تعیین موقعیت دقیق ماهواره‌ای با گوشی‌های هوشمند

از سال 2016، دریافت اندازه‌گیری‌های خام سیستم ناوبری ماهواره‌ای جهانی (GNSS) به وسیله سیستم ‌عامل‌های اندروید نوقا(یا نسخه جدیدتر آن) ممکن گردید. از آن زمان تاکنون، به کمک رابط‌ه‌ای جدید برنامه‌نویسی اپلیکیشن (API) پیاده‌سازی‌شده در اندروید 7 و بالاتر، تعیین موقعیت با گوشی‌های هوشمند GNSS در کانون توجه محققان قرار گرفته و مطالعات و پژوهش‌های فراوانی در این زمینه انجام شده است. گوشی‌های هوشمند GNSS، به دلیل مقرون به صرفه بودن، اگر چه در حوزه‌های متنوع مانند کاداستر، نقشه‌برداری و تهیه نقشه‌، امور ناوبری و هدایت خودرو و نیز عابر پیاده به کار می‌روند، اما همچنان در تعیین موقعیت دقیق محدودیت دارند. چالش‌های موجود در زمینه‌های مختلف از جمله مشاهدات GNSS (وجود نویز یا اختلال در مشاهدات)، تأثیرات محیطی، حالات نگه‌داشتن گوشی، نوع دستگاه و همچنین برنامه‌های‌ کاربردی، محدودیت‌هائی را در موقعیت‌یابی دقیق با گوشی‌های هوشمند ایجاد می‌نمایند.
رفع چالش‌های موجود مانند کیفیت پائین اندازه‌گیری‌ تلفن‌های هوشمند GNSS، حساسیت بالا نسبت به خطای چندمسیری ناشی از ساختار پولاریزاسیون خطی آنتن‌ گوشی‌های هوشمند، پرش فاز مکرر و مشاهدات فاز از دست رفته، نبود اطلاعات آفست مرکز فاز و تغییرات مرکز فاز آنتن برای بیشتر گوشی‌های هوشمند GNSS، مستلزم  توسعه روش‌ها و الگوریتم‌های تازه و همچنین توسعه برنامه‌های کاربردی جدید است.
برای تعیین موقعیت دقیق با استفاده از گوشی‌های هوشمند، حل ابهام فاز صحیح (IAR) از اهمیت بسیاری برخوردار است، چرا که حل ابهام در تلفن‌های هوشمند تحت تأثیر عوامل مختلف بوده و به‌علاوه دشوارتر است. بررسی عددی و کمّی عوامل اثرگذار روی ویژگی اعداد صحیح ابهام فاز، کیفیت داده و بالاخره روی دقت موقعیت‌یابی (برای گوشی‌های هوشمند) حاکی از آن است که ویژگی اعداد صحیح ابهام فاز و کیفیت داده‌ها نه تنها به برند گوشی‌های هوشمند و آنتن‌های داخلی، بلکه به سیستم عامل تلفن همراه و وضعیت قرارگیری گوشی نیز بستگی دارد. در چند سال‌ اخیر، مشاهدات GNSS از نوع شبه - فاصله و فاز موج حامل مستقیماً از تلفن‌های هوشمند به منظور عملیات نقشه‌برداری حرفه‌ای اخذ شده‌اند. اکنون حل ابهام فاز با استفاده از سیستم عامل‌های به‌ روز شده برای برخی از برندهای گوشی همراه امکان‌پذیر گردیده است. همان‌گونه که پیش‌تر نیز اشاره شد، علاوه بر برند گوشی‌های هوشمند، آنتن‌های تعبیه‌شده و وضعیت قرارگیری گوشی‌های هوشمند نیز به طور قابل توجهی بر کیفیت داده‌ها و در نتیجه بر نرخ حل ابهام اثرگذار هستند. قرارگیری گوشی در وضعیت عمودی بهترین عملکرد را نشان می‌دهد. دقت تعیین موقعیت کینماتیک آنی (RTK) با گوشی هوشمند در حالت اتصال به آنتن GNSS خارجی رضایت‌بخش بوده ولی در حالت استفاده از آنتن تعبیه‌‌شده در گوشی، به بهبود بیشتری نیاز دارد.
یافته‌های تجربی نشان می‌دهند که اگر چه نرخ حل ابهام با ترکیبات مختلف مشاهدات تغییر می‌کند و اساساً تحت تأثیر تعداد ماهواره‌ها و خطای قطع شدن فاز قرار دارد ولی در حالت استفاده از آنتن داخلی گوشی و طی مدت سه ساعت مشاهده، نرخ حل ابهام می‌تواند به 90 درصد برسد. استفاده از ترکیب تک فرکانسه‌ ماهواره‌های جی پی اس، گالیله و بیدو برای گوشی‌های هوشمند نتایجی به مراتب مناسب‌تر دارد. اگر ابهام به درستی حل شود، دقت موقعیت‌یابی RTK می‌تواند به 1 و 2 سانتی‌متر به ترتیب در امتداد جهت‌های افقی و عمودی برسد. زمان همگرایی (برای رسیدن به دقت دلخواه) ده تا سی دقیقه است. علاوه بر این، امکان استفاده از گوشی هوشمند برای پایش تغییر شکل و جابجائی سطح زمین وجود دارد. نتایج آزمایش ژئودینامیکی شبیه‌سازی شده نشان می‌دهد که تشخیص تغییر شکل‌هایی به کوچکی ۲ سانتی‌متر با استفاده از گوشی هوشمند امکان‌پذیر است.
بنا بر این با توجه به نتایج بررسی‌های انجام شده می‌توان گفت که دست‌یابی به دقت تعیین موقعیت و ناوبری در حد سانتی‌متر به کمک گوشی‌های هوشمند GNSS در آینده‌ای نه چندان دور امکان‌پذیر بوده و این اتفاق، گامی بزرگ در راستای موقعیت‌یابی دقیق با استفاده از گوشی‌های هوشمند است.