# Android-PSINSToolbox

**Repository Path**: robertwang-INS/android-psinstoolbox

## Basic Information

- **Project Name**: Android-PSINSToolbox
- **Description**: Android手机采集IMU数据后，用严老师的PSNS工具箱(http://www.psins.org.cn/kydm)完成组合导航或者航姿解算。
虽然手机中的IMU精度较低，但是还是可以用手机平台实现完整的组合导航解算功能。对于组合导航算法、MEMS航姿算法学习有一定帮助。
- **Primary Language**: Java
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: https://zhuanlan.zhihu.com/p/401588028
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 20
- **Created**: 2023-12-02
- **Last Updated**: 2023-12-02

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Android-PSINSToolbox 2.0  （Alpha）

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# 包括伪距数据的传感器数据采集Service已经完成
## IMU、磁场、气压数据
这几个传感器的采样率比较高，之前是把所有的数据采集、预处理和保存都放到MainActivity中，所以有时候会丢失数据，时间戳也有问题。现在用SensorsService实现这几个100Hz的传感器数据采集。

<img src='https://pic1.imgdb.cn/item/64721e73f024cca1737f5bfd.jpg' width='500dp'>

新版本数据保存时，会在最后两列放上GNSS周秒数据，用于和GNSS数据作时间对齐。

## GNSS数据
GNSS数据和伪距数据采样率低，之前采集GNSS定位数据保存是没有问题的。这一次更改了GNSS数据格式，新格式为：
| Vel-E | Vel-N | Vel-U | Pos-E | Pos-N | Pos-U | Vel-Err | Pos-Err | Week | Second |

Android的GNSS接口提供的时间为Unix时间，所以需要自己转换成周秒。
```java
long unixsec = location.getTime()/1000 - UnixSecErr + LeapSecond;
gnssdata[0] = (double) ((int) unixsec/604800);                // 周
gnssdata[1] = (double) unixsec%604800;                      // 秒
```


## 伪距数据
根据谷歌的说法，大多数设备都可以提供原始测量数据，但是实际操作起来相关的资料很少。开发者网站的指南也比较简单，提供的各种工具倒是非常多，可以下载GNSS Logger App测试和采数，同时提供了丰富的Matlab程序用于数据处理和分析。
> 大多数在 2016 年或之后生产并且搭载 Android 7.0 或更高版本的设备都可以提供 GNSS 数据。
根据设备的不同，GNSS 原始测量数据可以包含以下全部或部分数据：
- 伪距和伪距率。
- 导航消息。
- 累计变化量或载波。
- 硬件 (HW) 时钟。

手机采集到的伪距数据（室内靠窗测试，不够稳定）

<img src='https://pic1.imgdb.cn/item/64721e87f024cca1737f71f8.jpg' width='500dp'>

卫星序号四大系统120颗导航卫星的排序。


---
<font color="red" size="4">1 加入了一个Android Studio工程压缩包，方便在次基础上作二次开发。</font>

<font color="red" size="4">2 这个工程也是根据我上传的源代码新建的，花上10分钟就能配置好，中间也没有什么特殊的问题，只需要导入源码后根据提示修改包名就可以了。C++代码需要右键工程通过"Add C++ Module"进行添加。</font>

<font color="red" size="4">3 正如介绍中所说，这个代码写的比较随意，写的时候完全没有进行设计与优化，很多功能都是一边学习一边调试，如果有一定的Android开发或者面向对象编程基础，还是建议仅仅把源码作为参考，不要让其中的缺点限制后续开发。</font>

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## 介绍
<img src='https://images.gitee.com/uploads/images/2021/0916/185829_1dcf77d6_8748713.png' width='500dp'>

项目可实现Android设备上运动传感器以及GNSS数据读取，整理数据后使用PSINS Toolbox(C++)版本实现实时组合导航解算。虽然智能手机中的传感器精度较低，很难实现精确定位解算，获取有意义的导航结果，但是获取传感器数据较为容易，可以作为学习Android开发、IMU等传感器数据采集与处理，和PSINS工具箱学习的简单应用实例。
这一版本没有进行程序设计规划，在项目进行时，一直是想到什么就写什么，所以程序结构比较乱，代码没有精简优化，可读性不强。如有改进意见可以留言评论。

## 软件架构
<img src='https://images.gitee.com/uploads/images/2021/0921/145215_43c4b9da_8748713.png' width='800dp'>  
程序主要功能都在MainActivity中实现，创建时就完成所有控件的初始化、为传感器和GNSS注册监听器。消息处理主要更新数据显示，在不同传感器更新后按照设置的间隔刷新数据显示内容。

手机中IMU的传感器精度较低，在获取数据后首先按固定时间进行数据平滑，然后再进行低通滤波，将滤波后的结果作为导航解算的输入值。

## 安装教程
直接下载网页右侧发行版安装，App需要获取定位权限，并保证手机定位打开，否则会可能出现闪退
部分手机可能存在没有IMU数据的情况

## 使用说明
### （1）二次开发说明
MainActivity中的IMUdataTask定时完成传感器数据平滑与异常值隔离，并根据导航状态进行解算。  
MainActivity的最后几行是PSINS工具箱（C++）的函数接口，分别实现航姿算法初始化、航姿解算更新、KFApp初始化、KF参数设置、KF时间更新、KF量测更新。如有需要可以在native-lib.cpp中修改以上函数的实例。
### （2）数据更新
程序启动后会自动开始接收手机运动传感器数据，包括IMU、磁场强度、气压传感器和GNSS。所以手机需要打开系统精确位置开关，同时授权应用位置获取、文件读取等权限。由于手机硬件差异和厂商设置的不同，部分手机会读取不到IMU传感器数据，开发平台是小米10系列，所以小米手机使用应当没什么问题。
### （3）功能按键
底部有7个按键，但是因为是在程序调试过程中临时加上的，所以使用逻辑有些混乱。  
[**KF参数设置**]  
根据使用情况调整KF参数，或回复成默认参数；  
[**开始航姿解算**]  
利用角速度、加速度和磁场数据进行航姿解算，得到的姿态作为组合导航的初始姿态角；  
[**组合导航**]  
完成KF初始化，进行KF组合导航；  
[**保存数据**]  
保存传感器数据、导航数据与KF状态与协方差数据，组合导航开始后自动进行数据保存；  
[**关于应用**]  
显示应用说明、数据保存格式等；  
[**打开文件**]  
使用系统文件管理器，打开保存的数据（*Android11及以上版本无法打开，待优化*）；  
[**微信分享**]  
调用微信分享API发送数据（*旧的函数无法使用，尚未完成*）。  


## 测试结果
|         机型      |测试结果|
|-------------------|-----|
|xiaomi 10 pro      |正常 |
|xiaomi 10          |正常 |
|xiaomi mix2s       |正常 |
|xiaomi 6           |正常 |
|Honor              |正常 |

## 参与贡献
杨小康  Android程序开发  
杨  浩  软件测试