页面加载中...

小米8双频GPS定位技术科普

2018-07-16 00:30:30 由 RTDGNSS 发表

2018年小米公司推出小米8手机,在各大媒体大力推广其双频GPS的高精度定位。下面由HTGNSS为大家进行一次双频GPS定位技术科普。

来了解下这GPS双频定位吧!——划重点:GPS双频定位是指同时使用GPS的L1波段和L5波段进行定位的技术。

首先了解一下,GPS信号工作频率分为了L1、L2、L5等几个波段:

L1波段:1575.42MHz±1.023MHz

L2波段:1227.60MHz±1.023MHz

L5波段:1176.45MHz±1.023MHz

其中,高码率可以有效提高精度。

L1 的码率低,每一个码占用的时间大约是十的负六次方秒(再深究下去其实我也不懂了,自己去百度)。当然这些信号都是光速传播的,也就是三乘十的八次方,那么时间乘以速度光速大概是接近300米。

L5 的码率是L1 的十倍,每个码占用的时间周期比L1 少10倍,变成了十的负七次方。再乘以光速就是大概30米。

当然这是一颗卫星的分辨率,如果多颗卫星同时用,很多卫星的照射范围取交集,那么L1 的精度是会远远小于300米的。而L5 更准一些。

城市中有很多高楼大厦,卫星信号经过这些建筑物的反射之后变得非常杂乱,与正确的直射信号交织在一起,我们叫做多径(很多条路径)。

这些信号是光速传播的,即使一个小小的反射导致的一个小小的信号延迟,和光速做乘法后得到的距离也是很大的。而这些都是误差来源。

高精度GPS模块|高精度定位模块|GNSS高精度定位|RTK模块|自动驾驶定位模块|RTDGNSS|RTkGNSS

L5 信号码率高,频谱密度更容易集中。虽然L5 也会反射,不过反射之后的错误信号和正确的直射信号叠加形成新的频谱密度高峰的概率会比较低,这样也使得计算引擎更容易找到直射卫星信号。

高精度GPS模块|高精度定位模块|GNSS高精度定位|RTK模块|自动驾驶定位模块|RTDGNSS|RTkGNSS

L5 高码率这么好用,为什么不直接用L5呢?这是因为L1 的低码率更容易被捕获,我们要精度的同时也不能牺牲定位时间。所以L1 也叫做粗略捕获码,待捕获到信号之后,L5 就可以一起参与计算了。

两个频率可以消除电离层误差

如果只有L1 信号,那手机接收到之后就当L1 是直射过来的了。而实际上L1 可能已经在大气层发生了折射,而折射会导致一定的延时,大气层的这点延迟会导致很大的误差,很多科学家认定大气层误差占到所有误差的60% 权重。

不同频率的信号通过相同介质的折射率不同。L5 天生和L1 不同频率。卫星同时发射了两个频率的信号,而手机接收到的时间却不一样,这样就给了手机一个推算大气层误差的机会,进而去消除。

GPS双频只能对消电离层误差,多径误差无法消除(虽然L5信号的多径有改善),NLOS(非直达信号)无法消除。然而后两者才是城市环境中手机定位中的最主要误差来源。

GPS双频定位只能消除电离层误差,无法消除多径误等误差,因此在空旷环境下可以提高定位精度,在城市建筑密集区定位精度提升预计不明显,所以厂商这张图是否真的这么牛,大家可以去测一测,用事实说话,用事实验证真伪。

不过,双频GPS预计会是未来的发展趋势,可以有效改善定位精度这倒是真的。

高精度GPS模块|高精度定位模块|GNSS高精度定位|RTK模块|自动驾驶定位模块|RTDGNSS|RTkGNSS