2021년 5월 구글은 “Google Smartphone Decimeter Challenge”를 통해 안드로이드 스마트폰의 고정밀 GNSS 측위 개발을 위한 대회를 개최하였다. 이에 따라 미국 샌프란시스코 전역의 개활지 및 도심지 등 다양 한 환경에서 획득한 스마트폰 동적 데이터를 비영리적으로 배포하였으며, datasets에는 ground truth가 포함된 73개의 training datasets와 최종 평가를 위한 48개의 test datasets을 제공하였다. 따라서 이를 활용 하여 다양한 환경에서의 안드로이드 GNSS 원시 측정치 분석 및 동적 측위 정확도 향상에 대한 연구를 진행하였다. 현재 구글이 제공하는 위치 기반 서비스의 경우 3-5 m 수준의 위치 정확도를 제공하며, 많은 경우에 유용하지만 연속적인 위치를 구하지 못해 발생하는 “jumpy” 현상을 경험할 수 있다. 스마트폰은 상용 GNSS 수신기와 달리 저가의 GNSS 칩과 안테나의 탑재로 낮은 품질의 GNSS 성능이 나타나며, 불안 정하고 불연속적인 반송파 측정치로 인한 잦은 사이클 슬립이 발생한다. 특히, 도심지 상황에 가까워질수록 높은 건물들로 인한 다중 경로 오차의 영향이 심해지며, 충분한 Line of sight (LOS) 확보가 불가능하 여 정상적인 측위를 기대하기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 L1/L5 이중주파수 활용 방안 및 single-difference based outlier monitoring을 사용하여 보다 안정적이고 연속적인 측위 방법을 적용하였고, 사이클 슬 립으로부터 자유로운 도플러 측정치 필터링을 통해 안드로이드 스마트폰의 측위 성능을 향상시킬 수 있는 방안을 제시한다.

Dynamic Positioning Performance Assessment of Android Smartphone Under Various Signal Reception Environments

Jeonghyeon Yun, Cheolsoon Lim, Byungwoon Park*

In May 2021, Google held a competition to develop high-precision GNSS positioning for android smartphones through the “Google Smartphone Decimeter Challenge”. Accordingly, smartphone dynamic data obtained from various environments such as open fields and downtown areas throughout San Francisco, USA was distributed for non-commercial purposes, and 73 training datasets including ground truth and 48 test datasets for final evaluation were provided for the datasets. Therefore, by using this, we conducted a study on Android GNSS raw measurement value analysis and dynamic positioning accuracy improvement in various environments. Currently, Google's location-based service provides an accuracy of 3 to 5 m, which is useful in many cases, but you may experience the “jumpy” phenomenon that occurs when a continuous location cannot be obtained. Unlike commercial GNSS receivers, smartphones have low GNSS performance because they are equipped with low-cost GNSS chips and antennas, and cycle slip often occurs due to unstable and discontinuous carrier-phase measurements. In particular, the closer the city is, the greater the effect of multipath error due to high-rise buildings, and it is difficult to expect normal positioning because it is impossible to secure a sufficient field of view (LOS). Therefore, in this paper, we propose a more stable and continuous positioning method using the L1/L5 dual frequency utilization method and single-difference based outlier monitoring. In addition, we present a method to improve the positioning performance of android smartphones through doppler measurement filtering free from cycle slip.

Keywords: android smartphone, google smartphone decimeter challenge, raw GNSS measurements

Speaker 윤정현 세종대학교