تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند

مطالعه این نوشته در 9 دقیقه

تعیین موقعیت دقیق با دقت سانتی متری توسط گوشی های هوشمند یکی از اتفاقات پیش رو در آینده می باشد. به نظر می رسد این پیشرفت مهم با ارائه 2 اپلیکیشن زیر که توسط CNES برای پلتفرم اندروید ارائه شده، در حال رخ دادن است.  در این نوشته به معرفی این اپلیکیشن ها و تست اولیه برای تعیین موقعیت مطلق دقیق PPP توسط آن ها می پردازم.

تعیین موقعیت دقیق توسط اپلیکیشن های ارائه شده برای PPP

با اعلام گوگل در سال 2016، نسخه جدید اندروید (Nougat) اجازه دربافت مشاهدات خام GNSS توسط سنسورهای موجود در گوشی های هوشمند را دارد. تا قبل از این اتفاق، دسترسی به مشاهدات خام فقط در انحصار سازندگان چیپ های تعیین موقعیت بود و خروجی این مشاهدات (یعنی موقعیت با دقت معمولی) در اختیار توسعه دهندگان اپلیکیشن ها قرار می گرفت.

دسترسی به مشاهدات خام این امکان را به توسعه دهندگان اپلیکیشن های تعیین موقعیت می داد که بتوانند از الگوریتم های پیشرفته پردازش استفاده کرده و به دقت و صحت بالاتری در تعیین موقعیت برسند. موسسه فضایی فرانسه CNES، با ارائه نرم افزار تعیین موقعیت دقیق PPP wizard،به عنوان یکی از پیشگامان این زمینه شناخته می شود. نرم افزار PPP wizard که به زبان برنامه نویسی ++C نوشته شده است، امکان تعیین موقعیت مطلق دقیق PPP را به صورت آنی و با/بدون محاسبه ابهام فاز فراهم می کند. واضح است که این نرم افزار در محیط دسکتاپ قابل استفاده می باشد.

در 21 آپریل 2017، دو اپلیکیشن زیر توسط CNES برای پلتفرم اندروید روانه Google Play شدند تا امکان تعیین موقعیت دقیق PPP توسط گوشی های هوشمند نیز مورد تست و بررسی قرار گیرند.

RTCM Converter

تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند-اپلیکیشن RTCM converter این اپلیکیشن مشاهدات خام GNSS را به فرمت RTCM تیدیل کرده و به یک سرویس تصحیحات یا Caster ارسال می کند تا این سرویس با ارسال تصحیحات مداری و ساعت مربوط به موقعیت گوشی توسط فرمت RTCM به بهبود دقت فرآیند تعیین موقعیت دقیق PPP کمک نماید. دریافت اپلیکیشن RTCM Converter

PPP WizLite

تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند- اپلیکیشن PPPwizlite این اپلیکیشن یک نمونه ساده شده از نرم افزار PPP wizard می باشد که برای اندروید ارائه شده است. در حال حاضر فقط توانایی پردازش مشاهدات شبه فاصله و داپلر را دارا می باشد. PPP WizLite با استفاده از مشاهدات خام GNSS و نیز دریافت تصحیحات مورد نیاز برای ساعت و مدار ماهواره از طریق سرویس های ارسال تصحیحات نظیر ارسال تصحیحات آنی سرویس IGS، اقدام به تعیین موقعیت دقیق PPP به صورت آنی توسط گوشی های هوشمند می کند. دریافت اپلیکیشن PPP WizLite

تست میدانی

اولین تست انجام شده در این زمینه، توسط CNES و در تولوز فرانسه می باشد. این تست توسط یک دستگاه گوشی هوشمند NEXUS 5X که بر روی یک نقطه مرجع VLBI قرار دارد، انجام شده است. مختصات دقیق این نقطه با دقت بسیار بالا در اختیار قرار دارد. مشاهدات خام تک فرکانسه که شامل مشاهده کد و داپلر است، با نرخ 1 هرتز توسط گوشی جمع آوری می شود. برای انجام تست 10 بار اندازه گیری و هر بار به مدت 5 دقیقه و به روش استاتیک و کینماتیک تکرار شده است.

تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند-تست اپلیکیشن بر روی یک نقطه مرجع VLBI
تست اپلیکیشن بر روی یک نقطه مرجع VLBI

برای برآورد نویز مشاهدات کد، از روش پردازش اپک به اپک استفاده شده است. همان طور که در شکل زیر می بینید، مشاهدات برداشت شده توسط گوشی هوشمند دارای نویز بالایی برای تعیین موقعیت دقیق می باشند. با وجود اینکه هنوز PPP WizLite قادر به جمع آوری مشاهدات فاز نمی باشد، برای رسیدن به دقت بهتر و کم کردن نویز مشاهدات کد از مشاهده داپلر استفاده می کنند.

تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند- نویز مشاهدات کد گوشی هوشمند
نویز مشاهدات کد گوشی هوشمند

در تست بعدی اپلیکیشن RTCM Converter وارد عمل شده و با ارسال مشاهدات خام GNSS گوشی هوشمند به سرویس IGS کمک می کند تا این سرویس رشته های RTCM که شامل تصحیحات مداری و ساعت مربوط به ماهواره ها می باشد را به گوشی ارسال نماید. اپلیکیشن PPP WizLite  از این تصحیحات در بهبود تعیین موقعیت استفاده کند. علاوه بر این از تصحیحات یونسفری ارسالی توسط SBAS نیز برای بهبود دقت تعیین موقعیت دقیق استفاده می شود.

نتایج تست نشان می دهد که در شرایط مناسب ماهواره ها (داشتن دید مناسب توسط گوشی)، دقت زیر 1 متر برای حالت استاتیک پس از 30 ثانیه امکان پذیر می باشد. برای حالت کینماتیک نیز به دقت 1 الی 2 متر (بدون در نظر گرفتن دینامیک گوشی) رسیده اند.

تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند
مقایسه دقت تعیین موقعیت در حالت استاتیک – منحنی مشکی دقت تعیین موقعیت پس از دریافت تصحیحات ارسالی توسط سرویس IGS را نشان می دهد و منحنی قرمز تاثیر اضافه شدن تصحیحات یونسفر SBAS به فرآیند تعیین موقعیت را نمایش می دهد.

 

تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند
مقایسه دقت تعیین موقعیت در حالت کینماتیک – منحنی مشکی دقت تعیین موقعیت پس از دریافت تصحیحات ارسالی توسط سرویس IGS را نشان می دهد و منحنی قرمز تاثیر اضافه شدن تصحیحات یونسفر SBAS به فرآیند تعیین موقعیت را نمایش می دهد.

نتایج اعلام شده توسط CNES برای تست این اپلیکیشن ها و نیز اعلام گوگل مبنی بر در اختیار قرار دادن مشاهدات خام سایر سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای GNSS نظیر GLONASS و Galileo، موجب شده است تا امید به دقت سانتی متری آنی در تعیین موقعیت با استفاده از گوشی های هوشمند در آینده ای نزدیک امکان پذیر باشد. در حال حاضر این اپلیکیشن ها در حال تکمیل و بهبود هستند. در زمان نوشتن این نوشته، بر روی گوشی های NEXUS 5X و +GALAXY S8 توسط طراح اپلیکیشن تست شده است.

منبع


امیر اللهویردی زاده
دانشجوی دکترای GNSS دانشگاه Curtin، کارشناس ارشد ژئودزی از دانشگاه اصفهان، مدرس دانشگاه، علاقه مند به سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای، مدیریت پروژه، برنامه نویسی
LinkedinTelegram

متوسط امتیاز / 5. تعداد رای

4 دیدگاه در “تعیین موقعیت دقیق توسط گوشی های هوشمند”

  1. درود بر شما
    نرم افزار جی پی اس میخوام که کمترین خطارو داشته باشه و قابل نصب بروی ios باشد
    iphone 6s
    نرم افزارهای که من باهاشون کار میکنم اگثرا خطای در حدود 10 متر دارند و مختصات درست نمیدن

    1. سلام. وقت بخیر.

      ببینید مشکل از نرم افزارها نیست. ios و چیپست های تعیین موقعیت آیفون، فقط از کد C/A برای تعیین موقعیت استفاده می کنند و در نتیجه دقت بالایی ندارند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *