基于便携式GNSS接收机的安卓移动应用定位增强方法研究.pdf
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1、Hans Journal of Wireless Communications 无线通信无线通信,2023,13(4),49-55 Published Online August 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/hjwc https:/doi.org/10.12677/hjwc.2023.134005 文章引用文章引用:杨凯,熊先才,黄凯.基于便携式 GNSS 接收机的安卓移动应用定位增强方法研究J.无线通信,2023,13(4):49-55.DOI:10.12677/hjwc.2023.134005 基于便携式基于便携式GNSS接收机的
2、安卓移动应用接收机的安卓移动应用 定位增强方法研究定位增强方法研究 杨杨 凯凯,熊先才熊先才,黄,黄 凯凯 重庆市规划和自然资源调查监测院,重庆 收稿日期:2023年4月30日;录用日期:2023年8月10日;发布日期:2023年8月16日 摘摘 要要 本文探讨了采用便携式本文探讨了采用便携式GNSS接收机,增强安卓移动应用程序定位能力的多种方法。基于安卓系统的接收机,增强安卓移动应用程序定位能力的多种方法。基于安卓系统的GNSS定位服务架构和便携式定位服务架构和便携式GNSS接收机接收机CORS差分定位流程,本文介绍了便携式差分定位流程,本文介绍了便携式GNSS接收机增强安卓移动应接收机增强
3、安卓移动应用程序包括用程序包括SDK接入、广播消息、模拟位置、接入、广播消息、模拟位置、GNSS模组移植在内的四种常用方法的具体实现流程。通过模组移植在内的四种常用方法的具体实现流程。通过对比分析评估,分析了各个方法的适用场景,评估了各方法的稳定性、兼容性,以及各方法定位信息的对比分析评估,分析了各个方法的适用场景,评估了各方法的稳定性、兼容性,以及各方法定位信息的可靠性、完备性。研究表明,高精度可靠性、完备性。研究表明,高精度GNSS定位平板等定制化一体机建议采用定位平板等定制化一体机建议采用GNSS模组移植法,便携式模组移植法,便携式GNSS接收机建议采用接收机建议采用SDK接入法。针对这
4、两个方法的缺陷,本文随后给出了优化建议。本研究成果已应接入法。针对这两个方法的缺陷,本文随后给出了优化建议。本研究成果已应用在重庆“国土调查云”测试版中,支撑调查监测业务多样化、个性化的泛在用在重庆“国土调查云”测试版中,支撑调查监测业务多样化、个性化的泛在位置服务需求。位置服务需求。关键词关键词 GNSS,移动终端,移动终端,CORS Research on Positioning Enhancement Method of Android Mobile Application Based on Portable GNSS Receiver Kai Yang,Xiancai Xiong,Ka
5、i Huang Chongqing Planning and Natural Resources Survey and Monitoring Institute,Chongqing Received:Apr.30th,2023;accepted:Aug.10th,2023;published:Aug.16th,2023 Abstract This article explores various methods to enhance the positioning capabilities of Android mobile 杨凯 等 DOI:10.12677/hjwc.2023.134005
6、 50 无线通信 applications using portable GNSS receivers.Based on the Android systems GNSS positioning ser-vice architecture and the portable GNSS receiver CORS differential positioning process,this article introduces four commonly used methodsSDK access,broadcast messages,simulated positioning,and GNSS
7、module transplantationto enhance Android mobile application using portable GNSS receivers.Through comparative analysis and evaluation,the article analyzes the applicable sce-narios of each method,evaluates their stability and compatibility,as well as the reliability and completeness of the positioni
8、ng information provided by each method.The research shows that the GNSS module transplantation method is recommended for customized devices such as high-pre-cision GNSS positioning tablets,while the SDK access method is recommended for portable GNSS receivers.The article also provides recommendation
9、s to optimize these methods.This research has been applied in the Chongqing“National Land Survey Cloud”test version to support the ubi-quitous location service needs of surveying and monitoring businesses with diverse and persona-lized requirements.Keywords GNSS,Mobile Terminals,CORS Copyright 2023
10、by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 在移动互联网与 3S 技术的推动下,自然资源管理领域正飞速迈向数据云服务化、业务流程信息化、作业系统移动化的新服务模式。目前,众多调查监测业务平台采用移动 App 服务架构,实现了外业数据的数字化采集,极大提升了外业工作者的工作效率。然而,消
11、费级移动终端较低的定位精度制约了移动业务平台外业数据采集质量,让高精度的调查监测业务场景、作业模式出现“落地难题”。为解决上述问题,众多学者研究使用手机、平板电脑等移动终端自身 GNSS 导航芯片实现高精度定位的技术1 2,但受限于消费级移动终端的 GNSS 天线性能,采用便携式 GNSS 接收机的定位结果要明显优于移动终端 GNSS 原始观测量的定位结果3 4。目前,国内企业如芯星通、梦芯科技等相继研发出适合于低功耗、小型化接收机的 GNSS 定位模组,基于高精度 GNSS 定位模组开发的便携式 GNSS 接收机提升消费级移动终端定位能力,能够为移动业务平台型应用程序提供更精准的位置服务。该
12、方案成本低廉、使用简便,已具备了有利的应用条件。本文基于安卓系统的 GNSS 定位服务架构和便携式 GNSS 接收机 CORS 差分定位流程,介绍四种移动应用定位增强方法,通过对各种方法开展分析评估,指出最佳的定位增强方法,并给出优化建议。本文的研究,将有助于促进移动应用程序高精度定位服务场景的推广。2.安卓系统的安卓系统的 GNSS 定位服务架构定位服务架构 安卓系统的架构分为四层,分别是应用层、框架层、系统运行库层和 Linux 内核层。安卓系统的 GNSS定位服务同样采用分层架构,如图 1 所示。在应用层和框架层,安卓框架的 Android Location 类库为位置服务应用获取当前设
13、备的地理位置提供支持,它包括两个主要的类:Location 和 LocationManager。其中,Location 用于表示设备的位置信息,LocationManager 则是整个定位服务的入口类。LocationManager 通过 Binder 机制开启LocationManagerService给应用程序提供位置信息,LocationProvider 则是位置数据的提供者。LocationManagerService 通过调用Open AccessOpen Access杨凯 等 DOI:10.12677/hjwc.2023.134005 51 无线通信 LocationProvide
14、rInterface 实现定位服务,具体实现 LocationProviderInterface 接口的位置数据提供者包括GpsLocationProvider、MockProvider、LocationProviderProxy、PassiveProvider 等。其中,GpsLocationProvider提供 GNSS 卫星定位信息,是精度最高的定位方式。Figure 1.The architecture diagram of GNSS positioning service in the Android system 图图 1.安卓系统的 GNSS 定位服务架构图 在运行库层,JNI
15、衔接 Java 编写的框架层与 C、C+编写的 HAL 层,起到承上启下的过渡作用5。HAL 层提供了设备抽象化接口,当 Android 添加或更改 GNSS 硬件设备,需要移植和实现 GNSS 硬件设备驱动模块,对接 HAL 层接口,通过解析 GNSS 硬件设备的 GNSS 数据,将其转换成安卓系统支持的Location 对象,供上层服务调用。在 Linux 内核层和 GNSS 硬件层,GNSS 硬件设备通过 UART、USB、SPI 等硬件总线与处理器通信,高精度GNSS模块输出的原始定位数据格式通常采用NMEA(National Marine Electronics Associatio
16、n)协议标准,Linux 内核层使用 UART 等驱动模块实现 GNSS 数据的读写操作,确保数据的稳定传输。采用上述分层管理机制,保证了安卓系统 GNSS 定位服务的模块化、抽象化和可扩展性,实现了整个 GNSS 定位流程的顺畅、稳定运行。3.便携式便携式 GNSS 接收机接收机 CORS 差分定位流程差分定位流程 目前,卫星导航实时高精度定位主要采取 RTK(Real-Time Kinematic,实时动态差分)、网络 RTK(Network RTK)等差分定位技术。RTK 定位技术要设置参考站,便携式 GNSS 接收机与参考站的距离受限,随着我国北斗地基增强系统和连续运行参考站系统(CO
17、RS)的建设,便携式 GNSS 接收机高精度定位首选网络 RTK 定位技术。网络 RTK 技术利用广泛均匀分布的连续运行参考站,对便携式 GNSS 接收机所在作业区域形成区域组网覆盖,将多个参考站的 GNSS 观测数据通过数据链路发送到数据处理中心。数据处理中心结合参考站的已知坐标、基线处理与观测值内插技术,根据便携式 GNSS 接收机上传的粗略位置,通过移动网络杨凯 等 DOI:10.12677/hjwc.2023.134005 52 无线通信 向便携式 GNSS 接收机播发差分改正数据。便携式 GNSS 接收机通过天线接收卫星信号,结合移动网络获取的差分改正数据,利用 GNSS 定位模组解
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