显差异,双频智能手机华为Mate40发生周跳的次数最高,其中GPS周跳比的值低至3201,各卫星系统平均周跳比的值比测量型接收机的平均值低约50%㊂总之,智能手机GNSS模块对卫星信号的跟踪发生失锁的频率高,载波相位测量发生周跳的概率比测量型接收机大㊂这归因于智能终端的硬件条件,其天线抗抑性差且GNSS内置芯片体积小,相位中心易受外界环境影响,引起周跳,同时也给基于载波相位测量的高精度定位带来了挑战㊂图2㊀不同接收机GNSS周跳比结果Fig.2㊀GNSS cycle slip rate of different receivers3.3㊀信噪比分析信噪比(Singal to Noise Ratio,SNR)是指信号功率与噪声功率的比值,它与接收机相关器运行状态㊁天线增益能力和多路径等密切相关,是反映相位观测量的重要指标之一[14-16]㊂SNR与高度角相关性较大,一般高度角越高,天线增益越大,SNR越大,观测值的质量也越好[17]㊂计算如下:SNR=PRN,(6)式中:P R为信号功率,N为噪声功率㊂3款双频手机支持GPS和Galileo双频信号的输出,不支持BDS和GLONASS双频信号的输出㊂各接收机不同GNSS各频点信号的SNR均值统计结果如表4所示㊂表4㊀不同接收机各频点SNR均值Tab.4㊀Mean SNR of each frequency point of different receivers单位:dB-Hz接收机型号BDS GPS Galileo GLONASS B1B2L1L5E1E5a G1G2小米MI827.13 26.8731.0928.2132.6128.01 华为P4026.70 21.1426.5722.4524.6127.17华为Mate4024.80 26.9220.8520.3421.3327.46 华为P1027.95 30.21 29.04 31.81 三星S933.25 33.31 35.19 34.40 测量型接收机38.9845.9438.4041.8035.7444.7538.2841.42㊀㊀分析表4可知,测量型接收机的表现依旧优于所有智能手机,差值最大达23.42dB-Hz㊂但各型号手机不同GNSS之间的SNR相差不大㊂单频手机三星S9的各系统SNR均值最高,其中Galileo系统高达35dB-Hz㊂华为Mate40表现最差,部分频点的SNR低至20dB-Hz㊂由于L5/E5a信号是在更高的信号强度下发射的,理论上质量更好㊂对于大部分双频设备,L5/E5a 信号的SNR 明显高于L1/E1信号的SNR,但目前有些智能手机天线的设计虽能接收L5信号,如华为Mate40,但是接收到的L1/E1信号要比L5/E5a 强,这是由于手机内置天线导致的,特别是在中到高多路径环境中,这种现象更为明显㊂选取G07和G14对各个设备SNR 进行统计分析,SNR 变化情况如图3所示㊂(a )G07卫星SNR 变化情况(b )G14卫星SNR 变化情况图3㊀静态实验单颗卫星SNR 变化情况Fig.3㊀Static experiment on SNR variation of single satellite就G07卫星而言,测量型接收机的SNR 较为稳定且更加规律,介于43~48dB-Hz,比智能手机高约15dB-Hz㊂智能手机中,单频手机三星S9的SNR整体上最好㊂华为P40波动较大,在个别历元的SNR 高于三星S9,但部分历元低至10dB-Hz㊂小米MI8的SNR 值波动最小㊂对G14卫星来说,2款单频手机的SNR 整体上优于双频手机,其中三星S9的SNR 波动最小,接收信号相对最稳定,华为P10次之㊂小米MI8的SNR 大部分在30dB-Hz 上下浮动㊂总的来说,智能手机在开阔环境中SNR 变化起伏大且不规律,GNSS 观测数据质量不够稳定㊂3.4㊀多路径误差分析卫星信号在传播过程中受到外界观测环境影响,信号经反射物与接收机天线产生干涉而引起的时延,这种现象称为多路径效应[11]㊂多路径误差与卫星相对于接收机天线的空间位置关系㊁观测环境和天线质量等密切相关,由于智能手机配备低成本天线,且使用场景多为不开阔的城市地带,导致多路径误差成为手机定位中的重要误差来源㊂在双频观测值可用的情况下,可采用载波与伪距的组合观测值来反映多路径误差[18]:MPi =Pi -1+2a ij -1()ϕi +2a ij -1()ϕj ,(7)MPj =Pj -2a ija ij -1()ϕi +2a ij -1-1()ϕj ,(8)式中:MPi ㊁MPj 分别为i 波段和j 波段的多路径误差,Pi ㊁Pj 分别为i 波段和j 波段的伪距观测值,ϕi 和ϕj 分别为i 波段和j 波段的载波相位观测值,a ij =fi 2fj2,其中fi ㊁fj 分别表示i 波段和j 波段的频率㊂各接收机摆放位置接近,可认为是在同一环境下进行数据采集的㊂对3款双频手机及测量型接收机不同频点的多路径误差指标均值进行统计,结果如图4所示㊂图4㊀不同接收机GPS 双频多路径误差均值Fig.4㊀Mean of GPS dual-frequency multipath errors ofdifferent receivers由图4可以看出,各接收机L1频点的多路径误差均值均大于L5频点㊂小米MI8的多路径误差均值比另外2款华为手机小,L5频点为0.71m,但仍比测量型接收机L5频点的多路径误差均值高0.35m㊂可见双频智能手机的各频点多路径误差与测量型接收机存在较大差距㊂由于多路径效应会对SNR 造成一定影响,可以通过前文对SNR 分析的中看出双频手机中小米MI8的SNR 最大㊂选取G30卫星,对以上3款双频智能手机与测量型接收机L1和L5频点的多路径误差进行不同的对比实验,实验结果如图5所示㊂(a )小米MI8的GPS 双频多路径误差(b )华为P40的GPS 双频多路径误差(c )华为Mate40的GPS 双频多路径误差图5㊀不同接收机GPS 双频多路径误差Fig.5㊀GPS dual-frequency multipath error由图5可以看出,各接收机L5频点的多路径误差均小于L1频点,这与L5频点信号发射强度大有关,可在一定程度上抑制多路径效应㊂对比手机和测量型接收机,发现无论是L1频点还是L5频点,测量型接收机的多路径误差均明显优于智能手机㊂对比3款双频手机,发现华为Mate40较其他2款手机整体表现最好,L5频点的多路径误差最小,小米MI8整体表现最差,尤其L1频点多路径误差飞点严重,部分历元的误差超过15m㊂总的来说,智能手机由于低成本天线等硬件条件的限制,在同一环境下较测量型接收机仍存在较大的多路径误差,也因此严重影响了智能终端的高精度定位㊂4㊀智能手机定位性能分析4.1㊀卫星跟踪情况分析Android 智能终端内部基于卫星跟踪的能力,设置了可见(Visible)㊁同步(Synced)㊁追踪(Trackable)三种级别㊂只有在可跟踪级别下,GNSS 芯片输出的原始信号才是可信的[19]㊂GNSS 观测数据质量受卫星跟踪能力的影响较大,一般来说,在观测环境相同时,接收机跟踪到的卫星数量越多且随时间变化越小,观测数据质量越好㊂图6是实验中不同接收机各卫星系统的可见卫星数㊂(a )GPS 可见卫星数(b )BDS 可见卫星数(c)Galileo 系统可见卫星数(d)GLONASS系统可见卫星数图6㊀不同接收机各GNSS可见卫星数Fig.6㊀Number of visible satellites in each GNSS ofdifferent receivers由图6可知,测量型接收机和5款智能手机接收到BDS的卫星数目最多,且北斗卫星可见数最稳定,连续性较好㊂GPS可见卫星数次之,Galileo系统可见卫星数最少㊂华为P40锁星能力最强,BDS 卫星可见数在15~20颗,数量超过测量型接收机; GPS卫星可见数波动较大,部分历元低至5颗㊂华为Mate40锁星能力次之,但GLONASS卫星可见数不稳定,部分历元低至2颗㊂小米MI8虽然是双频手机,但BDS卫星可见数整体上低于单频手机三星S9,这是因为其芯片所支持的第二频率为L5/E5a 频率,而非L2/E2频率;单频手机华为P10各系统卫星可见数最少,这与其无法接收双频信号的卫星有关㊂4.2㊀SPP定位性能分析根据静态采集的GNSS原始数据,选取测量型接收机㊁双频手机小米MI8和单频手机华为P10进行伪距单点定位(SPP)精度解算㊂分别统计3个方向定位的结果,如图7所示㊂(a)小米MI8的E 方向定位精度(b)小米MI8的N 方向定位精度(c)小米MI8的U 方向定位精度(d)华为P10的E 方向定位精度(e)华为P10的N 方向定位精度(f)华为P10的U方向定位精度图7㊀不同接收机SPP定位精度Fig.7㊀SPP positioning accuracy of different receivers分析表明,3台接收机E方向和N方向定位精度均优于U方向的精度㊂对比测量型接收机和2款智能手机发现,测量型接收机的定位误差小且稳定,智能手机U方向的定位误差大且飞点严重㊂单频手机华为P10三个方向的定位误差均明显大于双频手机小米MI8㊂结合前文对数据质量的分析可以发现,多路径误差是智能手机进行伪距单点定位的主要误差源之一,双频信号比单频信号能更有效地对抗多路径效应,提升定位精度㊂5㊀结束语本文通过实验获取的多款单双频智能手机的GNSS原始观测数据,从数据完整率㊁周跳比㊁SNR 和伪距多路径等方面进行数据质量统计分析,同时对卫星可见性和伪距单点定位性能进行对比研究,得出以下结论:①智能手机原始观测值的各项数据质量指标水平均低于测量型接收机㊂5款智能手机BDS的数据完整率与测量型接收机之间的差值最小;与测量型接收机同一频点SNR均值的差值最大达23.42dB-Hz;与测量型接收机同一频点的多路径误差均值的差值最大为0.48m;周跳比差距尤为明显,个别手机的各卫星系统平均周跳比的值比测量型接收机的平均值低约50%㊂这归因于手机内置天线较小,相位中心易受外界环境影响,引起周跳,进而影响数据质量㊂②不同型号智能手机的锁星能力与GNSS数据质量水平存在一定差异,且由于手机内置天线的原因,并非所有双频手机的数据质量优于单频手机㊂智能手机的数据完整率最高为94.73%,最低只有81.14%;SNR均值最高为33.25dB-Hz,最低只有21.33dB-Hz;除华为Mate40之外,其余手机的BDS 和GPS的周跳比指标值超过5800;3款双频手机的L1频点和L5频点的多路径误差均值分别为0.85㊁0.76m;双频手机华为P40的锁星能力最强,BDS 卫星可见数在15~20颗㊂③双频信号比单频信号能更有效地对抗多路径效应,提升定位精度㊂L5/E5信号的多路径抑制功能对大部分智能手机有效,但目前也有一些智能手机无法准确接收L5信号,导致双频信号存在数据缺口㊂④部分智能终端GNSS原始观测数据存在完整率低㊁周跳严重㊁信号噪声大㊁多路径误差大及卫星失锁严重等问题,在不进行数据质量控制的情况下,定位精度较差㊂因此在后续定位解算前可尝试进行伪距平滑,设置SNR阈值等剔除部分质量表现不佳的数据以提升定位精度㊂参考文献[1]㊀陈春花,陈冲,赵亚枝.安卓智能手机GNSS数据质量分析[J].全球定位系统,2020,45(3):22-27. [2]㊀Google.Android Devices that Support Raw GNSS Measure-ments[CP/OL].(2018)https:ʊdeveloper.android.com/guide/topics/sensors/gnss.html.[3]㊀Google.GPS-Measurement-Tools[CP/OL].(2018)https:ʊ/google/gps-measurement-tools.[4]㊀高成发,陈波,刘永胜.Android智能手机GNSS高精度实时动态定位[J].测绘学报,2021,50(1):18-26. [5]㊀BANVILLE S,VAN DIGGELEN K.Precise PositioningUsing Raw GPS Measurements from Android Smartphones[J].GPS World,2016,27:43-48.[6]㊀ROBUSTELLI U,BAIOCCHI V,PUGLIANO G,et al.Assessment of Dual Frequency GNSS Observations from aXiaomi Mi8Android Smartphone and Positioning Per-formance Analysis[J].Electronics,2019,8(1):91. [7]㊀GUO L,WANG F H,SANG J Z.Characteristics Analysisof Raw Multi-GNSS Measurement from Xiaomi Mi8andPositioning Performance Improvement with L5/E5Fre-quency in an Urban Environment[J].Remote Sensing,2020,12(4):744.[8]㊀ZHANG K S,JIAO W H,WANG L,et al.Smart-RTK:Multi-GNSS Kinematic Positioning Approach on AndroidSmart Devices with Doppler-smoothed-code Filter andConstant Acceleration Model[J].Advances in SpaceResearch,2019,64(9):1662-1674.[9]㊀HÅKANSSON M.Characterization of GNSS Observationsfrom a Nexus9Android Tablet[J].GPS Solutions,2019,23(1):21.[10]李敏,张会超,李文文,等.华为P40手机北斗三频观测数据质量及噪声分析[J].大地测量与地球动力学,2021,41(7):661-665.[11]高余婷.BDS三频观测数据综合质量评估方法研究[D].西安:长安大学,2017.[12]布金伟.多模GNSS精密单点定位精度分析与比较[D].昆明:昆明理工大学,2018.[13]肖秋龙.北斗地基增强系统GNSS数据质量分析算法研究与软件实现[D].北京:中国科学院大学,2019. [14]冯瑞,马宏,任宇飞.B1C信号调制实现与性能分析[J].无线电工程,2019,49(2):95-100. [15]叶礼邦,陈登伟,郭新海.基于实时载噪比测量的分集增益测试方法[J].无线电工程,2019,49(1):91-94.[16]LI M Y,HUANG G W,WANG L,et al.Performance ofMulti-GNSS in the Asia-Pacific Region:Signal Quality,Broadcast EphemerisandPrecisePointPositioning(PPP)[J].Remote Sensing,2022,14(13):3028.[17]帅玮祎,董绪荣,王军,等.GNSS 接收机数据质量及常见问题分析[J].测绘工程,2018,27(4):14-20.[18]郭亮亮.GNSS 数据质量评估软件研制与应用[D].郑州:解放军信息工程大学,2017.[19]赵硕,秘金钟,徐彦田,等.双频智能手机GNSS 数据质量及定位精度分析[J ].测绘科学,2020,45(2):22-28.作者简介㊀㊀林㊀楠㊀女,(1997 ),就读于长安大学测绘科学与技术专业,硕士研究生㊂主要研究方向:智能终端GNSS 数据质量评估与定位㊂㊀㊀(∗通信作者)王㊀乐㊀男,(1986 ),博士,高级工程师㊂主要研究方向:GNSS 卫星精密数据处理及完好性技术㊂㊀㊀李孟园㊀女,(1993 ),博士研究生㊂主要研究方向:GNSS 数据质量分析与定位㊂㊀㊀黄观文㊀男,(1983 ),博士,教授㊂主要研究方向:卫星导航与大地测量㊂。

2024年其它-通信工程师考试-通信专业实务考试历年真题常考点试题3带答案

2024年其它-通信工程师考试-通信专业实务考试历年真题常考点试题带答案（图片大小可任意调节）第1卷一.单选题(共20题)1.移动通信使用的极低频频段的频率范围为()。

A.3～30HzB.30～300HzC.300～3000HzD.3～30kHz2.LTE空口可配置不同的用户带宽，下列不是单小区能配置的带宽的是( )。

A.1.5MHzB.3MHzC.10MHzD.20MHz3.LTE中使用的 64QAM 利用( )个不同的星座点来表示不同的数字信息。

A.64B.16C.4D.64.无线电波分布在3Hz到3000GHz之间，在这个频谱内划分为()个带。

A.8B.10C.12D.145.蜂窝移动通信网，通常是先由若干个邻接的()组成一个无线区群，再由若干个无线区群组成一个服务区。

A.小区B.无线小区C.同频小区D.不同频小区6.移动通信使用的厘米波的波长范围是()。

A.1～0.1m(1～10-1m)B.10～1m(1-1～10-2m)C.10～0.1mm(10-2～10-3m)D.1～0.1mm(10-3～10-4m)7.数据通信网可划分为()和本地网。

A.用户光纤网B.栅格网C.通信子网D.以太网8.统计分析是对整理统计资料，进一步进行分析研究，通过统计指标来说明现象的本质和()，并根据分析研究做出科学的结论。

A.系统性B.规律性C.一致性D.相对性9.最常用的调查方法是()。

A.文案调查法B.访问调查法C.观察调查法D.实验调查法10.无线寻呼系统是一种传送简单信息的()呼叫系统。

A.单向B.两项C.三项D.多项11.“准平滑地形”指表面起伏平缓，起伏高度小于或等于()的地形，平均表面高度差别不大。

A.15米B.20米C.25米D.30米12.WCDMA 系统中，( )阶段可以接收专用业务数据。

A.CELL_DCHB.CELL_FACHC.CELL_PCHD.URA_PCH13.天线俯仰角的计算公式为：()。

无线传输技术考核试卷

D. UWB
13.无线电波传播的直线传播原理被称为？( )
A.光学原理
B.洪泛原理
C.电磁原理
D.地面反射原理
14.以下哪种无线传输技术采用跳频扩频技术？( )
A. CDMA
B. TDMA
C. FHSS
D. DSSS
15.下列哪个单位用于描述无线信号强度？( )
A. dBm
B. mW
C. dB
D. W
19.以下哪种技术用于减少无线通信中的多径效应？( )
A.分集技术ຫໍສະໝຸດ B.调制技术C.编码技术D.信号放大技术
20.在无线通信中，以下哪个缩写表示“全球移动通信系统”？( )
A. GSM
B. CDMA
C. TDMA
D. FDMA
（以下为答题纸部分，请考生将答案填写在相应的括号内。）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
10.无线网络的SSID是指_______。（）
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.无线传输技术的传输速率总是低于有线传输技术。（）
2.在无线网络中，WEP加密比WPA加密更安全。（）
3. 5G网络能够提供更高的网络速度和更低的延迟。（√）
4.无线电波在传播过程中不会受到物理环境的影响。（×）
7. Wi-Fi的802.11ac标准使用的频段是？( )
A. 2.4 GHz
B. 5 GHz
C. 3.6 GHz
D. 2.3 GHz
8. Li-Fi技术的主要光源是？( )
A.红外线
B.可见光
C.紫外线

低噪放

（一）国际发展现状
国际上的一些著名大学、研究机构以及 IC公司都己对多模多频段低噪声放大器的设计做了广泛的研究，并且己经有了相当多的成果。 2011年8月，日本的Lime Microsystems 公司推出了一款多模多频无线收发芯片 LMS6002，该芯片的工作频率为375MHz--4GHz，可用于3GPP ( WCDMA,HSPA和LTE), 3GPP2 (CDMA2000)以及WiMAX的应用上，其低噪声放大器的噪声系数不超过3dB。 2012年3月，富士通半导体公司推出了单芯片的2G13G/4G收发芯片MB86L1A,该芯片支持LTE ( FDD和TDD), EDGE, EDGE-EVO, WCDMA,GSM, HSPA+, CDMA以及TD-SCDMA等多种通信模式。 2013 年1 月，MTK 推出MT3332/MT3333 SoC（片上系统）芯片如图所示，可支持 GPS、北斗、GLONASS、伽利略及QZSS 等5 种全球卫星导航系统的信号，藉由多系统的相互辅助，能大幅提升导航定位的精度和可靠性，避免误差随时间推移及行程增加而累积。
传统的单频段LNA技术已趋于成熟，具有源级电感负反馈结构的LNA由于其低噪声低功耗的特点而得到广泛应用。但是，面对多模多频段的需求，基于这种结构的LNA 设计遇到新的困难。首先，其窄带的输入阻抗匹配特点。源级电感退化LNA输入阻抗只匹配在一个频点上，而多模多频段需要低噪声放大器在多个频段都能实现匹配。虽然二阶乃至高阶的输入阻抗匹配以及负载谐振网络能够支持相隔比较远的两个或多个频带的低噪声放大，但是其在低噪声放大方面的优势被削弱。
（一）国际发展现状
2013 年11 月，高通与三星合作推出支持北斗卫星定位功能的旗舰智能手机 GALAXY Note 3（配备高通骁龙800 移动处理器MSM8974），成为首批支持北斗系统的智能手机。 2013 年12 月，博通公司宣布推出一款支持北斗系统的卫星导航芯片BCM47531 （见图6），它能够同时使用从5 个卫星系统（GPS、GLONASS、QZSS、SBAS 和北斗卫星）发出的信号来产生定位数据，提高了导航定位精度，尤其是在性能受建筑和掩体影响的城区，效果更为明显。 2014 年2 月，MTK 发布了全球首款支持4G LTE 网片——MT6630，支持20/40/80 MHz 频道带宽，支持低功耗蓝牙，整合了 ANT ＋（蓝牙健康与健身聚合器套件）技术，可广泛应用于运动健身配件/ 可穿戴设备，同时支持GPS、北斗、GLONASS、伽利略、QZSS 系统。

Broadcom升级LBS提供WiFi定位服务 -电脑资料.

Broadcom升级LBS提供WiFi定位服务-电脑资料2019-01-01Broadcom（博通）公司宣布它将对其定位服务（LBS）基础设施进行升级，以便在其定位服务系列中添加Wi-Fi定位，。

Broadcom公司将充分利用它在GPS和Wi-Fi两种技术上的领先地位，并使用由Skyhook Wireless公司（它在开发Wi-Fi定位方面处于领军地位）开发的Wi-Fi定位系统，集成、部署和提供这种新的功能。

Broadcom LBS基础设施是全球最大和分布最广的设备之一，而且，从2002年起Broadcom公司的托管LBS服务一直销售给顶级的手机营运商和移动设备制造商。

Broadcom公司的LBS服务业务当前支持在170多个国家中超过2千万个经常使用的客户，至今已经提供10亿次以上的扩充星历表或长期轨道（LTO）下载。

仅仅使用GPS来定位在室外环境下的效果很好，但是在中心市区和室内环境用这种方法来确定个人所在位置的能力常常会减弱。

在定位技术方面的下一个前沿领域是增强单一的GPS解决方案，使其达到在更广泛的地域内，更加迅速的定位，让用户获得更满意的体验。

Broadcom的LBS基础设施起初是一个由接收站组成的全球参考网络（WWRN)，形成对GPS卫星星座的3重冗余覆盖。

在2002年，WWRN和辅助GPS (AGPS)服务器开始作为美国第一个全国范围的E911应急定位系统的GPS数据中枢而亮相。

从那以后Broadcom公司扩展了它的定位服务业务，纳入了LTO和Secure User Plane Location (SUPL) （安全用户平面定位）协议，以及混合式定位能力。

“尽管对于提供混合式解决方案及LBS的托管定位服务的依赖程度在增加，但是，这些服务在GPS和定位市场中的价值却没有的到足够的重视，”ABI Research公司远程信息处理和导航研究部主任Dominique Bonte表示，“一个技术提供商能够同时供应GPS 和Wi-Fi芯片、混合的定位功能、扩充的SUPL服务和长期轨道是一种强大的优势，它将能够促成下一代的定位服务，《》()。

通信工程师：无线通信考试题

通信工程师：无线通信考试题1、单选在cDmA20001X网络中，如果码片速率固定为（）Mchips，而网络提供给某个用户的前向数据速率为（）K。

那么此时，分配给该用户的WAlsh码为（）阶WAlsh码。

同时（江南博哥），扩频增益（）DB。

A.1.23；153.6；5；9B.1.2288；153.6；4；9C.1.23；112.6；5；9D.1.2288；112.6；4；9正确答案：B2、单选以下哪项指标通常不是由连续长时间测试获得的？（）A.覆盖率B.接通率C.掉话率D.切换成功率正确答案：B3、单选E1接口若采用2收2发4线方式其特性阻抗一般为下列哪种形式？（）A.120Ω，平衡B.75Ω，非平衡C.120Ω，非平衡D.75Ω，平衡正确答案：A4、单选电离层的浓度对工作频率的影响很大，浓度高时反射的频率（），浓度低时反射的频率（）。

A.低、高B.高、低C.高、不影响正确答案：B5、单选CDMA系统前向使用哪种码提供信道化？（）A.短码B.WALSH码C.长码D.TURBO码正确答案：B6、单选射频分配系统RFDS采用（）以便实现更低的插入损失、最大射频功耗和更大的信道容量。

A.行波管功放B.固态功放C.腔体合路器D.晶振正确答案：C7、单选在CDMA2000的前向信道中，向下兼容cDmA95用户设备的信道有哪些？（）.A.导频信道，同步信道，寻呼信道B.导频信道，寻呼信道，补充信道C.导频信道，同步信道，功率控制信道D.快寻呼信道，同步信道，寻呼信道正确答案：A8、单选采用OM的基站，TFU出现了故障但没有备件，基站可以继续服务（）.A.1小时B.2小时C.4小时D.8小时正确答案：D9、单选请问下列关于天线的描述哪些是正确的：（）A.天线的机械下倾角度过大会导致天线方向图严重变形（即主瓣前方产生凹坑）B.电子下倾通过改变天线振子的相位使得波束的发射方向发生改变，各个波瓣的功率下降幅度是相同的C.当天线下倾角增大到一定数值时，天线前后辐射比变小，此时主波束对应覆盖区域逐渐凹陷下去，同时旁瓣增益增加，造成其它方向上同频小区干扰D.当天线以垂直方向安装时，它的发射方向是水平的，由于要考虑到控制覆盖范围和同频干扰，小区制的蜂窝网络的天线一般有一个下倾角正确答案：A10、单选利用RAKE接收机实现扩频码分宽带系统的带内分集，抗（）选择性快衰落.A.频率B.时间C.空间D.以上都不是正确答案：A11、单选CDMA800M系统一般采用工作频段为（）MHz的天线。

Broadcom推出新的面向移动设备的GPS接收器解决方案

ＢｏｄｏＣ４５是一种单片ＧＰｒａｃｍＢＭ７１Ｓ接收器，用于跟踪和纳米ＣＭＯＳ设计，具有高度集成的射频（Ｆ和基带处理器，Ｒ）功
导航，主要用在移动设备中。其大规模并行硬件相关器架构可实现耗极低；完整的印刷电路板占板面积最小，仅３ｍｍ，其上包０
中间件，专注提高游戏解决方案的易用性。
确数据交换。其开放格式为欧特克旗下解决方案和更多第三方应
Ａｔｄｓｙ０１有全新的可定制化用户界面、高用程序提供全新支持。这些新版本产品会作为欧特克数字娱乐创ｕｏｅｋＭａａ２１拥性能视口、三维可编辑界面以及色彩一体化管理功能，将数字作套件ＡｔｄｓｎｅｔｉｎｒａｉｎＳｉｓ中的产品推向市ｕｅｋＥｔｒｎｔｅｔｕｅｏａｍｅＣｏｔ娱乐创作的工作流程带到了一个崭新的高度。Ａｔｄｓｄ场，让艺术家们和制作团队可以在节省大量成本的情况下获得各ｕｏｅｋ３ｓＭａ０１过新的材质编辑器、快速的ＧＰ渲染器和Ｈ种创造性的工具集。ｘ２１通ＵＤＲ
Ｓ功Ｂｏｄｏｒｃｍ推出新的面向移动设备的ＧＳ接收器解决方案降低系统的总体成本，而且为移动设备设计ＧＰ能时，ＧＰＳ部ａＰ全球有线和无线通信半导体市场的领导者Ｂｏｄｏ（ｒａｃｍ博分的占板面积可以非常小。８Ｍ７１Ｃ４５还支持卫星星座系统，包括通）公司近日宣布推出面向移动设备的下一代单芯片全球定位系面向航空应用的基于卫星的扩增系统（ＢＳＳＡ）和面向日本应用的统（ＳＧＰ）解决方案。这个最新的ＧＰＳ接收器具有最高的灵敏度准天顶卫星系统（Ｓ），从而使多达１个卫星可用于导航。ＱＺＳ２

通信工程师：卫星通信题库考点(题库版)

通信工程师：卫星通信题库考点（题库版）1、单选地球站电气性能中的有效辐射功率稳定率为（）DB.A.0.5B.2.0C.1.0正确答案：A2、单选数字电视卫星广播缩写为（）。

A.DVB.SB.DVB.CC（江南博哥）.DVB.TD.DVB.E正确答案：A3、问答题简述VSAT系统主站至端站的数据流程。

正确答案：TDM调制器——上行功率控制器——上变频器——HPA——主站天线——卫星——端站天线——LNB——TDM解调器/SCPC解调器。

4、单选在卫星通信中，长的时延会带来（）和（）问题。

A.回波干扰、回波抑制B.回波干扰、回波抵消C.回波干扰、话音重叠D.回波抵消、话音重叠正确答案：C5、单选在VipersAt系统中，利用PC进行远端站comtech564多路解调器参数设置时，进入vipersAtconfig，再进入sethomestAte，对4路解调器的STDMAstAte项应设置为（）A.DisABleB.EnABleC.N/AD.Yes正确答案：A6、名词解释每路一载波多址联接正确答案：在频分复用制中，每一电话信道都用一个单独的载波传送的多址联接通信方式。

按其终端调制形式的不同又可分为：窄带调频每路一载波，脉码或增量调制-移相键控每路一协波等等多址联接通信方式。

7、问答题已知对方电视载波发信频率为6389.5MHz，DVBS，QPSK调制，FEC=3/4，信息速率S/R=6.1113Mbps，加BISS扰码，请写出用解码器解出电视节目的主要参数设置。

正确答案：1、输入信号选择：RF（LBanD.in2、本振频率设置：0Hz（LBanD./5150MHz（CBanD./10GHz或11.3GHz（KuBanD.3、卫星下行频率设置：根据不同卫星接收天线的工作频段（C/KuBanD.，先设置本振频率，再输入卫星的下行频率。

本题中本振频率设5150MHz，下行频率设6389.5MHz-2225MHz=4164.5MHz。

博通推出新型GNSS定位芯片,支持中国北斗卫星系统

随着智能手机的日益普及，用户逐渐将定位和
ＮＳＳ系前，由中国厂商制造的安卓系统产品，７５％的ＧＰＵ地图导航功能定义为首要需求。博通新型Ｇ统芯片（ＳｏＣ）采用了其广泛配置的架构平台，缩短都来自于Ｍａｌｉ。（来自ＡＲＭ）了“ 首次定位时间 ”（ＴｒＦＦ），可以让智能手机快速
芯片ＢＣＭ４７５３１，它能够同时使用从五个卫星系统
（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＱＺＳＳ、ＳＢＡＳ和北斗卫星）发出的
权协议已达８４个，２０１３年Ｍａｉｌ芯片全年出货量将超过三亿片。目前，由中国厂商制造的安卓系统产
色模块，工作频率可达２００ＭＨｚ，专注于满足未来汽ＰＸＡ１８０２调制解调器、电源管理芯片以及Ｍａｒｖｅｌｌ的８８ＲＦ８３８ＴＤ收发器。除此之外，该款智能手机还
配备了５英寸７２０Ｐ高清ＬＣＤ显示屏、配备了４ＧＢ
满足未来汽车电子控制需求而推出的新一代３２位ＴＤ — ＬＴＥ标准的ＡＲＭＡＤＡ￣ＰＸＡＩ８０２平台。ＭａｒｖｅｌｌＭＣＵ产品家族，同时其也满足ＩＳ０２６２６２功能安全低功耗双连接解决方案可助力中国移动的业务从要求。天津大学该款新一代柴油机控制器采用了英３Ｇ平滑过渡到４ＧＬＴＥ，而且对网络基础设施的改
品，７５％的ＧＰＵ都来自于Ｍａｌｉ。

北斗星通惯导IMU-LCI

平均无故障时间源自>45,000 小时
可选配件
•Inertial Explorer post-processing 处理软件
GNSS信号中断后系统性能1,8
中断时间 0s
10 s
60 s
定位模式 RTK HP SP PP7 RTK HP SP PP7
RTK HP
SP PP7
位置误差 (m)
水平
垂直
0.020 0.100 1.200 0.010 0.070 0.280 1.660 0.010
Version 2 -Specifications subject to change without notice. ©2010 NovAtel Inc. All rights reserved. NovAtel, RT-20, AdVance, Inertial Explorer and Waypoint are registered trademarks of NovAtel Inc. SPAN and RT-2 are trademarks of NovAtel Inc.
1.典型1 值。性能受GPS系统特征影响，如US DOD（美国国防部）原则性降低精度，电离层和对流层状态，GPS卫星几何分布，基线长度，多路径效应和有意或无意的干扰源存在. 2.静态集中后的预期值. 3.当SPAN在RTK模式下有效. 4.出口限制政策最大速度为515m/s. 5.如果原始惯性数据更新率为200Hz, 则最大位置、速度和姿态更新率为50Hz 6.GNSS 接收机最大维持到4g. 7.对地移动操作环境下 8.此数据为使用Inertial Explorer post-processing 处理软件后结果.
OmniSTAR is a registered trademark of OmniSTAR Inc. Printed in Canada. D14388 UIMU-LCI November 2010 For the most recent details of this product: /assets/Documents/Papers/LCI.pdf

博通发布支持伽利略卫星导航系统的智能手机GNSS定位中枢

据悉，博通ＢＣＭ４７７４同时支持伽利略（Ｇａｌｉｌｅｏ）、全球定位系统（ＧＰＳ）、格洛纳斯（ＧＬＯＮＡＳＳ）、星基增强系统（ＳＢＡＳ）、
准天顶卫星系统（ＱＺＳＳ）和北斗（ＢｅｉＤｏｕ）卫星系统。根据计划，伽利略系统将部署多达３０颗卫星，这使得内置支持该系统的智能
面对新的大数据星际，市场研究公司并非只能踯躅不前，数据价值法则说明大数据价值所需的分析深度正是其最大的优势。只要在传统的研究模式上，积极学习和拓展新的大数据方法论，以专业研究优势结合技术能力作为自身的动力，一样能自如穿越广阔的大数据星际，发现更多的迷人宝藏。 ●
大数据分析的专业资源和团队，需要专业的第三方服务型企业来完成。所以，面向企业内外业务大数
据的相关研究分析，将是研究公司未来大数据服务的重要领域。
（５）建立适合大数据业务的业务流程和支持
大的内存可将能耗减少多达９５％，从而大大延长移动设备的电池寿－ｏ
博通宽带与无线集团无线连接组副总裁ＲａｈｕｌＰａｔｅｌ说：“ 本次发布的业内首款支持伽利略卫星导航系统的ＧＮＳＳ定位中枢代表
了博通设立的又一项导航基准，我们致力于提供拥有一流性能、更高设备智能和最低能耗的解决方案，从而将定位技术的发展推向

完整版卫星导航知识问答题

1、北斗卫星导航的图标是：2、北斗卫星导航系统的星座图：3、GPS卫星导航的图标是：4、GPS卫星导航系统的星座图：3、Glonass卫星导航的图标是：4、GPS卫星导航系统的星座图：5、Galileo卫星导航的图标是：6、GPS卫星导航系统的星座图：1、美国从本世纪70年代开始研制GPS系统，于______年全面建成。

GPS系统空间星座由______颗定位卫星组成。

【答案：1994，24】2、1978年2月，首颗GPS卫星（Block-Ⅰ）发射。

3、苏联在1976年启动的GLONASS（格洛纳斯）项目，1996年初建成，已于2011年1月1日在全球正式运行，一共有______颗卫星，分布在______个平面上【答案：24，3】。

4、第一颗GLONASS卫星成功发射的时间是1982年10月12日。

5、中国的______和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo系统并称为全球四大卫星导航系统。

【答案：北斗】6、其中具有一定的通信能力的导航卫星系统是______。

【答案：北斗】7、北斗导航卫星系统的简称是______。

【答案：BDS】8、全球导航卫星系统基本组成包括______、______和______。

【答案：空间段，地面控制段，用户段】9、北斗导航卫星系统提供______和______两种服务方式。

【答案：开放服务，授权服务】10、北斗导航卫星系统的定位精度为______，测速精度为______，授时精度为______。

【答案：10米，0.2米/秒，50纳秒】11、满足水平和垂直定位精度均优于10m的服务范围称为______。

【答案：北斗系统公开服务区】12、北斗二号的总设计师是______。

【答案：孙家栋】13、北斗导航卫星系统完全组网后将由______颗卫星组成，其中包括______颗地球静止轨道卫星和______颗非地球静止轨道卫星。

【答案：35，5，30】14、如图1所示，北斗区域导航卫星系统分为______、______和______三种轨道类型。

基于智能手机GNSS双频原始观测值的电离层延迟提取与分析

ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０２１．０２．０１３徐黎１，２㊀张宝成１基于智能手机ＧＮＳＳ双频原始观测值的电离层延迟提取与分析摘要基于智能手机ＧＮＳＳ（全球导航卫星系统）观测值的研究主要集中于观测值质量分析和定位算法，在大气应用方面关注度则较为有限．本文基于全球首款支持ＧＮＳＳ双频信号的小米８智能手机和超短基线的ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ测地型接收机，利用原始ＧＮＳＳ双频载波相位观测值，考虑连续历元间电离层变化较小从而进行观测值质量控制策略，评估了小米８智能手机电离层提取精度．研究结果表明：卫星高度角或载噪比较高的条件下，智能手机观测值可能依然是无效的，设置卫星高度角或载噪比阈值的方法进行质量控制不再适用．小米８提取的电离层延迟与测地型接收机呈现了很好的一致性，但其波动幅度略高于测地型接收机，提取精度优于０２ＴＥＣＵ，表明智能手机ＧＮＳＳ观测值用于大气应用是可行的．关键词智能手机；全球导航卫星系统；电离层延迟；多路径；载噪比中图分类号Ｐ２２８；Ｐ３５２７文献标志码Ａ收稿日期２０２１⁃０３⁃０１资助项目湖北省自然科学基金（２０２０ＣＦＡ０４８）作者简介徐黎，男，博士生，研究方向为智能手机ＧＮＳＳ定位理论及算法．ｘｕｌｉ＠ｗｈｉｇｇ．ａｃ．ｃｎ张宝成（通信作者），男，博士，研究员，博士生导师，研究方向为高精度ＧＮＳＳ数据处理与应用．ｂ．ｚｈａｎｇ＠ｗｈｉｇｇ．ａｃ．ｃｎ１中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，武汉，４３００７１２中国科学院大学地球与行星科学学院，北京，１０００４９０㊀引言㊀㊀随着多频多模全球导航卫星系统（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓ⁃ｔｅｍ，ＧＮＳＳ）的发展，欧洲Ｇａｌｉｌｅｏ卫星导航系统和我国北斗卫星导航系统（ＢｅｉｄｏｕＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ，ＢＤＳ）逐渐完善［１］，可视卫星数量大幅增加，大众用户对位置服务的强烈需求，使低成本㊁高精度定位拥有巨大市场潜力．谷歌公司在２０１６年开发者大会上宣布从Ａｎ⁃ｄｒｏｉｄ７起，对所有用户开放ＧＮＳＳ观测数据获取接口，用户不仅可以获取伪码，还能获取相位和多普勒观测值，从而能开发算法来提高面向大众市场移动智能设备的定位精度．移动智能设备ＧＮＳＳ高精度定位成为当前的研究热点［２⁃５］．２０１８年５月，小米科技有限公司发布了全球首款搭载博通ＢＣＭ４７７５５双频（ＧＰＳＬ１＋Ｌ５）ＧＮＳＳ芯片的小米８手机，从此，手机定位进入双频时代，极大地推动了Ａｎｄｒｏｉｄ高精度定位算法的研究［６⁃９］．Ｍａｓ⁃ｓａｒｗｅｈ等［１０］系统评估了小米８手机原始ＧＮＳＳ观测值的多路径特性；Ｐａｚｉｅｗｓｋｉ等［１１］证实了Ａｎｄｒｏｉｄ智能设备循环节能模式（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）严重影响了ＧＮＳＳ载波观测值的质量，导致模糊度无法固定；Ｌｉｕ等［１２］对Ａｎｄｒｏｉｄ设备的循环节能模式进行了系统地研究，发现该模式在设备处于静态时打开，动态时关闭，且静态和动态变化时，打开和关闭有一定时延，并提出了一种顾及手机循环节能模式的大众行人导航算法；Ｇｅｎｇ等［１３］发现了Ａｎｄｒｏｉｄ设备初始相位偏差的存在，并利用智能手机外接高精度天线的方式，首次实现了相位模糊度固定；Ｇａｏ等［１４］系统分析了智能手机ＧＮＳＳ原始观测值和随机模型，并提出了利用智能手机原始精度因子定权的策略，取得了较好的定位效果．目前，智能手机原始ＧＮＳＳ观测值的研究主要集中于观测值质量分析㊁随机模型与定位算法，利用智能手机级别的ＧＮＳＳ设备进行空间天气方面的研究极少．本文利用小米８智能手机原始ＧＮＳＳ双频载波相位观测值，深入研究分析了电离层延迟提取精度．首先介绍了智能手机获取原始ＧＮＳＳ观测值的方法，然后分析了载波相位观测值质量，最后分析了ＧＰＳ和ＱＺＳＳ系统卫星提取的电离层延迟精度．１㊀数据与方法１１㊀Ａｎｄｒｏｉｄ手机原始ＧＮＳＳ观测数据获取Ａｎｄｒｏｉｄ应用程序和不同传感器（如ＧＮＳＳ）之间的交互是在Ａｎ⁃㊀㊀㊀㊀ｄｒｏｉｄ框架ＡＰＩ下进行的．Ａｎｄｒｏｉｄ平台每个新版本操作系统都与一个相应的应用程序接口（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＩｎｔｅｒｆａｃｅ，ＡＰＩ）相关联，配置㊁交互和用户对ＧＮＳＳ数据的访问都依赖于此．用户可调用Ｌｏ⁃ｃａｔｉｏｎＡＰＩ中的ＧＮＳＳＣｌｏｃｋ和ＧＮＳＳＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ类来获取原始伪距（非直接）㊁载波相位和多普勒观测数据．ＧｎｓｓＣｌｏｃｋ类是获取Ａｎｄｒｏｉｄ设备中相关参数的一个基本类，ＧｎｓｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ是获取ＧＮＳＳ观测值相关参数的类，包含的与ＧＮＳＳ相关的部分参数如表１所示，详情可参考Ａｎｄｒｏｉｄ开发文档（ｈｔｔｐｓ：ʊｄｅｖｅｌｏｐｅｒ．ａｎｄｒｏｉｄ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｎ／ｇｕｉｄｅ／ｔｏｐｉｃｓ／ｓｅｎｓｏｒｓ／ｇｎｓｓ）．表１㊀ＬｏｃａｔｉｏｎＡＰＩ部分原始观测信息Ｔａｂｌｅ１㊀ＰａｒｔｏｆｔｈｅｒａｗｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＬｏｃａｔｉｏｎＡＰＩＡｎｄｒｏｉｄ类字段描述ＧＮＳＳＣｌｏｃｋＴｉｍｅＮａｎｏｓ钟面时间（单位：ｎｓ）ＢｉａｓＮａｎｏｓ亚纳秒级钟偏差（单位：ｎｓ）ＦｕｌｌＢｉａｓＮａｎｏｓ钟面时间与ＧＰＳ零时之差（单位：ｎｓ）ＨａｒｄｗａｒｅＣｌｏｃｋＤｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙＣｏｕｎｔ硬件钟不连续计数ＧＮＳＳＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＣｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎＴｙｐｅ星座类型Ｓｖｉｄ卫星号Ｓｔａｔｅ运行状态ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｖＴｉｍｅＮａｎｏｓ卫星信号发射时间（单位：ｎｓ）ＡｃｃｕｍｕｌａｔｅｄＤｅｌｔａＲａｎｇｅＭｅｔｅｒｓ相位观测值（单位：ｍ）Ｃｎ０ＤｂＨｚ载噪比ＴｉｍｅＯｆｆｓｅｔＮａｎｏｓＡｎｄｒｏｉｄ设备时延ＣａｒｒｉｅｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｚ载波相位频率ＰｓｅｕｄｏｒａｎｇｅＲａｔｅｍｅｔｅｒｓｐｅｒＳｅｃｏｎｄ伪距率㊀㊀Ａｎｄｒｏｉｄ系统没有直接给出伪距观测值，而是提供了相关的计算参数．伪距由信号从卫星端发出到接收机端的传播时间乘以电磁波传播速度（近似等于光速）得到．ρ＝ｃ㊃（ｔＲｘ－ｔＴｘ）ˑ１０－９，（１）式中：ρ表示ＧＮＳＳ伪距观测值（单位：ｍ），ｃ表示光在真空中的传播速度（ｃ＝２９９７９２４５８ｍ／ｓ），ｔＲｘ表示测量时间（单位：ｎｓ），ｔＴｘ表示卫星信号发射时间（单位：ｎｓ）．值得注意的是，ｔＴｘ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｖＴｉｍｅＮａｎｏｓ）的有效范围取决于跟踪状态，且为对应的ＧＮＳＳ系统时，多系统计算时需要统一时间基准．根据本文第２节时间系统转换关系，计算方法如下：ｔＴＹＰＥＲｘ＝ｔＴＮ＋ｔＴＯＮ－（ｔＦＢＮ＋ｔＢＮ），ｔＲｘ＝ｔＴＹＰＥＲｘ－ｔＷＮＮ，㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ＧＰＳ）ｔＴＹＰＥＲｘ－ｔＤＮＮ＋３ˑ３６００ˑ１０９－ｔＬＳ，（ＧＬＯＮＡＳＳ）ｔＴＹＰＥＲｘ－ｔＭＳＮＮ，（Ｇａｌｉｌｅｏ）ｔＴＹＰＥＲｘ－ｔＷＮＮ，（ＢＤＳ）ìîíïïïïïïìîíïïïïïïïï（２）式中：ｔＴＹＰＥＲｘ表示不同的ＧＮＳＳ系统测量时间；ｔＴＮ和ｔＴＯＮ分别表示ＴｉｍｅＮａｎｏｓ和ＴｉｍｅＯｆｆｓｅｔＮａｎｏｓ，ｔＦＢＮ和ｔＢＮ分别表示ＦｕｌｌＢｉａｓＮａｎｏｓ和ＢｉａｓＮａｎｏｓ，所有符号的单位均为ｎｓ．ｔＷＮＮ表示ＧＮＳＳ系统时累计周数转换成纳秒的大小，ｔＤＮＮ表示ＧＮＳＳ系统时累计天数转换成纳秒的大小，ｔＭＳＮＮ表示ＧＮＳＳ系统时累计毫秒转换成纳秒的大小．当计算出ｔＲｘ和ｔＴｘ后，可根据式（１）计算得到伪距观测值．载波相位观测值在ＧＮＳＳＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ类中用ＡｃｃｕｍｕｌａｔｅｄＤｅｌｔａＲａｎｇｅＭｅｔｅｒｓ表示，单位为ｍ，可调用接口直接获得．ＧＮＳＳＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ类中还给出了ＡｃｃｕｍｕｌａｔｅｄＤｅｌｔａＲａｎｇｅＳｔａｔｅ参数，来判断获取载波相位观测值的有效性．仅当相位观测值有效时才会用于位置计算．并非所有智能设备都能输出有效的载波相位观测值，这和设备本身ＧＮＳＳ芯片控制有关，可在Ａｎｄｒｏｉｄ开发者网站查询（ｈｔｔｐｓ：ʊｄｅｖｅｌｏｐｅｒ．ａｎｄｒｏｉｄ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｎ）．多普勒观测值（ＸＤｏｐｐｌｅｒ）可以由ＰｓｅｕｄｏｒａｎｇｅＲ⁃ａｔｅＭｅｔｅｒｓＰｅｒＳｅｃｏｎｄ参数（其量值记为ｖＰＲＭＰＳ）得到，计算方法如下：ＸＤｏｐｐｌｅｒ＝ｆｃ㊃ｖＰＲＭＰＳ，（３）式中：ｆ表示信号中心频率（单位：Ｈｚ）；ｃ表示真空中的光速（单位：ｍ／ｓ）；ＰｓｅｕｄｏｒａｎｇｅＲａｔｅＭｅｔｅｒｓＰｅｒＳｅｃｏｎｄ（ｖＰＲＭＰＳ）表示由Ａｎｄｒｏｉｄ设备获取的原始观测值（单５２２学报（自然科学版），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２位：ｍ／ｓ）．１２㊀相位电离层提取电离层延迟是ＧＮＳＳ主要误差源，同时ＧＮＳＳ也是空间天气研究的重要数据源［１５⁃１７］．伪距和载波相位是ＧＮＳＳ两类基本观测值，原始非差非组合观测方程如下：ＰＳｒ，ｆ＝ρＳｒ＋ｃ（Δｔｒ－ΔτＳ＋ｂｒ，ｆ＋ｂＳｆ）＋ＴＳｒ＋ＩＳｒ，ｆ＋εＰ，ΦＳｒ，ｆ＝ρＳｒ＋ｃ（Δｔｒ－ΔτＳ）＋ＴＳｒ－ＩＳｒ，ｆ＋λＳｆＮＳｒ，ｆ＋εＬ，{（４）式中：上标Ｓ表示卫星号，下标ｒ，ｆ分别表示接收机和频率号；ＰＳｒ，ｆ和ΦＳｒ，ｆ分别表示伪距和相位观测值（单位：ｍ）；Δｔｒ和ΔτＳ分别表示接收机钟差和卫星钟差（单位：ｎｓ）；ｂｒ，ｆ和ｂＳｆ分别表示接收机端和卫星端伪距硬件延迟（单位：ｎｓ）；ＩＳｒ，ｆ和ＴＳｒ分别表示电离层延迟和对流层延迟（单位：ｍ）；ρＳｒ表示接收机到卫星的几何距离（单位：ｍ）；ＮＳｒ，ｆ表示吸收了卫星端和接收机端相位硬件延迟的模糊度（单位：ｃｙｃｌｅ）；λＳｆ表示波长（单位：ｍ／ｃｙｃｌｅ）；εＰ和εＬ分别表示伪距和载波相位观测未模型化的误差（单位：ｍ）．目前，基于ＧＮＳＳ观测值的电离层总电子浓度（ＴｏｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｎＣｏｎｔｅｎｔ，ＴＥＣ）提取方法可分为几何无关组合和非差非组合精密单点定位两大类［１８］．由于智能手机伪距噪声大㊁精确位置难以确定，故本文采用载波相位的无几何观测值提取：ΦＳｒ，ｇｆ＝ΦＳｒ，１－ΦＳｒ，ｆ＝－ＩＳｒ，１＋μｆＩＳｒ，１＋ＮＳｒ，１－ＮＳｒ，ｆ＋εＬ＝（μｆ－１）ＩＳｒ，１＋ＮＳｒ，１－ＮＳｒ，ｆ＋εＬ，（５）式中ΦＳｒ，ｇｆ表示相位几何无关组合，其他参数含义同式（４）．由于整周模糊度的存在，导致无法从相位观测值中获取绝对的电离层ＴＥＣ值．在连续弧段内模糊度为常数，因此可采用连续滤波的方法，以尽可能减小相位噪声的影响，得到准确的相对电离层：ηＳＴＥＣ－ｄｉｆｆ＝ΦＳｒ，ｇｆ－１ＮðΦＳｒ，ｇｆæèçöø÷㊃㊀㊀ｆ２１ｆ２５（ｆ２１－ｆ２５）ˑ４０３ˑ１０１６，（６）式中：ηＳＴＥＣ－ｄｉｆｆ表示斜电离层延迟的相对变化量（单位：ＴＥＣＵ），Ｎ表示连续弧段历元个数，ｆ表示载波相位的频率（单位：Ｈｚ），下标表示不同的频点．载波相位观测值的质量直接影响了电离层提取的精度．智能手机载波相位观测值极易发生周跳，故周跳探测极为重要．当两个连续历元间ＴＥＣ变化量大于给定阈值时，可判断当前历元发生周跳．在中纬度地区，测地型接收机历元间变化量约００１ＴＥＣＵ／ｓ．考虑到智能手机天线质量和相位噪声，且Ｌ１频点一个波长对应的电离层ＴＥＣ约１１ＴＥＣＵ，本文设定的两个连续历元间ＴＥＣ变化量阈值为０５ＴＥＣＵ／ｓ．为了尽量减少周跳影响，如果当前历元探测出周跳时，则重新初始化．２㊀实验设计与数据采集本文智能手机选用小米８手机，该手机支持ＧＰＳ㊁ＧＬＯＮＡＳＳ㊁ＢＤＳ㊁Ｇａｌｉｌｅｏ和ＱＺＳＳ五系统，为全球首款搭载博通ＢＣＭ４７７５５双频（ＧＰＳＬ１＋Ｌ５㊁ＧａｌｉｌｅｏＥ１＋Ｅ５ａ㊁ＱＺＳＳＬ１＋Ｌ５）ＧＮＳＳ芯片的手机，且能够获取有效的原始伪距和载波相位观测值，是目前智能手机精密定位研究中常被选用的设备，其结果得到研究人员的广泛认可．智能手机在开发者模式中打开ＧＮＳＳ相位观测值连续跟踪选项，放置于楼顶开阔环境的观测墩上，相隔约５ｍ的另一观测墩上放置ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ测地型接收机，形成超短基线，同时采集数据．智能手机数据记录采用德国Ｇｅｏ＋＋公司发布的Ｇｅｏ＋＋ＲｉｎｅｘＬｏｇｇｅｒ应用，该应用能将原始ＧＮＳＳ观测值直接保存成与接收机无关的交换格式（ＲｅｃｅｉｖｅｒＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＥｘｃｈａｎｇｅＦｏｒｍａｔ，ＲＩＮＥＸ）．数据采集世界协调时（Ｃｏ⁃ｏｒｄｉｎａｔｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｉｍｅ，ＵＴＣ）为２０２１年１月８日０１：００：４１２３：５９：５９，采样率１ｓ，总时长约２３ｈ．３㊀实验结果分析３１㊀智能手机相位观测数据质量分析智能手机载波相位观测值的质量直接影响了电离层提取的精度．目前，小米８手机已支持ＧＰＳ／Ｇａｌｉｌｅｏ／ＱＺＳＳ三系统双频观测值，然而在本次实验中未能观测到Ｇａｌｉｌｅｏ系统卫星有效的双频观测值．图１展示了观测到的ＧＰＳ和ＱＺＳＳ双频卫星数量时间序列，其中红色表示当前历元观测到的所有卫星数，蓝色表示当前历元双频卫星数，可以看出平均每个历元ＧＰＳ双频卫星大约能观测到４颗左右，ＱＺＳＳ卫星约３颗，观测到总的双频卫星数约占总卫星数的３３％．智能手机ＧＮＳＳ天线为线性极化天线，无法抑制多路径效应的影响，增加了观测值的观测噪声，造成卫星频繁失锁，导致相位观测值频繁发生周跳．为了最小相位观测值对电离层提取的影响，本文利用高频数据，连续两个历元间电离层变化小的特性进行质量控制，当历元间电离层变化大于０５ＴＥＣＵ／ｓ６２２徐黎，等．基于智能手机ＧＮＳＳ双频原始观测值的电离层延迟提取与分析．ＸＵＬｉ，ｅｔａｌ．ＲｅｔｒｉｅｖａｌｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｂａｓｅｄｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｒａｗＧＮＳＳｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ．图１㊀观测到的卫星数时间序列Ｆｉｇ１㊀Ｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｏｂｓｅｒｖｅｄ时，判定为周跳，则舍弃当前历元观测值．图２和图３分别给出了卫星信号载噪比（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＮｏｉｓｅ）时间图２㊀载噪比时间序列（红色散点表示无效的观测值）Ｆｉｇ２㊀ＴｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｔｈｅＣ／Ｎ０（ｒｅｄｓｃａｔｔｅｒｅｄｐｏｉｎｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｖａｌｉｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ）序列和舍弃的观测值载噪比分布，可以看出，ＧＰＳ和ＱＺＳＳ的Ｌ１频点中舍弃观测值载噪比低于３０ｄＢ⁃Ｈｚ数量多于Ｌ５频点，这可能是由于Ｌ５频点波长更长，受多路径的影响更小．然而与ＧＰＳＬ５频点相比，ＧＰＳＬ１舍弃观测值载噪比低于３０ｄＢ⁃Ｈｚ数量占比高出２１个百分点，ＱＺＳＳ仅高出１１个百分点，这可能是由于目前智能手机接收双频ＧＮＳＳ信号采用双天线设计而导致的差异．由图３还可以看出，除了ＧＰＳＬ１频点外，ＧＰＳＬ５㊁ＱＺＳＳＬ１和ＱＺＳＳＬ５频点在载噪比为４０ｄＢ⁃Ｈｚ左右舍弃的观测值是最多的，由此可见，单纯设置载噪比阈值来进行质量控制是不可行的．图４和图５分别给出了卫星高度角的时间序列和舍弃观测值的卫星高度角分布，可以看出，舍弃的ＧＰＳ观测值中高度角低于３０ʎ的观测数约占８５％，这是由于卫星在低高度角时，卫星信号更容易受到大气折射㊁多路径效应等因素的影响，同时智能手机线性极化天线抗多路径性能差，从而导致相位观测值７２２学报（自然科学版），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２频繁发生周跳．舍弃的ＱＺＳＳ观测值中高度角低于３０ʎ的观测数仅占３６％，高度角在６０ʎ左右占比最大，这可能是由于智能手机跟踪不同系统卫星性能存在一定的差异造成的．图３㊀舍弃观测值载噪比分布（蓝色数字表示载噪比低于３０ｄＢ⁃Ｈｚ的百分比）Ｆｉｇ３㊀Ｃ／Ｎ０ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｄｉｓｃａｒｄｅｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ（ｂｌｕｅｎｕｍｂｅｒｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓｗｉｔｈＣ／Ｎ０ｂｅｌｏｗ３０ｄＢ⁃Ｈｚ）通过以上分析可以发现，由于智能手机ＧＮＳＳ天线㊁跟踪环路等因素影响，在较高的载噪比或卫星高度角时，也常出现跟踪卫星失锁，导致周跳发生，严重影响了相位观测值质量．低载噪比或高度角时，部分相位观测值依然有效，甚至舍弃观测值更少，间接验证了通过连续历元间电离层变化小的特性进行观测值质量控制的有效性．３２㊀电离层延迟提取比较本节主要基于前文提出的相位无几何组合方法，并与超短基线ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ测地型接收机结果比较，分析ＧＰＳ和ＱＺＳＳ双系统提取的电离层延迟精度．相位电离层延迟提取时，首先利用连续历元间电离层变化阈值进行质量控制，舍弃无效的观测值，然后形成几何无关组合观测值，采用连续滤波方法，即可得到相对的ＳＴＥＣ值．图６展示了小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机观测到的部分ＧＰＳ系统卫星提取的相对ＳＴＥＣ时间序列．不同的子图表示不同的卫星，红色和蓝色散点分别表示小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机提取的ＧＰＳ卫星相对ＳＴＥＣ值．可以看出，小米８观测到的各卫星提取的相对ＳＴＥＣ值和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机有着一致的变化趋势，图６ｃ显示了测图４㊀卫星高度角时间序列（红色散点表示无效的观测值）Ｆｉｇ４㊀Ｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｅｌｅｖａｔｉｏｎ（ｒｅｄｓｃａｔｔｅｒｅｄｐｏｉｎｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｖａｌｉｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ）图５㊀舍弃观测值的卫星高度角分布（蓝色数字表示卫星高度角低于３０ʎ的百分比）Ｆｉｇ５㊀Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒｄｉｓｃａｒｄｅｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ（ｂｌｕｅｎｕｍｂｅｒｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓｗｉｔｈｅｌｅｖａｔｉｏｎｂｅｌｏｗ３０ʎ）地型接收机在ＵＴＣ时间１６：００１８：００间，探测到了Ｇ０６卫星信号传播路径上的电离层变化较为明显，小米８也很好地探测到这一变化．同时，小米８提取的结果变化幅度略高于测地型接收机，总体上与测地型接收机呈现了很好的一致性．图７表示小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机提取ＧＰＳ卫星相对ＳＴＥＣ值的散点分布图，不同子图表示不同的ＧＰＳ卫星，红色和蓝色散点分别表示小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机相对ＳＴＥＣ值散点和散点直线拟合，蓝色式子表示直线拟合方程，红色数字表示小米８以ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机相对ＳＴＥＣ值为真值，相对ＳＴＥＣ值时间序列的均方根误差（ＲｏｏｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ，ＲＭＳＥ）．可以看出，小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机相对ＳＴＥＣ值散点分布在斜率约为１，截距为０的直线上，更加直接地反映了小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机ＧＰＳ卫星相对ＳＴＥＣ值具有很好的一致性．同时，小米８提取的ＧＰＳ卫星相对电离层精度约０１ＴＥＣＵ．８２２徐黎，等．基于智能手机ＧＮＳＳ双频原始观测值的电离层延迟提取与分析．ＸＵＬｉ，ｅｔａｌ．ＲｅｔｒｉｅｖａｌｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｂａｓｅｄｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｒａｗＧＮＳＳｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ．图６㊀小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ提取的ＧＰＳ卫星相对ＳＴＥＣ值比较Ｆｉｇ６㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＳＴＥＣｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｒｏｍＭｉ８ａｎｄＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙｆｒｏｍＧＰＳ图７㊀小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ提取的ＧＰＳ卫星相对ＳＴＥＣ值的散点图（红色数字表示ＲＭＳＥ值，蓝色式子表示散点的线性拟合方程）Ｆｉｇ７㊀ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｗｉｔｈＳＴＥＣｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｒｏｍＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙａｎｄＭｉ８ｆｒｏｍＧＰＳ（ｒｅｄｎｕｍｂｅｒｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅＲＭＳＥｖａｌｕｅｓ，ａｎｄｂｌｕｅｆｏｒｍｕｌａｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｅｄｐｏｉｎｔｓ）９２２学报（自然科学版），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２㊀㊀图８和图９分别展示了小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ接收机提取ＱＺＳＳＪ０１㊁Ｊ０２和Ｊ０３卫星相对ＳＴＥＣ值的散点分布图，其中两图的子图ａｃ㊁ｄｆ和ｇｉ分别表示Ｊ０１㊁Ｊ０２和Ｊ０３卫星不同时段的结果，其他图示的表示方法和上文一致．可以看出，与ＧＰＳ类似，ＱＺＳＳ卫星相对ＳＴＥＣ与测地型接收机呈现了很好的一致性，且小米８智能手机波动幅度更大．图１０给出了小米８手机ＧＰＳ和ＱＺＳＳ卫星相对ＳＴＥＣ提取精度的统计结果，红色和蓝色数字分别表示ＧＰＳ和ＱＺＳＳ系统卫星平均ＲＭＳＥ值．由图１０可知，对于ＧＰＳ和ＱＺＳＳ大部分卫星相对ＳＴＥＣ提取精度在０２ＴＥＣＵ以内，ＧＰＳ和ＱＺＳＳ平均提取精度分别为０１４ＴＥＣＵ和０１３ＴＥＣＵ，两者精度相当．表明利用智能手机级别的低成本ＧＮＳＳ设备原始观测值用于电离层研究是可行的，这大大降低了ＧＮＳＳ空间监测设备成本，具有广阔的应用前景．图８㊀小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ提取的ＱＺＳＳ卫星相对ＳＴＥＣ值比较Ｆｉｇ８㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＳＴＥＣｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｒｏｍＭｉ８ａｎｄＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙｆｒｏｍＱＺＳＳ４　总结与展望本文基于全球首款搭载ＧＮＳＳ双频芯片的小米８智能手机和超短基线的ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ测地型接收机，利用原始ＧＮＳＳ双频载波相位无几何组合观测值，评估了电离层提取精度．小米８支持ＧＰＳ（Ｌ１／Ｌ５）㊁Ｇａｌｉｌｅｏ（Ｅ１／Ｅ５ａ）和ＱＺＳＳ（Ｌ１／Ｌ５）三系统双频信号跟踪，但测试期间仅能观测到ＧＰＳ和ＱＺＳＳ双系统双频卫星，无法观测到有效的Ｇａｌｉｌｅｏ系统卫星信号．平均每个历元大约观测到６颗双频卫星，约占观测到总卫星数的３３％．同时利用高频连续历元间电离层变化较小的特性进行质量控制，超过阈值的观测值被视为发生了周跳，在提取电离层时剔除．结果表明：与设置载噪比或高度角阈值相比，该方法既能识别高载噪比和高度角数据中的周跳，又能获取低于载噪比或高度角阈值的有效观测数据，大大提高了观测值的利用率．同时，小米８智能手机在跟踪ＧＰＳ和ＱＺＳＳ卫星能力表现出系统差异．与超短基线的ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ测地型接收机电离层提取结果比较表明：小米８智能手机原始ＧＮＳＳ双频载波相位观测值提取的相对ＳＴＥＣ与ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ测地型接收机呈现很好的一致性，小米８相对ＳＴＥＣ提取结果波动幅度略大．大部分卫星相对ＳＴＥＣ提取精度优于０２ＴＥＣＵ，ＧＰＳ和ＱＺＳＳ系统卫星提取的相对ＳＴＥＣ的ＲＭＳＥ值分别为０１４ＴＥＣＵ和０１３ＴＥＣＵ，没有表现很大系统差异，两者精度基本相当．这表明智能手机级别的低成本ＧＮＳＳ设备具有高精度电离层提取的潜力，在保证精度的情况下，能大大降低ＧＮＳＳ空间天气监测的成本，具有广阔０３２徐黎，等．基于智能手机ＧＮＳＳ双频原始观测值的电离层延迟提取与分析．ＸＵＬｉ，ｅｔａｌ．ＲｅｔｒｉｅｖａｌｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｂａｓｅｄｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｒａｗＧＮＳＳｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ．图９㊀小米８和ＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙ提取的ＱＺＳＳ卫星相对ＳＴＥＣ值的散点图（红色数字表示ＲＭＳＥ值，蓝色式子表示散点的线性拟合方程）Ｆｉｇ９㊀ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｗｉｔｈＳＴＥＣｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｒｏｍＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙａｎｄＭｉ８ｆｒｏｍＱＺＳＳ（ｒｅｄｎｕｍｂｅｒｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅＲＭＳＥｖａｌｕｅｓ，ａｎｄｂｌｕｅｆｏｒｍｕｌａｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｅｄｐｏｉｎｔｓ）图１０㊀小米８相对ＳＴＥＣ值的精度Ｆｉｇ１０㊀ＡｃｃｕｒａｃｙｏｆＭｉ８ＳＴＥＣｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ的市场应用前景．下一步将采用不同品牌㊁不同ＧＮＳＳ芯片型号的智能手机，比较和分析其电离层提取精度差异，并进行电离层建模实验，更加全面地评估智能手机提取电离层的精度表现．参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ［１］㊀ＹａｎｇＹＸ，ＭａｏＹ，ＳｕｎＢＪ．ＢａｓｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆＢｅｉｄｏｕｇｌｏｂａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＳａｔｅｌｌｉｔｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎ，２０２０，１（１）：１．ＤＯＩ：１０１１８６／ｓ４３０２０⁃０１９⁃０００６⁃０［２］㊀ＰａｚｉｅｗｓｋｉＪ．Ｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｆｏｒｐｏｓｉｔｉｏ⁃ｎｉｎｇａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｓｍａｒｔｐｈｏｎｅＧＮＳＳｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０，３１（９）：０９１００１．ＤＯＩ：１０１０８８／１３６１⁃６５０１／ａｂ８ａ７ｄ［３］㊀ＺｈａｎｇＸＨ，ＴａｏＸＬ，ＺｈｕＦ，ｅｔａｌ．ＱｕａｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＧＮＳＳｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｆｒｏｍａｎＡｎｄｒｏｉｄＮｓｍａｒｔｐｈｏｎｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｕｓｉｎｇｔｉｍｅ⁃ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｄｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．ＧＰＳＳｏｌｕｔｉｏｎｓ，２０１８，２２（３）：１⁃１１［４］㊀ＬｉＧＣ，ＧｅｎｇＪＨ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒａｗｍｕｌｔｉ⁃ＧＮＳＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｆｒｏｍＧｏｏｇｌｅＡｎｄｒｏｉｄｓｍａｒｔｄｅｖｉｃｅｓ［Ｊ］．ＧＰＳＳｏｌｕｔｉｏｎｓ，２０１９，２３（３）：１⁃１６［５］㊀ＰａｚｉｅｗｓｋｉＪ，ＦｏｒｔｕｎａｔｏＭ，ＭａｚｚｏｎｉＡ，ｅｔａｌ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｕｌｔｉ⁃ＧＮＳＳｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｔｒａｃｋｅｄｂｙｒｅｃｅｎｔＡｎｄｒｏｉｄｓｍａｒ⁃ｔｐｈｏｎｅｓａｎｄｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ⁃ｏｎｌｙｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２０２１，１７５：１０９１６２．ＤＯＩ：１０１０１６／ｊ．１３２学报（自然科学版），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２１，１３（２）：２２４⁃２３２ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．２０２１１０９１６２［６］㊀ＴｏｍａšｔíｋＪ，ＣｈｕｄＪ，ＴｕｎｋＤ，ｅｔａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｓｍａｒｔ⁃ｐｈｏｎｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｉｎｆｏｒｅｓｔｓ：ｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｅｉｖｅｒｓａｎｄｒａｗＧＮＳＳｄａｔａ［Ｊ］．Ｆｏｒｅｓｔｒｙ：ａｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈ，２０２１，９４（２）：２９２⁃３１０［７］㊀ＧｕｏＬ，ＷａｎｇＦ，ＳａｎｇＪ，ｅｔａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒａｗｍｕｌｔｉ⁃ＧＮＳＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｒｏｍＸｉａｏｍｉＭｉ８ａｎｄｐｏ⁃ｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｗｉｔｈＬ５／Ｅ５ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎａｎｕｒｂａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，２０２０，１２（４）：７４４．ＤＯＩ：１０３３９０／ｒｓ１２０４０７４４［８］㊀ＷａｎｇＧＸ，ＢｏＹＤ，ＹｕＱ，ｅｔａｌ．Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ⁃ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｓｉｎｇｌｅ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＰＰＰｗｉｔｈａｎａｎｄｒｏｉｄｓｍａｒｔｐｈｏｎｅａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＧＮＳＳｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ，２０２０，２０（２０）：５９１７．ＤＯＩ：１０３３９０／ｓ２０２０５９１７［９］㊀ＣｈｅｎＢ，ＧａｏＣＦ，ＬｉｕＹＳ，ｅｔａｌ．Ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｐｒｅｃｉｓｅｐｏｉｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｗｉｔｈａＸｉａｏｍｉＭＩ８ａｎｄｒｏｉｄｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ，２０１９，１９（１２）：２８３５．ＤＯＩ：１０３３９０／ｓ１９１２２８３５［１０］㊀ＭａｓｓａｒｗｅｈＬ，ＦｏｒｔｕｎａｔｏＭ，ＧｉｏｉａＣ．Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｍｕｌｔｉｐａｔｈｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈａｎｄｒｏｉｄｒａｗＧＮＳＳｍｅａｓ⁃ｕｒｅｍｅｎｔｓｂｙｕｓｉｎｇａＸｉａｏｍｉＭｉ８ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ［Ｃ］ʊ２０２０ＩＥＥＥ／ＩＯＮＰｏｓｉｔｉｏｎ，ＬｏｃａｔｉｏｎａｎｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＰＬＡＮＳ）．Ａｐｒｉｌ２０⁃２３，２０２０，Ｐｏｒｔｌａｎｄ，ＯＲ，ＵＳＡ．ＩＥＥＥ，２０２０：１１１１⁃１１２２［１１］㊀ＰａｚｉｅｗｓｋｉＪ，ＳｉｅｒａｄｚｋｉＲ，ＢａｒｙｌａＲ．ＳｉｇｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｃｏｄｅＧＮＳＳｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｗｉｔｈｌｏｗ⁃ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ［Ｊ］．ＧＰＳＳｏｌｕｔｉｏｎｓ，２０１９，２３（４）：１⁃１２［１２］㊀ＬｉｕＷＫ，ＳｈｉＸ，ＺｈｕＦ，ｅｔａｌ．Ｑｕａｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｕｌｔｉ⁃ＧＮＳＳｒａｗｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄａｖｅｌｏｃｉｔｙ⁃ａｉｄｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｂａｓｅｄｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＳｐａｃｅＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１９，６３（８）：２３５８⁃２３７７［１３］㊀ＧｅｎｇＪＨ，ＬｉＧＣ．ＯｎｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｒｅｓｏｌｖｉｎｇＡｎｄｒｏｉｄＧＮＳＳｃａｒｒｉｅｒ⁃ｐｈａｓｅａｍｂｉｇｕｉｔｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｄｅｓｙ，２０１９，９３（１２）：２６２１⁃２６３５［１４］㊀ＧａｏＲ，ＸｕＬ，ＺｈａｎｇＢＣ，ｅｔａｌ．ＲａｗＧＮＳＳｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｆｒｏｍＡｎｄｒｏｉｄｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ：ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｈｏｒｔ⁃ｂａｓｅｌｉｎｅＲＴＫｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［Ｊ］．ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１．ｈｔｔｐｓ：ʊｄｏｉ．ｏｒｇ／１０１０８８／１３６１⁃６５０１／ａｂｅ５６ｅ［１５］㊀ＪｉｎＳＧ，ＧａｏＣ，ＹｕａｎＬＬ，ｅｔａｌ．Ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｐｌａｓｍａｓｐｈｅｒｉｃｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｃｏｎｔｅｎｔｆｒｏｍｔｏｐｓｉｄｅＧＰＳｏｂ⁃ｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｎＬＥＯｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ［Ｊ］．ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，２０２１，１３（４）：５４５．ＤＯＩ：１０３３９０／ｒｓ１３０４０５４５［１６］㊀ＳｕＫ，ＪｉｎＳＧ，ＪｉａｎｇＪ，ｅｔａｌ．ＩｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃＶＴＥＣａｎｄｓａｔｅｌｌｉｔｅＤＣＢｅｓｔｉｍａｔｅｄｆｒｏｍｓｉｎｇｌｅ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＢＤＳｏｂｓｅｒ⁃ｖａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｍｕｌｔｉ⁃ｌａｙｅｒｍａｐｐｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＧＰＳＳｏｌｕ⁃ｔｉｏｎｓ，２０２１，２５（２）：１⁃１７［１７］㊀ＪｉｎＳＧ．Ｔｗｏ⁃ｍｏｄｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｈｅ２００５ｎｏｒｔｈｅｒｎＣａｌｉｆｏｒｎｉａｏｆｆｓｈｏｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｆｒｏｍＧＰＳｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ：ＳｐａｃｅＰｈｙｓｉｃｓ，２０１８，１２３（１０）：８５８７⁃８５９８［１８］㊀ＺｈａｎｇＢＣ，ＴｅｕｎｉｓｓｅｎＰＪＧ，ＹｕａｎＹＢ，ｅｔａｌ．Ｊｏｉｎｔｅｓｔｉ⁃ｍａｔｉｏｎｏｆＶｅｒｔｉｃａｌＴｏｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｎＣｏｎｔｅｎｔ（ＶＴＥＣ）ａｎｄＳａｔｅｌｌｉｔｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＣｏｄｅＢｉａｓｅｓ（ＳＤＣＢｓ）ｕｓｉｎｇｌｏｗ⁃ｃｏｓｔｒｅｃｅｉｖｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｄｅｓｙ，２０１８，９２（４）：４０１⁃４１３ＲｅｔｒｉｅｖａｌｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｂａｓｅｄｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｒａｗＧＮＳＳｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓＸＵＬｉ１，２㊀ＺＨＡＮＧＢａｏｃｈｅｎｇ１１ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＡｃａｄｅｍｙｆｏｒＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ㊀４３００７１２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥａｒｔｈａｎｄＰｌａｎｅｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ㊀１０００４９Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅＧＮＳＳｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｓｏｎｑｕａｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｂｕｔｆｅｗｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｉｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｕｓｉｎｇｔｈｅｒａｗＧＮＳＳｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃａｒｒｉｅｒｐｈａｓｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｆｒｏｍＸｉａｏｍｉＭｉ８，ｔｈｅｗｏｒｌｄｓｆｉｒｓｔｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ，ｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙｇｅｏｄｅｓｉｃｒｅｃｅｉｖｅｒｗｉｔｈｕｌｔｒａ⁃ｓｈｏｒｔｂａｓｅｌｉｎｅ．Ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｓｍａｌｌｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｖａｒｉａ⁃ｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｅｐｏｃｈｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｆｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｍａｙｓｔｉｌｌｂｅｉｎｖａｌｉｄｗｈｅｎｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｒｔｈｅｃａｒｒｉｅｒ⁃ｔｏ⁃ｎｏｉｓｅｉｓｈｉｇｈ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｔｔｉｎｇｔｈｒｅｓｈｏｌｄｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｒｔｈｅｃａｒｒｉｅｒ⁃ｔｏ⁃ｎｏｉｓｅｉｓｎｏｌｏｎｇｅｒａｐｐｌｉｃａｂｌｅｆｏｒｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ．ＴｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｒｅｔｒｉｅｖｅｄｂｙＸｉａｏｍｉＭｉ８ｉｓｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅ⁃ｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈａｔｏｆＴｒｉｍｂｌｅＡｌｌｏｙｇｅｏｄｅｔｉｃｒｅｃｅｉｖｅｒ，ｗｉｔｈｓｌｉｇｈｔｌｙｈｉｇｈｅｒｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｒａｎｇｅ．Ｔｈｅｒｅｔｒｉｅｖｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ０２ＴＥＣＵ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅＧＮＳＳｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｆｒｏｍｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅｆｏｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃａｐｐｌｉｃａ⁃ｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ；ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ（ＧＮＳＳ）；ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙ；ｍｕｌｔｉｐａｔｈ；ｃａｒｒｉｅｒ⁃ｔｏ⁃ｎｏｉｓｅ２３２徐黎，等．基于智能手机ＧＮＳＳ双频原始观测值的电离层延迟提取与分析．ＸＵＬｉ，ｅｔａｌ．ＲｅｔｒｉｅｖａｌｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｂａｓｅｄｏｎｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｒａｗＧＮＳＳｄｕａｌ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ．。

伽利略卫星导航定位系统最新进展

伽利略卫星导航定位系统最新进展
程鹏飞
【期刊名称】《导航定位学报》
【年(卷),期】2003(0)1
【摘要】作为欧洲卫星导航技术发展的极其重要的战略,伽利略卫星导航定位系统的计划早在20世纪90年代起就由欧共体(GE)、欧空局(ESA)提出。

经过多年的论证,欧盟于2002年3月26日通过了伽利略计划。

伽利略卫星导航定位系统作为交通方面的一项基础设施,将受控于国际民间组织,系统建成后,能够与新一代GPS系统相兼容,共同构成未来的全球导航卫星系统(GNSS),向全球各类用户提供物流管理及安全等所需的定位、授时服务。

伽利略系统将具有以下特点:全天候和全球覆盖;独立的、欧洲人控制的、以卫星为基础的民用导航和定位系统;独立于GPS。

【总页数】2页(P3-4)
【关键词】伽利略卫星导航定位系统;卫星导航技术;全球定位系统
【作者】程鹏飞
【作者单位】中国测绘科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P228.1
【相关文献】
1.伽利略卫星导航系统信号质量及定位性能分析 [J], 周星宇;陈华;安向东
2.欧洲伽利略卫星导航系统和定位技术 [J], 彭木根;程煜;王文博
3.博通发布支持伽利略卫星导航系统的智能手机GNSS定位中枢 [J],
4.伽利略卫星导航定位系统将给我国国土资源带来什么? [J], 苏成岭;刘祎梅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Broadcom先进的GPS解决方案支持GLONASS卫星系统

Broadcom先进的GPS解决方案支持GLONASS卫星系统佚名
【期刊名称】《世界电子元器件》
【年(卷),期】2011(000)006
【摘要】Broadcom（博通）公司宣布推出两款新的GPS单芯片系统解决方案BCM47511和BCM2076,这两款解决方案支持俄罗斯导航卫星系统GLONASS,从而使导航可用卫星数几乎增加了一倍。

这些解决方案面向智能手机、普通手机、个人数字助理（PDA）、便携式媒体播放器和便携式导航设备（PND）。

BroadcomBCM47511独立GPS接收器和Broadcom BCM2076组合接收器同时支持GPS和GLONASS两种卫星系统,其中BCM2076组合接收器还具有蓝牙和FM高频头功能。

【总页数】1页(P46-46)
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.1
【相关文献】
1.Broadcom推出面向移动应用的先进单片GPS解决方案 [J], 江兴;
2.Broadcom新的、面向移动设备的GPS接收器解决方案 [J],
3.Broadcom最先进的GPS解决方案支持GLONASS卫星系统 [J],
4.全球首个超强集成的以太网交换芯片解决方案亮相中国Broadcom发布StrataXGSⅢ——全球首个兼具嵌入安全、IPv6路由以及无线局域网（WLAN）支持的集成以太网系统芯片交换解决方案 [J],
5.博通GPS解决方案支持GLONASS卫星系统 [J],
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伽利略系统三篇

伽利略系统三篇gps系统如今已经具有非常重要的地位，不仅仅是生活中，在军事上的地位也是非常高，而率先掌握这一技术的是美国，早在1964年，美国已经开始研究“子午仪”系统，并且成为行业的领军者。

继美国之后，前苏联、欧洲都开始陆续投入到生产研究之中，而我国的起步是比较晚的。

欧洲一直以来大投入的是伽利略系统，受到美国技术的影响，伽利略系统一直以来也处于世界前列，我国也曾使用该系统，并且缴纳了20亿的服务费。

随着该系统重要性的减少，我国科学家也已经开始资金投入精力以及时间展开研究，其中代表产品就是北斗系统，该系统已经非常的明朗，以及在明年年底将可以全面投入使用投入使用。

随着北斗系统的建成，我们对于伽利略系统的依赖已经被替代，而也就在此时，伽利略系统陷入全面瘫痪，主要原因更是让人意外以及无奈，据相关媒体报道，伽利略系统的瘫痪是因为公司管理以及组织架构的松散，无人愿意加班检修，导致设备故障连绵不断。

如今，我国已经在多个技术上已经开始发力，gps系统现阶段虽然无法打破美国，但是必然也可以沦为主流系统，我国科技也可以迈向更离。

在2022年7月11日以来的约一周时间内，欧洲“伽利略”（galileo）全球卫星导航系统经历了从服务降级到服务全面中断，再到服务恢复的过程。

这是迄今为此，全球卫星导航领域发生的最重大的事件之一，引起了各方的密切关注，此次事件对全球卫星导航领域的未来发展产生重要影响。

01故障发生与发展过程“伽利略”全球卫星导航系统由欧洲单一制发展，项目于1998年明确提出并全面启动论证活动。

2022年12月，“伽利略”系统资金投入起始运转，提供更多起始定位、导航系统与授时（pnt）服务，提供更多pnt服务的卫星数量为11颗。

自“伽利略”系统投入初始运行以来，随着发射、部署卫星数量的增加，提供pnt服务的卫星数量也在不断增加，系统运行与服务保持连续、稳定。

至2022年5月，提供pnt 服务的卫星数量增加至22颗，服务覆盖、服务性能等得到明显提升。

博通发布BCM2075：无线定位服务普及中-电脑资料

博通发布BCM2075：无线定位服务普及中-电脑资料随着无线连接技术在移动电话中的渗透率不断增长，推动了多无线接入组合芯片在中高档手机中的普及，而无线定位服务也成为其中日渐普及的手机应用，。

日前，Broadcom（博通）公司推出一款集成全球定位系统（GPS）、蓝牙和调频无线电（FM Radio）的芯片产品BCM2075，在65nm单芯片设计中提供定位服务（LBS）和先进的多媒体处理功能。

博通公司针对BCM2075提出了“使中档手机具备更全面的功能同时不牺牲性能”的口号。

对此梁宜表示，“我们并不是把所有的功能简单地加在一起，而是注意从不牺牲性能、功耗、成本等角度来考虑。

集成在这款芯片上的蓝牙、GPS、FM Radio、Audio 5X四个功能可以同时工作。

另外，BCM2075的推出也兑现了博通‘每隔60天推出一款组合芯片’的承诺。

”据介绍，这款产品的特色之一是极大地降低了主机和应用处理的工作量，通过优化芯片架构减轻了主机处理量负荷，而组合方式也减少了与芯片外部进行信号交换的需要，先进的65纳米CMOS工艺更保证了在工作状态下，比0.13um工艺减少4倍的功耗，这些都使得大众市场手机中获得更加广泛的应用成为可能。

此外，BCM2075基于丢包补偿的SmartAudio技术及+10dBm 输出功率，使得信号覆盖范围提高了一倍。

而基于大规模并行处理技术的GPS基带，BCM2075能够消耗最少的主机CPU资源，并在独立工作模式和AGPS（全球参考网络）工作模式下都有出色的性能。

值得一提的是，BCM2075这款芯片产品还支持博通Turnkey混合定位（Hybrid LBS）解决方案，通过AGPS、全球参考数据库、基于Wi-Fi的定位技术和Hosted SUPL服务共同提供准确定位服务。

“我们不仅提供了一整套的技术，同时通过在全球部署有专门的系统来收集全球卫星实时的位置，这个网络在全球已经成熟运行了七年。

”梁宜说。

物联网引爆点：可穿戴设备博通推Turkey解决方案讲解

物联网引爆点：可穿戴设备博通推Turkey解决方案飞象网讯（崔玉贤/文）智能手机很难再有革命性创新之处，尤其是一直处于引领低位的苹果iPhone5s发布以后，智能机更多的是在一些微创新方面发展。

而在智能终端领域，可穿戴设备正在成为下一个爆发点。

谷歌眼睛、健康手环、智能手表……智能可穿戴设备五花八门。

智能可穿戴设备对芯片的要求更高：更低功耗、更高性能、互操作性。

为此，博通针对物联网市场推出了WICED产品系列，推动传统设备厂商向可穿戴市场迈进。

未来五年可穿戴产品销量增长366%根据研究机构预估，2014年，可穿戴设备的出货量会超过1亿台；到2018年，出货量将不少于4.85亿台。

“博通预估2013年——2017年智能可穿戴设备销量将超过350%的增长，达到366%。

”博通无线互联组合芯片事业部高级总监兼总经理周晏逸提到。

可穿戴设备也是五花八门，市场可谓是片蓝海。

“在健康产品领域，有数十种比较受欢迎的产品，比如FitBit,Jawbone和耐克公司发布的跟踪监测人体活动的手镯。

甚至有厂商专门为宠物推出了可监控健康和活动的可穿戴设备。

目前已经在医疗市场上出现的可穿戴器械包括血压仪、血糖仪，甚至还有可以帮助患有自闭症和注意力缺乏症的儿童更好的进行自我管理和环境监测的设备。

”博通总裁兼首席执行官ScottA.McGregor在他的《探索WICED可穿戴技术：物联网的开放前沿》中提到。

智能可穿戴设备对芯片提出了更高的要求，不同于智能机的芯片。

“在穿戴式里面有非常重视的一点，第一个功耗，然后就是占用内存空间小，还要有连接能力，可以链接WiFi或者蓝牙、NFC等。

还有一个非常关键的重点：安全性。

”周晏逸提到，“其实，智能类的可穿戴设备几年前就提过，而低功耗、可连接等特性让今天的智能手表与之前提到的大不一样。

”博通无线互联组合芯片事业部高级总监兼总经理周晏逸智能可穿戴产品芯片转折点到来“我们看到整个半导体或者AP到现在出现了一个转折点。