智能手机高精度定位也存在第一性原理？

　　近些日子，人们对于用智能手机实现车道级定位议论纷纷，特别是华为与高德的合作，给人们带来喜信。那么究竟是不是能够真正解决智能手机的GNSS高精度定位问题？用什么方法？需要多长时间？其实，是个仁者见仁、智者见智的问题，但是很快就能够见分晓。最多可能是三年，也可能是明后年。这里谈的不是技术可行性，而是可以规模化应用和产业化推广。从技术层面，现在就有现成的解决办法，然而还是存在某些难言之隐。

　　从GNSS双频芯片而言，已经有好几款智能手机装有这类芯片，最近国外有的科研团队进行高精度测试，用的智能手机包括有HUAWEI的Mate20X、P30、P40Pro，与Xiaomi的MI8、Mi9、Mi9TPro，以及HTC的Nexus9和Samsung的S8。但是，他们用的天线却是个儿比手机大得多的大地测量天线，放置在房顶上，经由分路器、前置放大器，再由螺旋天线转发，才让智能手机接收，不然无法实现高精度定位。这里涉及GNSS原始数据下载（利用Google程序-GNSSLogger）、载波相位测量和RTK/PPP方法、与惯性导航数据的融合处理、误差建模、多径效应处理等一系列问题。为了得到高质量的数据，还需要解决天线环境优化、相位中心定标、量化多径抑制与扼流圈平台，同时GNSS与MEMS-IMU的紧耦合有助于周跳检测和整周多义性求解。

　　尽管有最新的创新在不断发挥作用，但是高精度在智能手机中的大规模使用，仍然存在一些关键限制因素。频繁的周跳、偏差和高噪声/多径效应的混合仍然挑战着定位的处理算法。研究分析表明，极端微弱信号面临的多径抑制、智能手机天线难题与高的PCV是分米机厘米级定位的主要障碍。显然，天线参数、方向图、平均相位中心及其与人体的感应和相互作用影响，均需要加以重视。同时，智能手机中的MEMS-IMU作用不可小看。天线 PCV 校正可在移动操作中应用，照顾智能手机的使用内部 IMU 的姿态。与 GNSS 天线相比，智能手机内部 IMU 测试出惊人的良好性能。关键是需要详细说明IMU 误差模型，但一旦获得它们，IMU 将提供精确地帮助导航解决方案，可能在未来的算法中包括周跳修复或弥合由于多种原因造成的数据缺失。惯性测量单元辅助周跳检测和纠正采用紧耦合融合策略，以及扩展传感器的开发校准模型，都是需要强调的内容。

　　从第一性原理出发，实际上由于GNSS多星座多频率的出现，让人们有更多的选择和用武之地。而且配合多传感器的融合，更加展现广阔天地。而且由于长期的工作积累，已经让时空数据库丰富多彩，从规模化产业化的角度来说，我们应该从用户的需求出发，实现极其简单的解决方案，推进第一性原理在北斗新时空科技产业领域的实施。可以从三个方面下手：一是尽可能地用相对定位代替绝对定位，因为绝大多数服务都是本地化的，无需全球坐标，容易实现高精度，包括更多的室内定位，及所有的非开阔空间，这种思维转变将打开一片无限广阔的发展空间；二是尽可能把重点从硬件研制转变到软件研发，尽可能地在大众应用的这些领域，更多的使用单频接收，单频与双频的差异，在于电离层改正，现在有那么多的双频观测站，有那么多的GNSS气象学数据，完全可以形成全球电离层实时动态改正模型，供单频机改正所需，无需每个GNSS接收机都用双频体制，规避了双频带来的许多问题；三是充分利用智能手机本身业已具备的时空信息提供能力，实现多传感器融合，特别是MEMS-IMU，以及时空标签信息，真正实现多重数据融合。做好以上三点，在明后年说不定规模化产业化的高精度大众化应用服务就会脱颖而出。记住，北斗新时空需要大力推进第一性原理，将时空信息武器赋予人民大众，这是北斗的功劳。