新研究：顯著提升智能手機定位精度！

知識 09-05

近日，紐西蘭奧塔哥大學與澳大利亞科廷大學的研究人員開展的研究，顯著提升了智能手機中的全球定位系統（GPS）的精度。

背景

GPS，是英文 Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱。它可提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息。

（圖片來源：維基百科）

如今，許多智能手機都集成了GPS晶元，並通過軟體為我們提供定位導航服務。GPS為人類生活提供了許多便利，可你是否有過這樣的尷尬體驗：智能手機顯示你在公園中的鴨塘，而實際上你卻在公園的另外一個地點，根本看不到鴨塘。有時候，手機中的GPS定位並不夠準確。

創新

近日，紐西蘭奧塔哥大學（University of Otago）與澳大利亞科廷大學（Curtin University）的研究人員開展的研究，顯著提升了智能手機中的全球定位系統（GPS）的精度。這項新研究最近在國際期刊《Journal of Geodesy》上發表。

（圖片來源：奧塔哥大學）

技術

奧塔哥大學的博士 Robert Odolinski 與科廷大學的教授 Peter Teunissen 通過結合來自四種不同的全球導航衛星系統（GNSS）的信號，一起演示了在智能手機上實現厘米級精度的定位.

Odolinski 博士表示：「這一切全都歸功於，我們利用數學使大部分相對低成本技術的智能手機接收GNSS信號，這些信號結合了來自美國、中國、日本與歐洲的GNSS的數據。我們相信這種新能力將革新需要厘米級定位的應用。」他說，為了理解這項新技術，我們需要回顧一下相關的科研歷史。

Odolinski 博士說：「幾十年來，建築、工程、地籍測量與地球監測一直依賴於高成本、『雙頻』的GPS定位來獲取厘米級的位置信息。然而，挑戰在於，從地球軌道衛星傳輸到地面接收器的GPS信號，沿途會受到干擾，而這會帶來錯誤和有限的精度。傳統的解決方案就是結合以兩個不同頻率發送的GPS信號來提升定位，但是所需的天線與接收器一直以來都非常昂貴，對於許多想從這種技術中受益的人們來說都是遙不可及的。」

這項新技術只採用了兩種頻率中的一種，但是採集了來自更多衛星的數據，也稱為「多星（multi-constellation）」GNSS方案。這些額外的數據（以及聰明的數學計算）被用於提升定位，並且不會增加成本。

Odolinski 博士與 Teunissen 教授已經演示了，這個方案也能在智能手機中工作，其結果比得上雙頻GPS解決方案。

如下圖所示：在紐西蘭達尼丁，24小時內，智能手機上精準的厘米級定位。藍點展示了一個曆元數據相對於基準坐標的重複性。在所有的三個維度中，這種重複性與一紐西蘭元硬幣（直徑2.3厘米）差不多大。