斗极进进手机 导航精度又提拔丨看天测地
编者案：从古至今，人类从未停行过摸索未知世界的脚步，认知世界的才能和手段日积月累。中科院之声与中国科学院空天信息立异研究院结合开设“看天测地”专栏，为各人介绍天上地上摸索的那些事儿，带来空天信息范畴最新停顿，普及科学常识。
万物互联时代，位置办事是物联网价值释放的“打破口”。以斗极/全球卫星导航系统（GNSS）为代表的卫星导航与位置办事已发扬出重要的时空赋能感化，为我国数字经济开展付与了强大生命力，也在人们日常生活消费中发扬出极高文用。
那么，公家若何能实在感触感染到斗极等导航系统的存在呢？智妙手机是享用斗极办事的最次要路子，占据全球位置办事末端总量的80%摆布。智妙手机用户规模浩荡且对高精度定位需求日益迫切，已逐步成为公家获得高精度位置办事的重要末端，也是实现斗极群众高精度位置办事的最重要载体。
列位开车的伴侣，之前可能有过如许的履历：跟着导航开车，快到路口了才提醒左转或者右转，因来不及变道而错过了当前路口，招致又多绕了好几公里。形成那种现象的原因次要是手机目前的定位精度不高，普及在5到10米摆布，而要实现精准的车道级导航，往往需要到1米上下精度。
打破手艺瓶颈 实现智妙手机高精度定位
面向智妙手机的群众高精度位置办事，是斗极导航最普遍的利用范畴之一；同时，智妙手机高精度定位也是鞭策斗极群众高精度位置办事利用的关键所在。
目前手机定位精度不高的造约因素次要表现在两个方面。一方面是手机上的硬件前提，智妙手机集成度高，摘用的超小型线极化天线信号损耗大，原始丈量数据量量十分差。另一方面就是手机摘用的定位办法，普及都是卫星导航系统供给的原则单点定位办事，其定位精度无法称心高精度利用需求。
为处理群众智妙手机高精度定位手艺难题，中国科学院空天信息立异研究院斗极智能导航研究团队围绕“建模子、提精度、降功耗、进手机”的总体构想开展了继续研究与手艺攻关，综合构成了面向智妙手机的斗极轻量化高精度定位办法。
图1 智妙手机与专业导航设备的差别
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“建模子”
“建模子”
关于传统的卫星导航高精度定位而言，用户端凡是装备专业的领受机和丈量型天线，而手机超小型线极化天线、低功耗要求以及复杂利用场景，使到手机的导航看测数据与传统丈量型末端看测数据之间存在显著的数据特征差别，传统的高精度定位数学模子难以适用于手机数据停止高精度定位解算。为此，该团队从看测模子和随机模子两个角度，别离成立了专门用于智妙手机的高精度定位模子，处理了传统高精度定位模子不适用手机的难题。
“提精度”
“提精度”
高精度定位的实现离不开高精度导航加强信息的加持。导航加强信息的感化是对用户端导航丈量信息中存在的误差停止校正。我国斗极卫星导航系统在B2b频点上播发了撑持用户端实现精巧单点定位（PPP）的加强办事信号，足够发扬斗极B2b星基播送式精巧定位办事优势，是提拔智妙手机定位精度的更佳手艺形式。为此，该团队针对斗极PPP-B2b办事的本身特征，提出了适用于智妙手机的斗极PPP-B2b高精度定位办法，有效提拔了智妙手机的定位精度。
“降功耗”
“降功耗”
高精度定位办法凡是解算复杂，然而群众智妙手机具有强烈的低功耗利用需求，用户不成能每时每刻毗连着电源利用。若何在高精度和低功耗之间实现有效平衡以耽误智妙手机在利用高精度定位下的续航时间，是斗极高精度定位在群众范畴实现妥帖利用必需霸占的难题。为此，该团队在手机高精度定位办法设想中，一方面根据各类导航误差源对定位的影响特征成立合适手机用户的参数简化模子以实现待估参数的最简；另一方面从手机领受到的斗极、GPS、GLONASS以及Galileo等导航系统卫星中，根据必然的办法原则挑选出部门看测数据量量优良的卫星成立更优看测子集用于构建看测方程；最初，再根据用户的利用场景设想了高精度定位办事的优化挪用和休眠掌握形式，削减高精度定位挪用的负载。
图2 智妙手机斗极高精度定位功效系统
从研到用 车道级导航定位性能强大
为鞭策斗极高精度定位手艺进进群众智妙手机，该团队自主研发了智妙手机斗极实时精巧定位利用软件包，可面向市场支流手机大规模妥帖利用，在不改动当前手机硬件构造的前提下，将群众手机定位精度从3-5米提拔至动态优于1米、静态优于0.5米。以日常出行为例，亚米级的定位精度将付与智妙手机实现车道级的导航才能。
为鞭策研究功效的落地利用，该团队通过与手机消费商开展手艺协做，鞭策斗极高精度定位手艺落地智妙手机，胜利撑持某国产智妙手机业内首发亚米级车道导航，而且在通信运营商停止的手机定位性能公测中排名第一，产生了显著行业影响力和社会效益。目前已拓展支持市场上6个系列的10余款手机实现车道级导航定位。近两年，用某些手机导航时，不再需要用户手动往确认在主路上仍是辅路上，同时导航体验比前些年大大提拔。
智妙手机车道级导航北五环实测效果：高精度定位手艺加持下的车道级导航 ，能够准确定位车辆所在车道，并引导用户提早驶进最适宜的车道，同时供给车道级的预警办事，可以显著提拔导航体验。
鉴于在鞭策斗极高精度定位群众规模化利用中的奉献，中国卫星导航年会授予该研究功效为2020年度斗极卫星导航利用推进奉献奖·摸索立异类。同时，上述研究功效获得2021年度北京市天然科学二等奖。
跟着“十四五”期间斗极系统的深进妥帖，该研究功效将助力斗极高精度定位办事在交通运输、伶俐出行、数字城市建立、挪动互联网LBS等浩瀚对低成本高精度导航定位需求迫切的位置办事范畴实现泛在利用。
相关论文链接：
1. Wang Liang, Li Zishen*, Wang Ningbo, Wang Zhiyu (2021). Real-Time GNSS Precise Point Positioning for Low-cost Smart Devices. GPS Solutions, 25:69.
2. Li Zishen, Wang Liang*, Wang Ningbo, Li Ran, Liu Ang (2022). Real-time GNSS precise point positioning with smartphones for vehicle navigation. Satellite Navigation 3, 19.
来源：中国科学院空天信息立异研究院
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