机器人减速机壳体加工精度要求的四大核心维度分析
2026/7/22 5:45:00
Android GNSS数据采集入门：GNSSLogger完整配置指南
本文内容基于以下SPIE会议论文：
Zixia Shang, “Off-line Data Processing Based on GNSSLOGGER, GNSS System Positioning Data Quality and Accuracy Analysis,” Fourth International Conference on Geology, Mapping, and Remote Sensing (ICGMRS 2023), Wuhan, China, 14-16 April 2023. Proceedings of SPIE, Vol. 12978. DOI: 10.1117/12.3019575
该论文收录于SPIE数字图书馆，分类号：TB96-53，馆藏号：019638/TB96-53/6:V.12978。论文实验数据已上传至GitHub：https://github.com/ZixiaShang/GNSSLOGGER-Data-8
一、为什么要用GNSSLogger？
全球导航卫星系统（GNSS）已经发展成为多系统同时运行的格局，包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗卫星导航系统（BDS）以及欧洲的Galileo。目前，全球共有70-80颗可供GNSS使用的在轨卫星。对于导航和定位来说，数据质量至关重要，它直接决定了GNSS卫星导航定位的精度和可靠性。然而，数据质量会受到外部观测环境、接收器质量以及卫星健康状况等多重因素的影响。
自2016年Google I/O大会宣布Android系统支持获取原始GNSS观测数据以来，移动端高精度定位研究迎来了爆发式增长。GNSSLogger正是Google官方推出的数据采集工具，它可以帮助用户获取原始GNSS测量值、GnssStatus、NMEA数据、导航消息以及RINEX日志。
GNSSLogger的核心功能：
- 记录原始GNSS测量数据（Raw GNSS Measurements）
- 记录GnssStatus（卫星状态信息）
- 记录NMEA语句（标准导航数据格式）
- 记录导航消息（Navigation Messages）
- 记录传感器数据（加速度计、陀螺仪等）
- 生成RINEX格式日志
GNSSLogger可用于手机和手表，是GNSS研究者和开发者最基础、最权威的数据采集工具。
二、设备兼容性：你的手机能用吗？
2.1 Android版本要求
根据Android官方文档：
| Android版本 | 原始GNSS测量支持 |
|---|---|
| Android 10（API 29）及以上 | 必须支持 |
| Android 9（API 28）及以下 | 硬件年份2016年或更新的设备必须支持 |
目前，超过90%的现有Android手机都具有原始测量数据能力。
2.2 支持的测量字段
不同设备的GNSS芯片组不同，支持的字段也有所差异：
- 伪距和伪距率（Pseudorange and pseudorange rate）
- 导航消息（Navigation messages）
- 自动增益控制器（AGC）值
- 累计变化量（ADR）/ 载波相位
- 多频段支持：Pixel、Motorola、Samsung、Xiaomi、OnePlus等厂商的大多数旗舰手机已支持L1和L5频段
⚠️ 特别注意：如果您的设备始终报告可用ADR为0，即使在停车状态下且已停用占空比也是如此，则表明您的设备不支持可用于高精度GNSS的载波相位测量。
三、GNSSLogger的安装方式
方式一：从Google Play安装（推荐）
这是最简单快捷的方式。直接在Google Play搜索“GnssLogger”即可安装。
应用由Google官方开发，支持：
- 控制各种数据记录，如原始GNSS测量、GnssStatus、NMEA、导航消息等
- 将GNSS和传感器数据记录为CSV和RINEX文件
方式二：从源码构建（适用于开发者）
如果你需要修改源码或进行二次开发，可以从GitHub获取源码。
详细步骤：
- 安装Android Studio（如果尚未安装）
- 克隆项目代码：
gitclone https://github.com/google/gps-measurement-tools.git - 打开项目：在Android Studio中，选择
File -> Open，定位到下载的仓库中的GNSSLogger目录 - 等待Gradle同步完成
- 构建项目：点击顶部面板的
Build选项卡，选择Rebuild Project - 连接手机：确保手机已开启开发者模式和USB调试，并显示在Android Studio的设备列表中
- 运行应用：点击
Run选项卡 ->Run App
四、GNSSLogger的配置与使用
4.1 首页（Home Tab）配置
打开GNSSLogger应用后，在“Home”标签页中可以看到多种数据记录开关：
| 开关选项 | 说明 | 论文中的使用 |
|---|---|---|
| Fix | 记录定位解算结果（含FLP/GPS/NLP） | ✅ 开启 |
| Raw | 记录原始GNSS测量值（伪距、载波相位等） | ✅ 开启 |
| NMEA | 记录NMEA语句 | 按需开启 |
| Rinex | 记录RINEX格式数据 | 按需开启 |
| GnssStatus | 记录卫星状态信息 | 按需开启 |
| Sensors | 记录加速度计、陀螺仪等传感器数据 | 按需开启 |
论文中的配置：论文《Off-line Data Processing Based on GNSSLOGGER》使用GNSSLoggerv3.0.5.6进行数据采集。
4.2 Settings Tab 关键设置
在开始记录之前，建议进行以下设置：
- 开启“Screen Always ON”：防止屏幕熄灭后应用被系统休眠，导致数据记录中断
- 开启“Location”权限：这是获取GNSS数据的前提
- 开启“Measurement”开关：启用GNSS测量功能
4.3 开始记录数据
Step 1：开启权限
在手机设置中为GNSSLogger授予位置权限。
Step 2：等待卫星可用
在Settings Tab中开启“Location”和“Measurement”开关后，等待显示“GNSS Measurement are Available”。该提示在4颗以上卫星可用时才会显示。
Step 3：开始记录
点击“Start Log”按钮，应用开始记录数据。论文中的实验在晴朗天气的下午进行数据采集，以尽量减少“雨衰”对卫星信号的影响。
Step 4：停止并导出
完成数据采集后，点击“Stop Log”停止记录。
4.4 日志文件位置
日志文件保存在手机的内部存储中：
/Android/data/com.google.android.apps.location.gps.gnsslogger/files/gnss_log/如果需要将文件导出到电脑进行分析，可以通过USB连接手机后复制该目录下的文件。
五、日志文件格式详解
5.1 行前缀（Row Prefixes）
GNSSLogger输出的每一行都以特定的字符串前缀标识数据类型：
| 前缀 | 数据类型 | 说明 |
|---|---|---|
Raw | 原始GNSS测量数据 | 伪距、载波相位、多普勒、C/No等 |
Fix | 定位解算结果 | 经纬度、高度、速度、精度等 |
Nav | 导航消息 | 卫星导航电文 |
NMEA | NMEA语句 | 标准导航数据格式 |
Accel/UncalAccel | 加速度计数据 | m/s² |
Gyro/UncalGyro | 陀螺仪数据 | rad/s |
5.2 Fix 行格式（重点）
Fix行是后续MATLAB数据分析中最常处理的数据类型，包含17个CSV字段：
Fix,Provider,Lat,Lon,Alt,Speed,Accuracy,Bearing,UnixTimeMs,...各字段含义：
| 列号 | 字段 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | Fix | 固定标识符 |
| 2 | Provider | 定位提供者：FLP/GPS/NLP |
| 3 | Lat | 纬度（度） |
| 4 | Lon | 经度（度） |
| 5 | Alt | 海拔高度（米） |
| 6 | Speed | 速度（米/秒） |
| 7 | Accuracy | 定位精度（米） |
三种Provider的区别：
| Provider | 全称 | 数据来源 |
|---|---|---|
| GPS | GNSS Location Provider | 纯GNSS卫星定位 |
| NLP | Network Location Provider | 基站和Wi-Fi接入点定位 |
| FLP | Fused Location Provider | 多GNSS数据 + NLP融合定位 |
论文研究表明，融合系统（FLP）的稳定性、刚性和精度远优于单一GNSS系统（GPS）。
5.3 Raw 行格式
Raw行记录的是最原始的GNSS观测数据：
- 伪距（Pseudorange）
- 载波相位（Carrier Phase / ADR）
- 多普勒频移（Doppler）
- 载波噪声密度（C/No）
这些数据是进行高精度定位分析的基础。
六、GNSSLogger v3.1 测量屏幕详解（进阶）
借助GNSSLogger v3.1，用户可以在测量屏幕上实时查看和分析原始GNSS数据。
6.1 顶部卡片：GNSS时钟与硬件状态
左上角：显示GNSS时钟数据（对应GnssClock类）
- 当前GNSS时间
- 时钟偏差等信息
右上角：显示GNSS硬件（HW）中断次数（来自GnssClock.getHardwareClockDiscontinuityCount()）
- 当此计数器递增时，表示GNSS信号的连续观测中断了
- 这有助于判断是否启用了占空比周期性调制（一种省电模式）
- 占空比调制开启时，GNSS信号接收会周期性中断，影响高精度定位
6.2 中部卡片：测量结果汇总
“# 有效的测量”：测量结果被视为有效需要满足的条件：
- 必须在
GnssMeasurement.getState()中设置STATE_CODE_LOCK（码锁定） - 并且设置
STATE_TOW_KNOWN（周内时已知）或STATE_TOW_DECODED（周内时已解码）
“# 可用的累积差值范围（ADR）”：ADR（载波相位）被视为可用于定位的条件：
- 必须设置
ADR_STATE_VALID标志 - 不能设置
ADR_STATE_RESET（重置）或ADR_STATE_CYCLE_SLIP（周跳）
6.3 底部卡片：单个卫星测量值
底部卡片中，每一行代表一个单独的GnssMeasurement（一颗卫星的一个信号）：
代码类型列：使用RINEX 4.01中定义的代码类型显示GNSS信号的确切类型
- 例如，GPS L1信号的代码类型为“C”，表示L1 C/A码
- GPS L5信号将具有“Q”代码类型
Rx SV Time (ns)列：如果测量结果有效，文本显示为绿色
状态列：显示GnssMeasurement.getState()字段中设置的按位标志的人类可读版本，有效时也显示为绿色
七、数据采集实操建议
基于论文的实践经验，以下是数据采集的关键建议：
| 建议 | 说明 |
|---|---|
| 选择晴朗天气 | 减少“雨衰”对卫星信号的影响 |
| 选择开阔环境 | 避免建筑物群遮挡卫星信号 |
| 保持屏幕常亮 | 在Settings中开启“Screen Always ON” |
| 保证设备电量 | 长时间记录会消耗较多电量 |
| 固定设备位置 | 如需高精度对比，建议使用三脚架固定手机 |
| 多设备对比 | 不同厂商的GNSS芯片性能差异显著 |
论文中使用的实验设备：
- Xiaomi 22041216C
- Xiaomi M2007J17C
- HUAWEI DBY-W09
八、常见问题与解决方案
| 问题 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 手机不支持原始GNSS | Android版本过低或硬件太旧 | 检查Android版本≥7.0，确认硬件年份≥2016 |
| 日志文件为空 | 未开启Location或Measurement权限 | 检查权限设置，等待“GNSS Measurement are Available”提示 |
| ADR始终为0 | 设备不支持载波相位测量 | 检查设备是否在支持列表中 |
| 信号质量差 | 处于建筑物密集区域 | 选择开阔环境采集数据 |
| 不同设备结果差异大 | GNSS芯片组不同 | 了解设备具体的GNSS能力 |
九、下一步预告
本文是“GNSS数据采集、处理与可视化全流程”系列的第一篇。在后续文章中，我们将：
- 第二篇：使用GNSSAnalysis和MATLAB对采集的数据进行质量分析
- 第三篇：使用MATLAB读取和筛选GNSSLogger的Fix数据
- 第四篇：基于速度进行分段彩色轨迹绘制
- 第五篇：对比单系统与多系统融合的定位精度
- 第六篇：全流程复盘与工程化建议
十、参考资料
- GNSS 原始测量数据 | Android Developers
- 使用 GnssLogger 分析原始测量数据 | Android Developers
- GPS Measurement Tools GitHub仓库
- 论文实验数据：https://github.com/ZixiaShang/GNSSLOGGER-Data-8
📌 系列文章索引：
- 第一篇：Android GNSS数据采集入门：GNSSLogger完整配置指南（本文）
- 第二篇：GNSS数据解析与质量分析：从GNSSAnalysis到MATLAB
- 第三篇：MATLAB读取GNSSLogger数据：Fix记录筛选与提取实战
- 第四篇：MATLAB地理轨迹可视化：基于速度的分段彩色地图绘制
- 第五篇：多GNSS系统定位对比：单系统与融合系统精度分析
- 第六篇：GNSS数据处理全流程复盘：从手机到地图的完整链路