Р.С. Куликов – к.т.н., зав. кафедрой радиотехнических систем, 

«Национальный исследовательский университет «МЭИ»

E-mail: coolicoff@gmail.com

А.А. Чугунов – аспирант,  кафедра радиотехнических систем, «Национальный исследовательский университет «МЭИ» E-mail: iamchugunov@gmail.com

Постановка проблемы. Особое внимание в интеллектуальных транспортных системах уделяется обеспечению безопасности и надежности транспортного процесса. Добавление внешних сенсоров и датчиков в автомобили является существенным препятствием для масштабирования таких решений. С одной стороны, смартфон является как внешним измерительным устройством, фактически, приемником навигационных сигналов, так и средством коммуникации между транспортными средствами. Это обеспечивает возможность совместного использования измерений соседних автомобилей. Но с другой стороны смартфоны не обеспечивают точности позиционирования, достаточной для предупреждения столкновений автомобилей. Типовое значение погрешности местоопределения для смартфонов составляет единицы метров. В ряде зарубежных статей была достигнута субметровая (иногда сантиметровая) погрешность местоопределения с использованием различных методов навигации (PPP, RTK режим), но в данных статьях измерения проводились в «идеальных» условиях, когда смартфон находится под открытым небом, на крыше высокого здания или на специальном штативе. На практике смартфон в качестве навигационного приемника используется в автомобиле в условиях городской застройки, где часть навигационных спутников заслонена металлической крышей и высокими постройками. Поэтому исследование погрешности местоопределения в реальных условиях представляет особый интерес.

Цель. Представить результаты первых экспериментов по использованию первичных «сырых» измерений ГНСС приемника смартфона на базе Android для высокоточного относительного позиционирования транспортных средств в реальных условиях.

Результаты. Проведены полевые эксперименты с двумя автомобилями и пешеходом. Измерения проводились по 15 различным сценариям (обгон, поворот, встречная езда, и т.д.) непосредственно во время совершения маневров и в дальнейшем подверглись пост-обработке для получения оценок относительного позиционирования. Результаты, полученные с помощью смартфонов, сравнивались с более точными измерениями ГНСС-приемников с внешними антеннами в RTK-режиме.

Практическая значимость. Эксперименты показали, что в идеальных условиях смартфоны могут обеспечивать сантиметровую погрешность местоопределения, но в реальных условиях эта величина достигает единиц метров.

1. F. de Ponte Müller. Survey on ranging sensors and cooperative techniques for relative positioning of vehicles // Sensors. 2017. V. 17. № 2. P. 271.
2. Simon Banville, Frank van Diggelen. Precise GNSS for Everyone: Precise Positioning Using Raw GPS Measurements from Android Smartphones // GPS WORLD. 2016. 27. 43−48.
3. Humphreys, Todd E., Murrian, Matthew, Frank van Diggelen, Sergei Podshivalov, Pesyna, Kenneth M.Jr. On the Feasibility of cmAccurate Positioning via a Smartphone's Antenna and GNSS Chip // Proceedings of IEEE/ION PLANS 2016. Savannah, GA. April 2016. P. 232−242.
4. Scott Stephenson, Xiaolin Meng, Terry Moore, Anthony Baxendale, Tim Edwards. Network RTK for Intelligent Vehicles // GPS World. February 2013.
5. Simon Banville, Frank van Diggelen. Precise GNSS for Everyone: Precise Positioning Using Raw GPS Measurements from Android Smartphones // GPS WORLD. 2016. V. 27. P. 43−48.
6. Pirazzi, Gabriele, Mazzoni, Augusto, Biagi, Ludovico, Crespi, Mattia. Preliminary Performance Analysis with a GPS+Galileo Enabled Chipset Embedded in a Smartphone» // Proceedings of the 30th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2017). Portland (Oregon). September 2017. P. 101−115.
7. Lu, Yangwei, Ji, Shengyue, Chen, Wu, Wang, Zhenjie. Assessing the Performance of Raw Measurement from Different Types of Smartphones // Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2018). Miami (Florida). September 2018. P. 304−322.
8. Warnant, René, De Vyvere, Laura Van, Warnant, Quentin. Positioning with Single and Dual Frequency Smartphones Running Android 7 or Later // Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2018). Miami (Florida). September 2018. P. 284−303.
9. Laurichesse, Denis, Rouch, Cedric, Marmet, Francois-Xavier, Pascaud, Matthieu. Smartphone Applications for Precise Point Positioning», Proceedings of the 30th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2017). Portland (Oregon). September 2017. P. 171−187.
10. Sharma, Himanshu, Schütz, Andreas, Pany, Thomas. Emulating the Smartphone GNSS Receiver to Understand and Analyze the Anomalies in RTK Positioning using GNSS Raw Measurements» // Proceedings of the 2019 International Technical Meeting of The Institute of Navigation, Reston, Virginia, January 2019. P. 577−582.
11. Liu, Wei, Liu, Bingcheng, Chen, Xiao. Multi-sensor Fusion Algorithm Based on GPS/MEMS-IMU Tightly Coupled for Smartphone Navigation Application // Proceedings of the 30th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2017). Portland (Oregon). September 2017. P. 2973−2980.
12. Wu, Zida, Liu, Peilin, Liu, Qiang, Wang, Yuze. MEMS-based IMU Assisted Real Time Difference Using Raw Measurements from Smartphone // Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2018). Miami (Florida). September 2018. P. 445−454.
13. Qiong Wu, Mengfei Sun, Changjie Zhou, Peng Zhang. Precise Point Positioning Using Dual-Frequency GNSS Observations on Smartphone // Sensors. May 2019.
14. Kurum Mehmet, Gurbuz Ali Cafer, Nelson Claudia, Orsini Lauren, Scheider Mia. On the Feasibility of Smartphone-based Interferometric GNSS Reflectometry // Proceedings of the ION 2019 Pacific PNT Meeting. Honolulu (Hawaii). April 2019. P. 635−640.