Cálculo de la posición GNSS utilizando medidas "en crudo" de dispositivos Android

Abstract

Este Trabajo Final de Máster presenta un análisis de los resultados de posicionamiento obtenidos a partir de las señales GPS en crudo capturadas con un teléfono móvil basado en el sistema operativo Android, con el principal objetivo de demostrar que es posible llevar a cabo en este campo del conocimiento tareas de investigación de interés para la comunidad científica, utilizando un receptor comercial de este tipo en lugar de los costosos receptores profesionales. Para ello, se han llevado a cabo capturas de datos en tres entornos experimentales distintos: uno de exterior con buena visibilidad, otro de exterior con visibilidad reducida y un tercero de interior. A continuación, se han desarrollado aplicaciones software para analizar los observables de las señales capturadas y para calcular la posición del receptor a partir de estos observables y de las efemérides obtenidas de un servidor FTP de la NASA. La caracterización estadística de los resultados demuestra que el uso de un método de regresión lineal ponderado (WLS) para resolver el sistema de ecuaciones de posicionamiento mejora estos resultados respecto de los obtenidos con un método no ponderado (LS) en los entornos de exterior, aunque esta mejora no es significativa en un entorno de interior. Independientemente de estos resultados, el desarrollo de este trabajo ha permitido la adquisición de los conocimientos y la programación de las herramientas software necesarias para llevar a cabo, a partir de ellos, una investigación de interés en esta importante área tecnológica, cumpliendo así con el objetivo principal del trabajo.

This Master's Final Project presents an analysis of the positioning results obtained from the raw GPS measurements acquired with a mobile phone based on the Android operating system, with the main objective of demonstrating that it is possible to conduct in this fi eld of knowledge research tasks of interest to the scientific community, using a commercial receiver like a mobile phone instead of expensive professional receivers. For this, data acquisitions have been carried out in three di fferent experimental environments: one outdoors with good visibility, another outdoors with reduced visibility and a third indoors. Next, software applications have been developed to analyze the observables of the acquired signals and to compute the position of the receiver from these observables and from the GPS satellites ephemeris obtained from a NASA FTP server. The statistical characterization of the results shows that the use of a weighted linear regression method (WLS) to solve the system of positioning equations improves these results with respect to those obtained with an unweighted method (LS) in the outdoor environments, although this improvement is not signi ficant in the indoor environment. Regardless of these results, the realization of this work has allowed the acquisition of the necessary knowledge and the development of those software tools to carry out, from them, a research of interest in this important technological area, thus ful filling the main objective of this work.

Aquest Treball Final de Màster presenta una anàlisi dels resultats de posicionament obtinguts a partir dels senyals GPS en cru capturades amb un telèfon mòbil basat en el sistema operatiu Android, amb el principal objectiu de demostrar que és possible dur a terme en aquest camp del coneixement tasques de recerca d'interès per a la comunitat científica, utilitzant un receptor comercial d'aquest tipus en lloc dels costosos receptors professionals. Per a això, s'han dut a terme captures de dades en tres entorns experimentals diferents: un d'exterior amb bona visibilitat, un altre d'exterior amb visibilitat reduïda i un tercer d'interior. A continuació, s'han desenvolupat aplicacions programari per a analitzar els observables dels senyals capturats i per a calcular la posició del receptor a partir d'aquests observables i de les efemèrides obtingudes d'un servidor FTP de la NASA. La caracterització estadística dels resultats demostra que l'ús d'un mètode de regressió lineal ponderat (WLS) per a resoldre el sistema d'equacions de posicionament millora aquests resultats respecte dels obtinguts amb un mètode no ponderat (LS) en els entorns d'exterior, encara que aquesta millora no és significativa en un entorn d'interior. Independentment d'aquests resultats, el desenvolupament d'aquest treball ha permès l'adquisició dels coneixements i la programació de les eines programari necessàries per a dur a terme, a partir d'ells, una recerca d'interès en aquesta important àrea tecnològica, complint així amb l'objectiu principal del treball.