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Pour les données de point GPS à l'aide d'Android, d'une application d'appareil photo par défaut ou d'un autre logiciel ?

Pour les données de point GPS à l'aide d'Android, d'une application d'appareil photo par défaut ou d'un autre logiciel ?


Je suis curieux de connaître votre expérience avec l'application d'appareil photo Android par défaut pour géolocaliser des photos par rapport à d'autres applications.

Je vais essayer différentes de ces applications au cours du mois prochain sur différentes plates-formes et je partagerai un rapport par la suite, mais je suis curieux de savoir si quelqu'un a déjà utilisé l'application de caméra par défaut pour la cartographie des points et pourquoi vous pourrait recommander d'autres applications. Ont-ils l'avantage d'une précision spatiale accrue ?


L'application ne devrait avoir aucun impact sur la précision des données de point GPS collectées. Cela dépend entièrement du matériel, car toutes les applications seront liées aux rapports GPS du matériel. La seule façon pour l'application d'avoir un impact est de permettre ou d'intégrer des lectures moyennes au fil du temps. La plupart des autres corrections d'erreur avancées pour les signaux GPS ne sont pas disponibles pour le type de récepteur d'un téléphone/tablette. Un collecteur de données dédié devrait avoir un impact beaucoup plus important sur la précision que l'application utilisée sur un téléphone.


Design épuré et esthétique.

Le guidage sur voie donne un avertissement sur les virages à venir.

Fonctionnalités intégrées telles que la météo locale automatique et des cartes d'information pour les points de repère.

Les utilisateurs peuvent signaler un accident, un danger ou un contrôle de vitesse à l'aide de Siri.

Non disponible pour les appareils non Apple.

Impossible d'enregistrer les cartes pour une utilisation hors ligne.

Apple Maps a connu des débuts difficiles lors de son lancement en 2012, avec de nombreuses inexactitudes et incohérences dans sa base de données. Apple a depuis investi d'énormes ressources dans son application de navigation GPS par défaut, tout comme Google en tant que service principal pour les appareils iOS.

Contrairement à Google Maps, il n'est pas disponible pour les smartphones et autres appareils Android OS. Ses fonctionnalités incluent une fonction Look Around pour explorer les villes dans un environnement 3D, des données de transport en commun en temps réel et des instructions vocales détaillées qui reposent sur des points de repère et des objets plutôt que sur des noms de rue.

Vous pouvez utiliser Siri pour recevoir des instructions pendant que vous conduisez. La commande vocale est beaucoup plus sûre que de saisir des destinations dans votre téléphone.

Vous pouvez marquer des destinations et planifier des voyages que vous pouvez envoyer à d'autres appareils Apple lorsque vous êtes connecté à iCloud.

Télécharger pour :


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La situation idéale ici serait d'avoir un port série via une connexion USB entre votre téléphone Android et votre PC, et de diffuser NMEA à travers celui-ci depuis le téléphone. Malheureusement, Android ne prend pas en charge l'USB de manière native.

GPSTether est un "piratage" utilisant le pont de débogage de transfert adb afin de créer le lien entre le téléphone et le PC, puis lit le NMEA du gestionnaire de localisation et l'envoie sur le lien TCP/IP créé par le transfert adb.

Si vous trouvez GPSTether trop bogué, vous n'avez vraiment que deux choix : a) implémenter vous-même une version de GPSTether, ou b) proposer une méthode différente pour le faire. Les deux impliqueront un peu de codage.

Pour b), vous pouvez envisager d'écrire NMEA dans un fichier sur le téléphone alors qu'il est connecté au PC en tant que périphérique de stockage de masse USB et de lire régulièrement les mises à jour du fichier à partir du PC.

Ou peut-être pourriez-vous obtenir un dongle Bluetooth pour votre PC et « connecter » le téléphone au PC via Bluetooth, en créant une connexion de port COM Bluetooth pour le GPS à l'aide de quelque chose comme l'application Android BlueNMEA.

Ou vous pouvez copier un programme client FTP et écrire le fichier sur un serveur FTP sur votre PC via une connexion WiFi (ce qui vous permettrait d'avoir le téléphone à l'autre bout du monde depuis le PC).


J'ai fait des recherches et partagé mes résultats ici, cela peut être utile pour d'autres.

Tout d'abord, nous pouvons vérifier si l'option MockSetting est activée

Deuxièmement, nous pouvons vérifier s'il existe d'autres applications dans l'appareil, qui utilisent android.permission.ACCESS_MOCK_LOCATION (Applications d'usurpation d'emplacement)

Si les deux méthodes ci-dessus, la première et la seconde sont vraies, il y a de bonnes chances que l'emplacement soit falsifié ou faux.

Désormais, l'usurpation d'identité peut être évitée en utilisant l'API de Location Manager.

Nous pouvons supprimer le fournisseur de test avant de demander les mises à jour de localisation aux deux fournisseurs (Réseau et GPS)

J'ai vu que removeTestProvider(

) fonctionne très bien sur Jelly Bean et les versions ultérieures. Cette API semblait peu fiable jusqu'à Ice Cream Sandwich.

Mise à jour Flutter : Utilisez Geolocator et vérifiez la propriété isMocked de l'objet Position.

Depuis l'API 18, l'objet Location a la méthode .isFromMockProvider() afin que vous puissiez filtrer les faux emplacements.

Si vous souhaitez prendre en charge les versions antérieures à 18, il est possible d'utiliser quelque chose comme ceci :

Il semble que la seule façon de le faire est d'empêcher l'usurpation d'emplacement empêchant les MockLocations. L'inconvénient est que certains utilisateurs utilisent des appareils GPS Bluetooth pour obtenir un meilleur signal, ils ne pourront pas utiliser l'application car ils doivent utiliser les emplacements fictifs.

Pour ce faire, j'ai effectué les opérations suivantes :

Je suis tombé sur ce fil quelques années plus tard. En 2016, la plupart des appareils Android auront un niveau API >= 18 et devraient donc s'appuyer sur Location.isFromMockProvider() comme l'a souligné Fernando.

J'ai longuement expérimenté des emplacements faux/simulés sur différents appareils et distributions Android. Malheureusement .isFromMockProvider() n'est pas fiable à 100 %. De temps en temps, un faux emplacement ne sera pas étiqueté comme faux. Cela semble être dû à une logique de fusion interne erronée dans l'API Google Location.

J'ai écrit un article de blog détaillé à ce sujet, si vous voulez en savoir plus. Pour résumer, si vous vous abonnez aux mises à jour de localisation depuis l'API de localisation, activez une fausse application GPS et imprimez le résultat de chaque Location.toString() à la console, vous verrez quelque chose comme ceci :

Remarquez comment, dans le flux de mises à jour de localisation, un emplacement a les mêmes coordonnées que les autres, mais n'est pas signalé comme un simulacre et a une précision de localisation beaucoup plus faible.

Pour remédier à ce problème, j'ai écrit une classe utilitaire qui sera supprimer de manière fiable les emplacements fictifs sur toutes les versions Android modernes (niveau d'API 15 et supérieur) :

Fondamentalement, il "se méfie" des emplacements non fictifs qui se trouvent à moins de 1 km du dernier emplacement fictif connu et les qualifie également de simulacre. Il le fait jusqu'à ce qu'un nombre important d'emplacements non fictifs soient arrivés. Le Assistant de localisation peut non seulement rejeter les emplacements fictifs, mais aussi vous décharger de la plupart des tracas liés à la configuration et à l'abonnement aux mises à jour d'emplacement.

Pour recevoir uniquement des mises à jour de localisation réelles (c'est-à-dire supprimer les simulations), utilisez-le comme suit :

onNewLocationAvailable() ne sera désormais invoqué qu'avec des informations de localisation réelles. Il existe d'autres méthodes d'écoute que vous devez implémenter, mais dans le contexte de votre question (comment empêcher l'usurpation GPS), c'est essentiellement ça.

Bien sûr, avec un système d'exploitation enraciné, vous pouvez toujours trouver des moyens d'usurper les informations de localisation qui sont impossibles à détecter pour les applications normales.


  • Type de récepteur : fréquence unique GNSS avec suivi de porteuse
  • Signaux reçus : GPS, SBAS, GLONASS, BeiDou, GALILEO et QZSS. (*Les signaux utilisés dépendent de la configuration du modèle.)
  • Canaux : 162
  • Suivi SBAS : suivi parallèle à 3 canaux
  • Taux de mise à jour : 1 Hz standard, 2-10 Hz (en option)
  • Chargeur universel USB 5VDC
  • Câble de données/chargement USB (USB-A vers Micro-B)
  • Adaptateur de montage 5/8 x 11 pôles

Accessoires

Options de transport

Poteau d'arpentage - Pièce # 27198
Équipée d'un adaptateur en laiton ¼" &ndash 20 à 5/8", la géode peut être utilisée avec tous les équipements de poteaux d'arpentage standard. Avec une perche d'arpentage faisant partie des options de transport les plus populaires, Juniper Systems propose également une variété de supports et de supports utilisés pour fixer des ordinateurs de poche à une perche d'arpentage. Pour connaître les tarifs et plus d'informations sur les options de support Juniper Systems, envoyez un e-mail à [email protected]

Grand sac à dos GIS avec tige d'antenne réglable Cam-lock - Produit # 8125-11-ORG
Cette option de sac à dos et d'antenne offre une solution mains libres pour la collecte de données GPS. Fabriqué en polyester résistant à haute visibilité, ce sac à dos est doté d'un coussin dorsal en maille et en mousse avec une poche intégrée pour un CamelBak ®. Le pack comprend des poches réglables, des bretelles, un mât d'antenne Cam-Lock et une ceinture.

Disponible via SECO sur www.surveying.com

Pôle d'antenne Geode et kit de montage pour sac à dos - Produit # Pôle-BPK-0318
Utilisez un sac à dos existant pour sécuriser un poteau d'antenne avec la géode. Cette option de transport comprend un poteau d'antenne et des pinces qui se fixent à la sangle ¾" ou 1" sur le sac à dos. Remarque : le sac à dos (non inclus) doit avoir une sangle supérieure et inférieure comme illustré ci-dessus.

Mât d'antenne Geode et kit de montage pour ensemble de coffre à engrenages Tablet EX - Produit # Pole-CPK-0318
Ce poteau sécurisé offre une option mains libres pour transporter la géode à attacher à l'arrière d'un pack Tablet EX Gear Chest (non inclus). Cette option de transport comprend le poteau d'antenne et les pinces nécessaires pour fixer le poteau sur la sangle comme illustré ci-dessus.

Poteau pliable pour appareil photo - Produit # TG-TPM67-101
L'option de poteau de caméra fournit une solution peu coûteuse pour le transport de Geode. Avec un filetage femelle ¼" &ndash 20, la Geode peut être utilisée avec une variété de supports, y compris des supports de type accessoire de caméra standard. Le poteau de la caméra peut être étendu et maintenu ou placé dans un sac à dos.

Disponible en ligne ou dans certains magasins de détail (y compris WalMart, Target, Amazon.com)

Plateau robuste pour smartphone Geode CP3 - Pièce # 28324
L'accessoire Geode CP3 Rugged Smartphone Tray permet aux utilisateurs de fixer la Geode à un smartphone CP3 Rugged pour que les deux composants fonctionnent comme un appareil intégré. D'autres plateaux sont disponibles selon l'appareil mobile.

Support de barre de serrage de joug - Produit # RAM-B-121-238U
Cette option de montage est idéale pour les supports de VTT et autres barres.

Fixation pour boulon en U et barre de sangle - Produit # RAM-B-149Z-2U
Cette option de montage est idéale pour les supports de VTT et autres barres.

Support magnétique pour VTT/véhicule - Produit # 5114-050

Disponible via SECO sur www.surveying.com

Support d'épaule - No de produit 27583(1) et 27584(1)
Attaché à n'importe quelle sangle de sac à dos standard, le support d'épaule Geode à une sangle de sac à dos est un excellent moyen de collecter des données mains libres. Les tests Geode montés sur l'épaule indiquent une dégradation de la précision négligeable lorsqu'ils sont montés sur l'épaule.

Antenne magnétique câblée externe - Produit # 26319
Une antenne magnétique externe peut se fixer directement à la Geode via un câble de 3,05 mètres (10 pieds). Les données seront collectées partout où le câble est placé. L'image montre une belle méthode de transport mains libres pour la Geode avec l'antenne câblée placée sur la bandoulière d'un sac à dos avec velcro double face. Le câble d'antenne est connecté à une géode et placé dans un sac à dos tout en étant couplé via Bluetooth & reg avec l'appareil mobile pour la collecte de données.

Géode Connect

L'application pour vous lancer

Geode Connect est une application facile à utiliser qui fournit une configuration de base, des paramètres et des informations de qualité pour votre récepteur GPS submétrique en temps réel Geode. Cette application multiplateforme est disponible pour iPhone et iPad et les appareils exécutant Windows PC, Windows Embedded Handheld et Android. Geode Connect fournit un moyen rapide, facile et sans stress de configurer et de commencer à communiquer avec votre récepteur Geode.

Les captures d'écran représentent un système d'exploitation Android. Les écrans peuvent varier sur d'autres appareils et systèmes d'exploitation.

AUTO-CONNECT ET AUTO-DETECT

Allumez simplement votre récepteur Geode, lancez l'application Geode Connect, et Geode Connect localisera alors tous les appareils Bluetooth ® à proximité et affichera votre récepteur Geode en haut de la liste. Cliquez sur le nom de votre appareil correspondant au numéro de série imprimé au bas du récepteur et le logiciel configurera un port de communication. Mieux encore, lorsque vous l'allumez le lendemain, Geode Connect se souvient de la dernière connexion et se connecte immédiatement à votre Geode.

ÉCRAN DE CONFIGURATION

Les écrans de configuration sont disposés de manière simple et logique pour une utilisation facile, avec les paramètres d'environnement de base en haut et des paramètres utilisateur plus "avancés" dans des menus supplémentaires. Vous avez oublié ce que signifie le message "GPGSV" ? Pas de soucis. Un texte d'aide descriptif est fourni pour chaque commande et paramètre dans l'application.

TERMINAL DE COMMUNICATION

Une vue du terminal de communication est fournie pour le "hacker" en chacun de nous, pour afficher les données réelles fournies par la géode, et où les commandes peuvent être saisies pour modifier la configuration du récepteur. Mais ne vous inquiétez pas, une simple commande "restore defaults" est incluse dans les paramètres utilisateur au cas où les choses deviendraient incontrôlables.

Fournisseur de localisation

Lorsqu'il est connecté à une géode, le nouveau service de fournisseur de localisation permet à Geode Connect de continuer à s'exécuter pendant que l'application est fermée. Cela fournit des informations de localisation Geode à toutes les applications sur l'appareil.

SIMPLE, DIRECT

Geode Connect affiche votre position, les informations d'état et la qualité de vos données GPS/GNSS sur l'écran d'accueil, vous fournissant les informations dont vous avez besoin pour savoir que vos données sont précises et fiables.

ÉCRAN DE PARCELLE

Geode Connect affiche la constellation de satellites actuelle vue par le récepteur ainsi que la force du signal correspondant, vous permettant d'avoir confiance en votre position tout en collectant des données.

UN PONT POUR TOUTES VOS APPLICATIONS

En fin de compte, l'application Geode Connect est la solution de communication idéale entre votre récepteur Geode et l'application de collecte de données de votre choix. Allumez la géode, lancez les applications et mettez-vous au travail.

POUR LES DÉVELOPPEURS

Pour les développeurs d'applications Apple, Android et Windows pour PC, Juniper Systems peut fournir des informations pour vous aider à développer votre application pour qu'elle fonctionne avec la Geode. Pour les développeurs Apple qui souhaitent que leur application soit "sur liste blanche" pour une utilisation avec Geode, contactez notre équipe d'assistance ou consultez les instructions de la liste blanche ici.

Questions fréquemment posées

Quels appareils Apple fonctionnent avec la Geode ?

Les modèles Geode GNS2 sont compatibles avec Apple iOS, y compris les appareils suivants :

iPhone XS, iPhone XS Max, iPhone XR, iPhone X, iPhone 8, iPhone 8 Plus, iPhone 7, iPhone 7 Plus, iPhone SE, iPad Pro 12,9 pouces (3e génération), iPad Pro 11 pouces, iPad (6e génération) , iPad Pro 12,9 pouces (2e génération), iPad Pro 10,5 pouces, iPad Pro 12,9 pouces (1ère génération)

Quelles applications logicielles sont compatibles avec le récepteur GPS submétrique Geode ?

Le Geode est conçu pour fournir des messages NMEA-0183 standard via Bluetooth & reg à tous les principaux systèmes d'exploitation utilisés aujourd'hui. Conçue pour être "ouverte", la Geode devrait fonctionner avec la majorité des applications utilisées pour les SIG, la cartographie de terrain et la collecte de données GPS.

Les applications populaires utilisées avec la géode incluent : ESRI Collector for ArcGIS, ESRI Survey123 for ArcGIS, ArcPad, MapIt GIS, EZTag CE, Avenza Maps, iForm, Fulcrum, SW Maps, GPS Fields Area Measure, Cybertracker, Carlson SurvCE et Juniper Systems Aspect - pour n'en nommer que quelques-uns. En savoir plus sur ces applications et plus ici

L'application Geode Connect peut également servir de "fournisseur de services de localisation" dans les cas où les applications s'appuient sur le système d'exploitation pour fournir des informations de localisation.

Que signifie « emplacements fictifs » sur mon appareil Android ?

Certaines applications modernes ne sont pas capables de lire les messages NMEA de manière native, ou elles s'appuient sur le système d'exploitation pour fournir des données de localisation. En plus du format de message NMEA-0183 standard de l'industrie, l'application Geode Connect pour Android peut servir de "fournisseur de localisation fictive" pour transmettre les données GNSS de la Geode au système d'exploitation. Cela permet à d'autres applications de capturer des données plus précises que ce qui est possible via le dispositif de localisation d'un smartphone ou d'une tablette.

Quelles constellations reçoit la géode ?

Avec quatre modèles de Geode disponibles, les constellations reçues dépendent de la configuration de la Geode.

Les utilisateurs peuvent acheter une géode uniquement GPS ou une configuration multi-GNSS. La configuration multi-GNSS est capable de suivre et d'utiliser les données satellitaires des constellations de satellites GPS, GLONASS, Galileo et BeiDou. Cela permet d'utiliser plus de 80 satellites en orbite autour de la Terre, ainsi que les corrections SBAS de plusieurs fournisseurs régionaux différents.

Quelle est la précision du récepteur GPS submétrique Geode ?

Lors du suivi de quatre satellites GPS ou plus et avec un signal de correction SBAS fixe, le récepteur GPS Geode peut atteindre une précision horizontale de 30 cm RMS (distance quadratique moyenne) avec une probabilité de 63 à 68 %. C'est un peu moins d'un pied.

Dans des conditions similaires, la géode peut atteindre une précision horizontale de 60 cm 2DRMS (deux fois la distance quadratique moyenne) avec une probabilité de 95 à 98 %. C'est un peu moins de deux pieds.

La précision peut varier en fonction des conditions d'observation, de l'environnement à trajets multiples, du nombre de satellites en vue, de la géométrie des satellites et de l'activité ionosphérique.

Qu'est-ce que l'application « Geode Connect » et en ai-je besoin ? Comment puis-je l'obtenir?

Geode Connect est une application utilitaire simple conçue pour rendre la Geode facile à utiliser. Geode Connect offre à l'utilisateur la possibilité d'établir facilement une connexion Bluetooth ® avec son appareil portable, de rapporter les informations de position de la Geode et de donner accès aux paramètres de configuration utilisateur les plus couramment utilisés.

Geode Connect n'est pas une application de collecte de données ou de SIG/cartographie, mais un utilitaire de configuration pour Geode. Juniper Systems s'associe à plusieurs développeurs de logiciels qui proposent des applications de cartographie utilisées avec la Geode.

Geode Connect est téléchargeable gratuitement sur le site Web de Juniper Systems et dans divers magasins d'applications.

Le récepteur GPS sub-métrique Geode peut-il fournir une précision centimétrique ou sub-centimétrique ?

Les récepteurs GPS offrant une précision centimétrique ou inférieure au centimètre sont souvent conçus pour des cas d'utilisation spécifiques au sein de l'industrie de l'arpentage. Le rapport précision/prix de la Geode est le point économique idéal pour la plupart des cas d'utilisation de la cartographie SIG professionnelle.

La géode est conçue pour les cas d'utilisation de cartographie SIG professionnels les plus courants où une précision de 1 à 2 pieds est requise. La géode peut fournir une plus grande précision dans des cas d'utilisation particuliers (post-traitement de base courte).

Quel est le meilleur récepteur GPS haute précision pour SIG ?

Appelez-nous partial, mais nous pensons que la Geode est le récepteur idéal pour presque tous les cas d'utilisation de la cartographie SIG professionnelle. Veuillez nous contacter à [email protected] pour tester un appareil d'évaluation gratuit.

Quels appareils sont compatibles avec la Geode ?

Conçu dans un souci de polyvalence, le récepteur GPS Geode Sub-meter fonctionne avec Apple iOS (iPhone, iPad) et une large gamme d'appareils Windows et Android pour répondre aux besoins de chaque utilisateur. Pour une liste complète, veuillez consulter la section des spécifications ci-dessus. Découvrez notre gamme de smartphones, tablettes et ordinateurs de poche robustes, ou apportez les vôtres.

Où puis-je trouver le manuel d'utilisation de Geode ?

Le manuel d'utilisation de Geode est disponible ici. Pour une assistance supplémentaire, veuillez nous appeler au 435-753-1881 ou envoyer un e-mail à [email protected]

La Geode est-elle fabriquée aux USA ?

La Geode est fièrement fabriquée aux États-Unis avec des pièces nationales et importées. En fait, de la conception à l'expédition, tout est fait sous un même toit à Logan, UT, U.S.A.

Quel est le prix de la géode ?

Le prix des gammes Geode en fonction de la configuration nécessaire pour chaque cas d'utilisation. En remplissant notre formulaire de contact ici, nous pourrons mieux comprendre vos besoins et vous obtenir un prix sur la configuration qui correspond le mieux à vos besoins.

La précision de la géode a-t-elle été vérifiée ?

La précision de la Geode a été testée et révisée par un tiers fiable. Il est également constamment comparé et testé à côté de ses concurrents. Pour obtenir les derniers résultats des tests tiers, veuillez nous contacter à [email protected]

Ai-je besoin d'un abonnement payant pour obtenir une précision inférieure au mètre avec la géode ?

La Geode peut être utilisée avec des fournisseurs d'abonnement NTRIP gratuits et payants, mais aucun frais n'est requis pour l'utiliser avec de nombreux services SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, etc.).

Comment la géode atteint-elle une précision inférieure au mètre ?

Avec une approche d'ingénierie haut de gamme pour le produit, nos ingénieurs électriciens GNSS et radiofréquence (RF) ont conçu la Geode en utilisant des composants « de la meilleure qualité », créant un système équilibré de précision et de fiabilité. Nous avons associé un moteur récepteur GNSS de haute qualité à une antenne à double alimentation haute sensibilité, créant ainsi un produit prêt à fonctionner. Alors que les positions GPS monofréquence autonomes ne sont précises qu'à environ 16 pieds ou plus, le récepteur Geode utilise des corrections SBAS et combine des algorithmes de lissage complexes et un suivi de phase de porteuse pleine onde pour offrir des précisions supérieures à 60 cm 2DRMS, ou 95% & ndash 98% précision de positionnement.


Comment obtenir une précision de 1 mètre sous Android

Les récents changements dans le matériel et les normes permettent une précision d'un mètre, dans certains cas dès cette année. Transcription d'une conférence donnée aux développeurs Android plus tôt cette année, cet article donne un bref aperçu de l'emplacement dans les smartphones, présente la technologie et les normes de temps aller-retour Wi-Fi, puis explique les interfaces de programmation d'applications Wi-Fi.

Par Frank van Diggelen, Roy Want et Wei Wang, Localisation Android, Google

Image : GPS World outdoor, Andriy Solovyov/Shutterstock.com indoor, Rade Kovac/Shutterstock.com

C'est le moment idéal pour les applications de localisation, car les normes matérielles technologiques et les interfaces de programmation d'applications (API) Android évoluent toutes simultanément pour permettre une précision de localisation améliorée qui n'était pas possible auparavant avec les smartphones.

En fin de compte, cela signifie une grande précision pour tout le monde, mais nous voulons vous emmener sous le capot de l'emplacement parce que nous voulons vous donner la possibilité de prendre une longueur d'avance sur l'avenir. Nous souhaitons également souligner la nécessité de protéger et de respecter l'utilisateur. Plus il y a de personnes qui utilisent la localisation, plus nous et vous devez être prudents. Nous mettrons en évidence où vous devez obtenir les autorisations des utilisateurs et nous terminerons avec quelques directives pour créer d'excellentes applications de localisation.

Où en sommes-nous aujourd'hui avec la précision de la localisation en intérieur ? Si vous avez remarqué que votre téléphone semble être plus précis lorsque vous êtes dans des centres commerciaux et des immeubles de bureaux qu'il ne l'était il y a quelques années, vous ne l'imaginez pas. Avec chaque version du fournisseur de localisation fusionné, nous avons obtenu une amélioration constante des algorithmes Android et de l'apprentissage automatique pour les emplacements Wi-Fi.

Il continue d'y avoir des améliorations, et vous verrez une précision intérieure supérieure à 10 mètres, mais le temps aller-retour (RTT) est la technologie qui nous amènera au niveau d'un mètre.

En attendant, qu'en est-il du GPS ? En termes de précision du GPS à ciel ouvert, il n'y a pas eu beaucoup de changement ces dernières années. Si vous êtes à l'extérieur et que vous pouvez voir le ciel ouvert, la précision GPS de votre téléphone est d'environ cinq mètres, et cela est constant depuis un certain temps. Mais avec les mesures GNSS brutes des téléphones, cela peut maintenant s'améliorer, et avec les changements dans le matériel des satellites et des récepteurs, les améliorations peuvent être spectaculaires.

Tout le monde connaît le point bleu, mais pour obtenir le point bleu, vous avez besoin d'un fournisseur de localisation, et pour obtenir l'emplacement, vous avez besoin de mesures - en particulier, des mesures de portée à partir de points d'accès Wi-Fi ou de satellites GPS. Nous allons vous montrer comment une précision de mesure d'un mètre peut être rendue disponible dans les smartphones. Les technologies clés sont le Wi-Fi RTT, le GPS bifréquence et les mesures de phase porteuse.

Si vous voulez attendre un an ou deux, cela trouvera son chemin dans l'écosystème mondial et l'API du fournisseur de localisation fusionné Android, mais nous voulons vous donner une chance d'avoir une avance d'un à deux ans en prenant des mesures précises et en tournant dans un emplacement précis. Nous voulons travailler avec vous pour accélérer le développement et rapprocher le présent du futur.

Vous vous demandez peut-être pourquoi ai-je besoin d'une meilleure précision de localisation de toute façon ? Examinons deux cas où les applications existantes pourraient utiliser une bien meilleure précision de localisation.

Pour le routage ou la navigation à l'intérieur du type auquel vous êtes habitué dans vos voitures, vous avez besoin d'une précision bien meilleure qu'à l'extérieur : vous avez besoin d'une précision d'un mètre, car les éléments intérieurs comme les cubes ou les allées ne font que quelques mètres de large. Même pour les applications extérieures les plus appréciées, telles que les indications cartographiques et la recherche d'itinéraires alternatifs dans la circulation, nous pourrions bénéficier d'une précision supérieure à celle dont nous disposons actuellement.

Par exemple, lorsque vous êtes venu ici ce matin en voiture, vous avez probablement fait estimer votre heure d'arrivée en utilisant la vitesse moyenne du trafic. Ce que vous voulez vraiment, c'est la vitesse de la circulation dans la voie dans laquelle vous vous trouvez, afin que vous puissiez demander, à quel point cela serait-il plus rapide si j'empruntais la voie de covoiturage à la place ? Il existe bien sûr de nombreux autres cas d’utilisation et nous en citerons quelques-uns. Mais la chose importante est que nous sommes sûrs que vous aurez beaucoup plus d'idées que nous, et c'est la beauté de l'écosystème Android ouvert.

Temps aller-retour Wi-Fi

La télémétrie Wi-Fi RTT et l'estimation de la position intérieure sont basées sur la mesure du temps de vol des signaux RF et peuvent être utilisées pour estimer votre position intérieure avec une précision d'un à deux mètres.

Avant d'entrer dans les détails du Wi-Fi RTT, nous souhaitons vous expliquer comment nous calculons actuellement un emplacement intérieur. À l'heure actuelle, nous utilisons l'indication de la force du signal reçu (RSSI) Wi-Fi. Fondamentalement, nous pouvons calculer la distance en fonction de la force du signal. La figure 1, avec le point d'accès au centre, montre une carte thermique de la force du signal autour d'un point d'accès Wi-Fi (AP).

Figure 1. Propagation du signal non isotrope de l'indication de la force du signal de réception Wi-Fi (RSSI). (Image: Frank van Diggelen, Roy Want et Wei Wang )

Figure 2. Principes du Wi-Fi RTT, concept de base. (Image : Frank van Diggelen, Roy Want et Wei Wang )

Figure 3. Principes du Wi-Fi RTT en pratique. (Image : auteurs)

Le vert est le signal le plus fort, près de l'AP et le rouge est le plus faible, mesuré vers les bords. J'ai placé deux téléphones sur ce schéma à la transition entre le faible et le fort. Notez que le téléphone de droite est plus éloigné du point d'accès que le téléphone de gauche. La force du signal peut donc varier à la même distance, ce qui rend malheureusement très difficile la réalisation de mesures de portée précises à partir de ce type de mesure. Il existe de nombreux algorithmes et astuces qui peuvent être utilisés pour améliorer cela, mais la plus grande amélioration peut être obtenue en utilisant une nouvelle technologie Wi-Fi.

C'est là que le Wi-Fi RTT entre en jeu. Il utilise le temps de vol au lieu de la force du signal. Il mesure le temps nécessaire pour envoyer un paquet Wi-Fi RF d'un point d'accès à un téléphone et vice-versa. Parce que les signaux radio voyagent à la même vitesse que la lumière visible, si nous multiplions le temps aller-retour total d'un paquet Wi-Fi par la vitesse de la lumière et divisons par deux, nous obtenons la distance, et donc la portée du téléphone au point d'accès. C'est le principe de base.

Si vous souhaitez utiliser plusieurs plages de points d'accès à proximité pour calculer votre position, nous devons utiliser un processus appelé multi-latération. L'élément clé à considérer ici est que plus vous avez de plages, plus la position que vous pouvez estimer est précise. Si vous pouvez utiliser au moins quatre plages, nous pensons que vous pouvez obtenir une précision de localisation d'environ un à deux mètres dans la plupart des bâtiments.

Pourquoi on vous parle du Wi-Fi RTT aujourd'hui ? Pourquoi pas l'année dernière ou avant ? Parce que 2018 est l'année du Wi-Fi RTT sous Android. Nous publions une API publique dans Android P basée sur le protocole de télémétrie IEEE 802.11mc. En outre, nous intégrons également des aspects de ce protocole dans le fournisseur de localisation fusionné, qui est la principale API de localisation que les développeurs utilisent pour mettre un point bleu sur une carte. Ainsi, dans un avenir proche, chaque fois qu'il y aura des points d'accès RTT à proximité d'un téléphone, la précision de la position estimée sera plus grande.

Histoire. La norme 802.11 a été ratifiée en décembre 2016, et début 2017, la Wi-Fi Alliance a lancé un programme d'interopérabilité pour les fournisseurs de silicium afin de s'assurer que les puces respectent le protocole. C'est alors que nous avons commencé à faire un gros travail pour valider son fonctionnement et comprendre comment il pourrait être intégré à Android. D'ici l'automne de cette année, nous publierons l'API publique afin que vous puissiez tous avoir accès à cette capacité et créer vos propres applications autour de la technologie.

Principes de fonctionnement du Wi-Fi RTT

Le processus de télémétrie commence par une analyse Wi-Fi standard. Le téléphone découvre les points d'accès à proximité et, sur la base de certains bits des éléments d'information (IE) contenus dans les balises Wi-Fi et des réponses de la sonde, nous pouvons déterminer lesquels de ces points d'accès sont compatibles RTT, et le le téléphone peut choisir l'un d'eux à atteindre. Il commence par faire une demande au point d'accès en conséquence, le point d'accès lancera un protocole de ping-pong en réponse. Le ping envoyé au téléphone s'appelle un paquet de mesure de synchronisation fine (FTM), et le pong renvoyé au point d'accès est un accusé de réception de ce paquet.

Les horodatages d'arrivée et de départ sont enregistrés à chaque fin de la transaction, mais pour que le téléphone calcule le temps total aller-retour, il doit avoir ces quatre heures. Le point d'accès envoie donc un paquet supplémentaire au téléphone, et ce troisième message contient les heures manquantes. Le téléphone calcule ensuite simplement le temps d'aller-retour en soustrayant les horodatages du point d'accès et en soustrayant ses propres horodatages de traitement des paquets. La différence entre ces heures ne laisse que le temps de vol du paquet. Nous multiplions cela par la vitesse de la lumière pour obtenir la distance et divisons par deux pour obtenir la portée que nous essayons de mesurer.

Maintenant, il s'avère que si vous exécutez ce processus plusieurs fois, vous obtiendrez en fait plus de précision, et c'est donc ce que permet le protocole, permettant une rafale de paquets FTM. Nous effectuons généralement une rafale d'environ huit de ces transactions et, par conséquent, le système peut calculer des statistiques de distance, telles que la moyenne et la variance. Cela nous permet de tracer plus précisément une position sur une carte, et connaître la précision nous permet également de calculer plus facilement une trajectoire.

Maintenant que vous avez des ranges, comment obtenez-vous une position ? Une façon, similaire au positionnement GPS, consiste à prendre quatre plages à quatre points d'accès distincts si ces plages étaient précises, elles définiraient quatre cercles qui se croiseraient en un seul point. En pratique, en raison de l'erreur dans chaque plage, une position de vraisemblance maximale est calculée à l'aide d'un algorithme de multilatération des moindres carrés.

Vous pouvez ensuite affiner davantage cette position en répétant le processus, notamment lorsque le téléphone se déplace, puis calculer la trajectoire à l'aide de techniques de filtrage, comme le filtrage de Kalman, pour optimiser l'estimation.

Comme toute nouvelle technologie, il y a des défis, et nous en avons connu certains dès le début. Ce que nous constatons, c'est qu'il y a parfois un décalage d'étalonnage de plage constant qui peut aller jusqu'à un demi-mètre. Parfois, vous voyez également des effets de trajets multiples lorsqu'un paquet sur le chemin sans visibilité directe du point d'accès au téléphone est reçu plutôt que sur le chemin en visibilité directe, ce qui fait que la portée semble plus longue. Ce problème peut être résolu par le fournisseur en utilisant ce qu'on appelle la diversité d'antenne, mais tous ces problèmes sont liés aux algorithmes, que les fournisseurs améliorent.

Fondamentalement, nous devons passer par une sorte de processus de démarrage pour nous débarrasser de ces bogues, et Google peut aider dans ce processus en fournissant des plates-formes de référence et des applications de référence. Les fournisseurs peuvent ensuite calibrer leurs propres plates-formes avant même que vous ne les utilisiez, ce qui sera la situation idéale.

We’ve assumed that as early adopters you want to start using this API, but as we move into the relatively near future, we expect you to just use the Fused Location Provider because we’re going to be integrating the RTT capability into it. At the moment, the Fused Location Provider uses GPS (when it’s available), cell-tower signal strength and Wi-Fi RSSI, and fuses all this with the onboard sensors: inertial navigation from the accelerometer, gyro and compass. Now we’re adding Wi-Fi RTT into that mix, and it will increase the accuracy of the Fused Location Provider whenever RTT-capable access points are available nearby.

One other thing to remember is that if you are calculating the Wi-Fi RTT position yourself, you also had to know the position of the access points. In the Fused Location Provider, we will calculate those positions for you automatically: we’ll crowd-source those positions so you won’t have to worry about that, and it will make life a lot easier for you to write applications.

RTT APIs

Let’s walk you through the RTT APIs in P to see how you can add RTT in your own application. As we mentioned, RTT measures the round-trip time between two Wi-Fi devices so both your mobile phone and your access points need to support the 802.11mc protocol. As you saw, RTT can give you very fine location estimates down to one-meter accuracy, so your application needs to declare the ACCESS_FINE_LOCATION permission. Of course, both location and Wi-Fi scanning need to be enabled on the mobile device.

How do you know whether your mobile phone supports RTT? In P, we added a new system feature called FEATURE_WIFI_RTT so you can simply check whether this returns true on your mobile device. Our pixel phones running P DP2, and above, will support RTT. How do you know whether your access points support RTT? As usual, you will need to do a Wi-Fi scan and get a list of Wi-Fi scan results. Then iterate through the scan results and check for each scan result whether the method is80211mcRepsonder() returns true. This will tell you whether the access points support RTT.

After you get a list of RTT-enabled APs, simply add them to the ScanRequest Builder to build a scan request. RTT is carried out by the WiFiRTTManager, which you can get access to by getting the system service WIFI_RTT_RANGING_SERVICE. Now we’re ready to start RTT ranging by sending the RTT request to the RTTManager with a ranging result callback. Usually RTT takes only a few hundreds of milliseconds, and when it finishes, you will get a list of information including the status — an RTT may fail, the MAC address — which AP you have just ranged, and most importantly, the distance between the mobile phone and the access point.

Here is the list of information you can get from RTT ranging results: the distance, the distance standard deviation, which is the standard deviation from multiple ranges in multiple FTMs, and the number of attempted FTM measurements and number of successful measurements. The ratio of successful measurements over attempted measurements will give you an idea of how good the Wi-Fi environment is for RTT ranging.

We mentioned all Pixel devices support RTT. How about access points? We are beginning to see access points supporting the 11mc protocol in production. We are also very excited to let you know Google Wi-Fi will soon support the 11mc protocol. By the end of this year, off-the-shelf Google Wi-Fi will have RTT enabled by default. Worldwide, we’re also beginning to see the deployment of RTT APs. South Korea is actually leading the deployment of RTT APs.
Of course, this is just the beginning of the long journey. We’re very eager to see a larger penetration rate of RTT APs in the coming years.

Figure 4. Integrating RTT with Android location.(Image: Frank van Diggelen, Roy Want and Wei Wang )

GPS and the Great Outdoors

Carrier-phase precision has been in commercial GPS receivers since the 1980s. What is new is the availability of these carrier-phase measurements from phones and dual-frequency measurements in phones. Right now, all of your smart phones, all smart phones everywhere, have GPS or GNSS on one frequency band only. It’s known as L1. But there’s a new frequency in town called L5, and it’s supported by all these GNSS systems: GPS, Galileo, BeiDou QZSS and IRNSS. The availability of a second frequency means that you get much faster convergence to carrier-phase accuracy.

What about hardware? In the last few months, several companies that produce consumer GPS chips have announced the availability of dual-frequency L1/L5 GPS chips both for the automobile market and for the phone market. These chips are now being designed into cars and phones.

Let’s talk about the measurements themselves and the APIs. The phone must support the GNSS measurements API. Your app is going to need the ACCESS_FINE_LOCATION permission, and location needs to be on.

How do you know if a particular phone supports these measurements? At a high level, you can just go to a website that we maintain, g.co/GNSSTools, as part of the Android developer site. A table there lists phones that support the GNSS measurements and also which characteristics they support. It’ll tell you which phones support the measurements and which of those support the carrier-phase measurements.

Programmatically, you do this as follows: You call the method onStatusChanged and it will return an integer that tells you the capability of the phone, either if the phone just does not support the measurements at all or if it supports it but location is off, or if it supports it and location is on in that case, you’re good to go.

Let’s get into some details of the APIs. The most relevant methods for what we’re talking about here are the following three:

  • getConstellationType() tells you which of the different GNSS constellations a particular satellite belongs to.
  • getCarrierFrequencyHz() tells you whether you’re on the L1 or the L5 band for a particular signal.
  • getAccumulatedDeltaRangeMeters() tells how far along that carrier wave the receiver has tracked you since it began tracking the signal.

There’s something else that we need to explain, which is duty cycling. Right now when you’re navigating with your phone and you see the blue dot moving along, you might think that the GPS is on continuously. It’s actually not. What’s happening in the phone is that GPS will, by default, be on for a fraction of a second and then off for the remaining fraction of a second, and then repeat. This is to save battery. You perceive that the GPS is on all the time because the blue dot will move along continually, but actually it’s duty cycling internally.

For this carrier-phase processing, you have to continually track the carrier wave because the carrier wave is like a finely graduated ruler or tape measure with no numbers on it. So if the GPS was on and your receiver measured your phase and you get the data from the reference station, you’d start processing. If the GPS then goes off for a fraction of a second, you’ve lost where you were. It’ll start again, you’ll reacquire, you’ll be at a different phase on the reacquisition, you’ll start again — well, you’ll never solve the problem. You need the tape measure to stay out and you need to process, and to do that you need to disable duty cycling. You can do that in Android P with a developer option.

Details of the API. Figures 5 and 6 are screenshots of an application that we’ve put out called GNSS Logger. This enables you to log the raw measurements in the phone. The nice thing about this app is it’s a reference app: the code is open source and available to you on Github, so when you build your app, please make use of our code.

Figure 5. Screenshot of GNSS Logger. (Image: Frank van Diggelen, Roy Want and Wei Wang )

Figure 6. Sample code for getting GNSS raw measurements. (Image: Frank van Diggelen, Roy Want and Wei Wang )

When you build an app that needs raw measurement, you will need the Android location manager API with the method registerGnssMeasurementsCallback. This method requires you to pass it a GnssMeasurementsEvent callback shown here. You construct this callback, and then override the method onStatusChanged, and that will give you the integer status that we discussed to tell you if measurements are supported.

If they are, you then override the method onGnssMeasurements Received, and this allows you to receive a GnssMeasurementEvent every epoch, for example, every second. This event gives you the values we’ve been talking about: constellation type, carrier frequency and accumulated Delta range. For duty cycling, that’s a developer option, so you access that through the developer page on your phone as you see there on P. This allows you to disable the duty cycling.

Keep in mind this introduces a trade-off between getting the continuous measurements and battery life. There will be an impact on battery life. Combien? Well even when GPS is on continually, it will use less than 20% of the power that screen-on uses, so that gives you a feel for the magnitude. This is a developer option precisely because it’s a trade-off involving battery life, and we’re very concerned about maximizing battery life, but if you and our team together can prove that there’s value in this option and people want it, then it will be upgraded to a fully supported API in the future.

Figure 7 shows the basic architecture that we expect if you implement an app for high accuracy. On the bottom of the block diagram on the left you’ve got the GPS/GNSS chip. The GNSS measurements come up through the APIs we’ve just described, and then your app lives at the top in the application layer. You’re going to need access to a reference network to get the data that the reference stations are tracking. There are publicly available reference networks. I’ve listed one at the bottom: the International GNSS Service. You can get data from them free.

Figure 7. Apps for high-accuracy GPS.(Image: Frank van Diggelen, Roy Want and Wei Wang )

Then you need to process that data in some kind of position library, and that does all the carrier-phase processing, and that too is available as open-source code. RTKLib.com has an open-source package for precise positioning. Then you’re good to go.

We mentioned that dual frequency gives you much faster convergence to the high accuracy, but you don’t have to wait until the dual-frequency phones come out. You can start doing this with single-frequency phones. Here’s an example of someone who’s already done that. This is an app created by the French Space Agency, and they’re doing exactly what we show on the block diagram on the left and they’re achieving sub-meter accuracy after a few minutes of convergence.

Here’s some more external analysis that’s been done in a similar way. This is from a paper called “Positioning with Android GNSS.” This is using one of those chips that we showed you, the chip that goes in cell phones that does dual frequency. What’s been shown here is the cumulative results over many different starts of the GPS and what you see is that most of the time the accuracy is better than a meter. You see that on the vertical axis, which is 0 to 1 meters, the accuracy gets to better than a meter in less than one minute and then continues to converge as long as the phone continues to track that carrier phase continuously.

Here’s a another similar but different paper. This is using one of the chips that’s meant for cars. This was tested in a car driving around that track there, and what the plot here shows is the accuracy after the initial convergence while the car was driving. You see with GNSS alone the accuracy is 1 to 2 meters, and with this carrier-phase processing it’s at a couple of decimeters.

For you to build this, what are you going to need? Of course you need the device location to be enabled and your app has to have location permissions, so that’s going to come from the user. You need the basic GNSS measurements, that’s been available since Android N. You also need this continuous carrier phase I’ve been talking about and that’s available in P with the developer option. It would be nice to have dual frequency for fast convergence and that’s coming soon. You need a reference network such as the one we already mentioned there are also commercial reference networks out there and commercially available software to do the same thing, but we recommend you start with the free stuff and go from there.

Finally there’s the app from you.

In summary, everything we’ve been showing you here is based on indoor and outdoor technology that’s been evolving kind of in parallel. In each case we have a new technology and Android P gives you a way to access it.

Indoors Again

The new technology is Wi-Fi RTT and round-trip time-enabled access points. We give you a public API to access these measurements, but you need access point infrastructure. This is where some of you can move ahead this year, because if you have a customer who owns or controls a venue, they can upgrade their access points — sometimes just a firmware upgrade — and then you have the infrastructure. Android P comes out later this year, and you can implement something and have indoor navigation, or create any other type of context-aware app.

For example, someone goes in a store: where’s the milk? You can make the world a better place for all of us by saving us from the tyranny of having to ask directions from strangers. And if you’re not one of those people who has access to this now, in a few years the infrastructure will naturally evolve as access points upgrade to RTT, and one-meter location will be automatically available from the Fused Location Provider.

Now Outdoors

For this carrier-phase process, it’s not just outdoors, but outdoors with open sky. De quoi avez-vous besoin? Dual frequency and continuous carrier phase. We give you the API and the developer option to make use of that. You will need reference-station access as we mentioned, and then applications.

What can you do outdoors with open sky? We already mentioned the traffic example. There are many others that readily come to mind where existing GPS accuracy doesn’t cut it. For example geocaching, where people look for treasures it would be nice to have one-meter accuracy. Precision sports monitoring. Imagine a snowboarder who wants to measure her tracks very precisely after the fact. Five-meter location is not good enough. One meter would be great.

Speaking of sports, there are more and more drone apps where you have a kind of “follow me” capability, and the drone will fly along and video you. Well it would be nice if it videos you and not the person next to you. Etc. There are hundreds of apps, and you’re probably thinking of some right now, and that’s the whole point.

We want you to write those apps, and together we’ll bend the arc of technology history closer to the present. I’m really looking forward to next year to see you back here and see what you’ve created.

Finally, we want to leave you with a couple of pointers. When you build location apps, please build great location apps. You must have user trust. Please provide the user with transparency and control. You’re going to have to ask for location permissions for this. Explain to them what you’re doing, how it benefits them. When things go wrong, make your app recover gracefully. If these measurements are unavailable for some moment or something goes wrong, you can fall back to the Fused Location Provider location.

Think about that and, finally, respect the battery life trade-offs that we’ve discussed.

FRANK VAN DIGGELEN is a principal engineer in the Android location team, leading high-accuracy location including Wi-Fi and GPS. He holds more than 90 U.S. patents on GPS, and is the author of A-GPS, a textbook on Assisted-GPS. He has a Ph.D. from Cambridge University and teaches a GPS class at Stanford.

ROY WANT received his doctorate in computer science from Cambridge University and is a research scientist at Google. His interests include mobile and ubiquitous computing. He is an IEEE Fellow and secretary for IEEE Task Group 802.11az (Next-Generation Positioning). To date, he holds 100+ issued patents in this area.

WEI WANG s a software engineer in the Android location and context team. He works on the Fused Location Provider API. His main focus is reducing battery consumption of location, as well increasing location accuracy. He received a master’s degree in information security from Carnegie Mellon University and a master’s degree from Southeast University in China.


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