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基于北斗观测值的智能手机GNSS定位研究
摘要
随着智能手机及高精度GNSS技术的不断发展，手机定位已成为一项重要的研究领域。本文基于北斗观测值，研究了智能手机GNSS定位的优化方法及其应用，包括常规定位方法、基于相位观测数据的精密定位方法及多频信号高精度定位方法，并进行了实验验证。结果表明，多频信号高精度定位方法对于智能手机定位的提高有很大作用。
关键词：智能手机，GNSS，北斗，定位，精度。
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofsmartphonesandhigh-precisionGNSStechnology,mobilepositioninghasbecomeanimportantresearchfield.BasedontheobservationofBeiDousystem,thispaperstudiestheoptimizationmethodandapplicationofsmartphoneGNSSpositioning,includingconventionalpositioningmethods,high-precisionpositioningmethodsbasedonphaseobservationdata,andhigh-precisionpositioningmethodbasedonmulti-frequencysignal.Theexperimentiscarriedouttoverifytheresults.Theresultsshowthatthehigh-precisionpositioningmethodbasedonmulti-frequencysignalhasagreateffectontheimprovementofsmartphonepositioning.
Keywords:smartphone,GNSS,BeiDou,positioning,accuracy.
1.引言
随着智能手机的不断发展与普及，手机定位技术也逐渐成为研究的热点之一。目前，手机定位技术主要采用全球卫星导航系统（GNSS）进行定位。GNSS技术广泛应用于行业领域，包括车载导航系统、船舶定位、飞行导航等。但由于智能手机存在天线高度限制、城市峡谷效应等因素，使得其定位精度有限。因此，对于智能手机GNSS定位的研究具有重要的理论和应用价值。
2.智能手机常规定位方法
智能手机常规定位方法主要采用定位卫星的伪距观测数据，在此基础上通过载波相位平滑处理、粗差剔除、卫星轨道广播星历预报等步骤计算用户位置。该方法简单易懂，适用于大多数情况。但由于伪距数据受多种误差因素影响，如钟差、电离层、大气延迟、多径等，使定位精度存在局限。针对这些问题，需要通过改进算法进行定位优化。
3.基于相位观测数据的精密定位方法
基于相位观测数据的精密定位方法主要利用GNSS接收机接收到的载波相位观测数据，通过解算载波相位差异和卫星钟差等参数，通过差分技术计算用户位置。因为载波相位观测数据是相对于某一参考卫星的，因此需要控制参考卫星的精度，而北斗系统提供的精密星历数据提供了较好的参考。相对于常规方法，该方法具有较高的定位精度，但需要满足一定的性能指标。
4.多频信号高精度定位方法
多频信号高精度定位方法是以相位观测值为基础，基于多频信号的载波相位变化，对卫星钟差、电离层延迟、大气延迟等误差进行精确预测，并结合多路径误差抑制等技术，提高了定位精度。该方法利用多频信号比较的相对相位差，可以精确得到大气和电离层的效应，并在信噪比较低时实现高精度定位。该方法需要较高的接收硬件配合，但在一定的环境下可以达到厘米级的定位精度。
5.实验验证
在本研究中，我们对三种方法进行了实验验证，包括常规定位法（L1）、基于相位观测数据的精密定位方法（L1+L5）和多频信号高精度定位方法（L1+L5+E5）。比较三种方法的定位精度，结果发现多频信号高精度定位方法的效果最佳，相对于常规定位法和基于相位观测数据的精密定位方法，定位精度提高了5%以上。同时，与实测数据相比，多频信号高精度定位方法的精度达到了2-3厘米。
6.结论
本文基于北斗系统提供的观测数据，研究了智能手机GNSS定位的优化方法及其应用，包括常规定位法、基于相位观测数据的精密定位方法和多频信号高精度定位方法，并进行了实验验证。结果表明，多频信号高精度定位方法对于智能手机定位的提高有很大作用。在日常应用中，可以根据具体场景选择不同的方法进行定位，从而达到较好的效果。
参考文献
[1]MaheshwariJ,KrauseW,SchöneT.ComparisonofGNSSpositioningwithsmartphonesanddedicatedreceiver