基于Android移动智能终端的高精度差分系统研究及软件开发

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于Android移动智能终端的高精度差分系统研究及软件开发杨春媚二零一八年六月分类号:学校代号:11845UDC:密级:学号:2111503010广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于Android移动智能终端的高精度差分系统研究及软件开发杨春媚指导教师姓名、职称：项颖教授专业或领域名称：信息与通信工程学生所属学院：信息工程学院论文答辩日期：2018年6月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineer

2、ingScience)ResearchandSoftwareDevelopmentofHighPrecisionDifferentialSystemBasedonAndroidMobileSmartTerminalCandidate:YangChunmeiSupervisor:Prof.XiangYingJune2018SchoolofInformationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要中国是世界上最大的移动智能终端市场，拥有着数十亿带卫星定位

3、功能的智能设备。随着卫星定位技术的快速发展，人类对移动智能终端定位精度的要求也越来越高。但是，由于移动智能终端本身硬件条件的限制以及其使用的是单点定位技术，只能做到7米左右的动态精度，局限了应用范围。差分定位技术相比单点定位技术定位精度更加精确，所以目前应用更加广泛。为了满足用户对高精度定位的苛刻需求，本文结合Android7.0及以上系统移动智能手机的卫星导航芯片API相继支持输出伪距和载波相位这一发展趋势，以及RTK动态高精度定位的特点，提出一种基于RTK实时差分技术实现移动智能手机高精度定位的解决方案并自主开发了一套可下载安装的专用的高精度实时动态定位软件GNSSRTK

4、GDUT。该定位软件在不改变移动智能手机任何硬件条件下，利用它自带的廉价卫星导航芯片和天线，配合附近的差分参考基站和差分服务器，构成高精度差分定位系统；修正了对定位影响程度最大的卫星星历误差、卫星时钟误差、电离层误差以及对流层误差等，将移动智能手机定位精度从7米提高到2米，实现实时动态定位。用户需要使用时，仅需要在移动智能手机安装一个APP。首先，结合移动智能手机，设计差分定位系统的工作架构和选择最佳的差分定位技术。用NovAtelOEM615作为参考基站，ublox8t作为移动站分别采集伪距差分和载波相位差分定位数据，对采集的数据进行CEP精度分析。其次，自主开发了一套涉及

5、4万行语言代码的定位软件，其内部的RTK解算模块整体思路设计分为四个步骤：第一步，根据接收机观测值在站间和星间各求一次差；第二步，加入EKF算法对定位状态进行更新；第三步，利用LAMBDA算法求解载波相位中的整周模糊度；第四步，为弥补定位软件中RTK初次解算精度低的缺陷，提出在定位软件的RTK解算模块引入Mini-batch梯度下降算法反复调试影响定位的协方差模型参数，使得定位精度得以提高，即使定位软件最终解算出的坐标与目标值ublox8t的RTK定位结果之间的误差达到最小值。最后，搭建实验平台并配置实验参数，对定位软件进行测试并验证定位效果。在静态测试中，给出了2组定点数据

6、对比分析；在动态测试中，将定位软件输出的I广东工业大学硕士学位论文定位轨迹分别与nexus9单点定位轨迹和ublox8t参考轨迹进行比对，给出了以基线长度为20米、1公里、3公里以及5公里的4组动态数据对比分析。实验结果表明：定位软件解算精度虽小于ublox8t定位精度，但远远大于nexus9本身单点定位精度，整体将nexus9定位精度从7米提高到2米。关键词：差分定位系统；GNSSRTKGDUT定位软件；RTK解算模块；Mini-batch梯度下降算法IIABSTRACTABSTRACTChinahasthelargestmobilesmartterminalsmarket

7、intheworld,itpossessesbillionsofsmartdeviceswithsatellitepositioningcapabilities.Withtherapiddevelopmentofsatellitepositioningtechnology,humanshavehigherandhigherrequirementsforpositioningaccuracyofmobilesmartterminals.However,duetothelimitationofthehard