Zentimeter-genaue GNSS-Positionsbestimmung mit Smartphones
Seit das Android-Betriebssystem um Schnittstellen für GNSS Rohdaten erweitert wurde, ist die Untersuchung und Nutzung dieser Daten leicht möglich. Weiterhin sind jetzt erstmals einige wenige Geräte auf dem Markt, die auch Phasendaten liefern, insbesondere auch kalibrierte Phasendaten, die eine Festsetzung der Phasenmehrdeutigkeiten ermöglichen.
Wir haben solche Geräte im Detail getestet, insbesondere ein Huawei P30, welches den Zwei-Frequenz GNSS-Chip Kirin 980 verwendet. Zumindest auf der ersten GPS-Frequenz gelang uns die Festsetzung der Phasenmehrdeutigkeiten und damit cm-genaue Positionsresultate in Basislinien zu geodätischen Referenzempfängern.
Eine unserer Untersuchungen galt dem Phasenzentrum der Antenne, die wir deswegen im Feldverfahren kalibriert haben. In dem von uns bevorzugten senkrechten Geräteaufbau befindet sich das L1-Phasenzentrum leicht rechts von der senkrechten Mittelachse und wenig unterhalb der oberen Kante des Gerätes. Die systematischen Phasenzentrumsvariationen fallen im Vergleich zur Phasenmessgenauigkeit sehr gering aus.
Die erzielbaren Koordinatengenauigkeiten sind deutlich schlechter als bei hochwertigen GNSS-Antennen und -Empfängern, ermöglichen aber trotzdem auf gut GNSS-geeigneten Punkten cm-genaue (1 Sigma) Positionen nach vielen Minuten statischer Beobachtung. Kinematisch können bei guter Datenqualität Genauigkeiten von einigen Zentimetern erreicht werden, wenn die Festsetzung der Phasenmehrdeutigkeiten gelingt.
Literatur
Wanninger, L., Heßelbarth, A. (2020): GNSS code and carrier phase observations of a Huawei P30 smartphone: quality assessment and centimeter‑accurate positioning. GPS Solutions, 24:64. DOI: 10.1007/s10291-020-00978-z
Heßelbarth, A., Wanninger, L. (2020): Towards centimeter accurate positioning with smartphones. European Navigation Conference (ENC). November 2020. IEEE Explore
Heßelbarth, A., Wanninger, L. (2021): GNSS-Messungen mit Smartphones - Analyse der Beobachtung und cm-genaue Positionsbestimmung. Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmangement, Heft 3/2021, 146:189-197. DOI: 10.12902/zfv-0355-2021