BCM47755 L1/L5 GNSS chipset

BroadcomのL1/L5対応GNSSチップセットであるBCM47755の
性能評価の記事が，GPS Worldにアップされている．

GPS World: Positioning with Android: GNSS observables

ゼロベースラインでdouble difference carrier phaseの
残差が8.6mmというのは大きすぎるし，システマティックな
変動も気になる．

精密測位のためのraw measurementsの品質は，アンテナに
よるところが大きい．マルチパスも同じように拾ってしまう
スマートフォンのアンテナでは，現実的ではないだろう．

Using GNSS Raw Measurements

European GNSS Agency（GSA）のTask Forceが取りまとめていた
AndroidのGNSS Raw Measurementsに関するWhite Paperが公開された．

GSA: White Paper on using GNSS Raw Measurements on Android devices



精密測位に関する評価結果が見られるかと期待していたのですが，
残念ながら搬送波位相に関する情報はほとんどなし．

いずれにせよ，duty cycleのおかげで，サイクルスリップが
頻発しているので，ほぼ使い物にならない．

アンテナの性能も評価して欲しかったな．

GNSS Raw Measurements Task Force

European GNSS Agencyが，スマートフォンで取得できる
rawデータを評価をするために，タスクフォースを組織している．

その成果が下記サイトでそのうちに公開されるらしい．

GSA: GNSS Raw Measurements Task Force

これは楽しみ．

Nexus 9のアンテナ

スマートフォンのアンテナについてネットで検索していると，
ときどきこんな図面がヒットする．

　（クリックで拡大）

これは何なのだろうと調べてみると，どうやらFCCへの申請書類のうち，
SAR（Specific Absorption Rate）の試験報告に記載されているようだ．

もしかして，Nexus 9のアンテナ配置についても情報が見つかるかもと
思い，FCCのデータベースを探してみました．

Nexus 9のラベルを見ると，FCCのプロダクトコードは「0P82100」の
ようです．



すでに許可がでているデバイスなので，FCCのEquipment Authorization
Searchからプロダクトコードを検索．見事にNexus 9の試験報告書を
発見できました．

FCC OET: Equipment Authorization Search

しかし，残念ながらNexus 9の試験報告書には，どこにもアンテナ配置が
記載されていませんでした…

それでも，iFixitよりも詳細な内部の写真が盛りだくさんだったり，
興味深い資料が沢山あります．自分のスマートフォンを検索して
みるのも楽しいかも．

【追記】FCCにあるなら総務省にもあるかなと思い，技適を受けた
機器の検索をしてみました．

総務省：技術基準適合証明等を受けた機器の検索

Nexus 9の技術基準適合証明番号は「005-100849」です．
ヒットはするのですが，有用な技術情報が何もない…

Androidで精密測位

Nexus 9で取得できる搬送波位相で果たして精密測位が可能なのか，
GPS信号シミュレータを使って実験してみました．



基準局の周りを移動局が半径100mの円を描くシナリオです．
FIXする個所もあるものの，高度方向に1mのオフセットが
生じるなど，いまひとつ．衛星数が少ないとまったくFIX
しません．

　（クリックで拡大）

　（クリックで拡大）

残差を見てみると，搬送波位相がドリフトしているのが
気になります．このままでは使いものにならないな．

　（クリックで拡大）

Geo++ RINEX Loggerの搬送波位相の生成にバグがあるかも
しれないので，本家GoogleのGPS Measurement Toolsでも
ログを取って比較してみよう．

GitHub: google / gps-measurement-tools / releases

【追記】GoogleのgnssloggerからRINEXファイルを生成しても，
結果は変わらず．受信環境が良くないのかな．

GPS信号シミュレータの信号を直接入力したいので，iFixitの
記事を参考にNexus 9を分解してみました．

iFixit: Nexus 9 Teardown

カバーは簡単に開いたけれど，リアカメラも一緒に外れてしまった．
まあ，カメラなんてどうでもいいけれど．



アンテナ基板とは，同軸1本で繋がっている．これで全部の信号を
受信しているらしい．

コネクタは何なのだろう？刻印を読んでみるとIPXと書いてある
ように見える．幅が2mmで高さが1mmなので，MHF5かな？



変換ケーブルを入手せねばなるまい．

【追記2】分解した中身をよく眺めてみると，アンテナ基板以外にも
アンテナらしきものがいくつもある．それらが基板と押しピンのような
もので接続されている．

どれがGNSSモジュールに繋がっているのか，基板を眺めるだけでは，
わからない．試しに，IPXのケーブルを引き抜いてみたら，それでも
測位ができた．どうやらこれじゃない．

ちなみに，この状態でWiFiにも接続できた．何のアンテナなんだ，これ？

【追記3】メイン基板の部分だけでも全部分解してみないとダメかな．

Fixez: How to Teardown the HTC Nexus 9

AndroidでRINEX

GNSS RAWデータ対応のAndroid端末からRINEXファイルを
生成してくれるアプリが出ている．

Google Play: Geo++ RINEX Logger

Nexus 9で動作確認が取れているので，後で試してみよう．
BeiDou対応のHuawei P10を購入すべきなのだろうか．

【追記】久しぶりにNexus 9を起動．
最新のパッチで，GLONASS衛星番号のbugがfixされていた．



Geo++ RINEX Loggerは，ログの開始と停止しか機能がない．
受信している信号の強度やskyplotくらいは表示して欲しい．



RINEXファイルは問題なく生成できているようです．
Nexus 9なので，GPSとGLONASSのみ対応．



Geo++ RINEX Loggerの説明を読むと，ほぼすべてのAndroidデバイスで，
消費電力を節約するためにGNSS受信機はduty cyclingで動作しているらしい．
そのため，GPS信号を連続して追尾できず，搬送波位相にサイクルスリップが
多発するようだ．

唯一，このduty cyclingの機能を回避できるのはNexus 9だけらしい．
記録されたRINEXファイルをざっと眺めてみたけれど，搬送波位相の
cycle slip indicator flagは，ほぼ0になっている．

Raw GNSS Measurements from Android Phones

AndroidのDeveloplersのサイトで，Raw GNSS Measurementsに
アクセス可能な端末の一覧がアップされました．

developer.android.com: Android devices that support raw GNSS measurements

これが全部ではないと思いますが，初のオフィシャルなサポート情報です．

Wi-Fi版（non cellular version）のNexus 9の購入は，とりあえず
正解だったようです．

GPS＋GLONASS＋Galileo＋BeiDou対応で，かつ国内入手可能となると，
Huawei P10なのか．これは買いだ！

【追記】GnssMeasurementのAPIはこちら．

developer.android.com: reference/android/location/GnssMeasurement

AndroidでPPP

高須さんのブログで，CNESがPPP-WizardのAndroid版を公開してることを知った．

Google Play: PPP WizLite

今のところ，搬送波位相の出力をサポートしていないNexus 5Xでしか動作を
確認していないようだ．それだとDGPSと大差ない気がするので，面白くない．
搬送波位相も取得できるNexus 9で試してみよう．

【追記】BlackDot GNSSにNexus 5Xでの測位結果が報告されていた．
疑似距離による測位なので，精度は1～2m程度．

BlackDot GNSS: PPP WizLite

【追記2】Nexus 9 Wi-Fiでは，屋外でネット接続が厳しかったので，
とりあえずLTE接続のNexus 5で試してみました．

CorrectionsとEphemerisは必須なので，IGSのリアルタイムプロダクトを
利用することにします．すっかり接続方法を忘れていたので，過去記事を
参考に接続します．

2013年4月3日：IGS Real-Time Service

Ntrip casterはrt.igs.org，ポートは2101とします．Mountpointとして，
CorrectionsにはIGS01，EphemerisにはRTCM3EPHを選びます．





測位精度はともかく，Ntrip casterのアクセスは問題ないようです．



しかし，このアプリ，測位結果のログが残せないのね．
地図上で位置だけ表示されても，精度の評価ができないよ．

Android 7.1.1

Android 7.1.1のOTAがNexus 9 Wi-Fiに届きました．
早速アップデートし，期待半分でGNSSのRAWデータを観測してみます．



やった！搬送波位相（AccumulatedDeltaRangeMeters）が取得できてる！

　（クリックで拡大）

Nexus 9が文鎮化しないですみました．これでしばらく遊べる．

GnssLoggerの出力に「CarrierPhase」もある．全部nullだけど．
「AccumulatedDeltaRangeMeters」との関係は不明．
GnssLoggerのソースを読んで勉強しないといけないな．

あと，GLONASSのIDがすべて100番台と変な値を出力している．
これはLocation APIのバグのようで，GNSS系のアプリでも
GLONASSが正しく認識できていない．



Nexus 5Xでも試したみたところ，こちらは正常値．
どうやらNexus 9特有のバグみたい．
とりあえずレポートしておこう．

Nexus 9 Wi-Fi

Android 7でGNSSのcarrier phaseを観測するために，
Nexus 9のWi-Fi版を買ってきました．

電源を入れてネットに接続すれば自動に更新が始まり，
Android 7へのアップデートはまったく問題なし．



早速，GnssLoggerをインストールしてraw measurementsの
ログを取ろうとしたのですが，測位結果しか出力されません…



やはりWi-Fi版ではダメなのか？
どなたかLTE版をお持ちでしたら，情報をください！

【追記】ROKUBUNの記事へのコメントを見ると，Nexus 9では
GPS_CAPABILITY_MEASUREMENTSがenableできないみたい．
これ，7.1では解消されるのかな？

【追記2】LTE版のスクリーンショットを見つけた．

南十字星からGNSS/地球を眺める：スマホGNSS Raw dataが前面に

これだけではraw measurementsが取れているのかどうか判らないけれど，
Wi-Fi版では受信できていないBeiDouが見えている．
やっぱりGNSSチップが違うんだ…

【追記3】Nexus 9のLTE版に使われているモデムチップの情報が
ぜんぜん見つからない．これが本当なら，Qualcommだ．

Wi-Fi版は，iFixitの情報からBroadcomと判る．
確かに，GNSSチップのBCM4752はBeiDouをサポートしていない．

【追記4】Todd Humphreysの論文だと，Galaxy S5に搭載された
BroadcomのGNSSチップからcarrier phaseを取得している．

Todd Humphreys, et al., "On the Feasibility of cm-Accurate Positioning via a Smartphone's Antenna and GNSS Chip"

Qualcommでなければダメという訳ではないみたい．
ちなみに，Galaxy S5のteardownをみると，GNSSチップはBCM47531のようだ．

結局，どの端末で何が取得できるのか，情報が少なすぎ．

【追記5】Nexus 9 LETのモデムチップ，これで正解？

androidcentral: Nexus 9 specs

QualcommのMDM9625Mとのこと．しかし，これだけではLTEの
モデムなので，LTE版でBeiDoutが受信できている説明にはならない．

同時期のRFチップを調べてみると，WTR1605あたりがそれらしい気がする．

anandtech: The State of Qualcomm's Modems - WTR1605 and MDM9x25