GPS可提供『導航定位』及『精密定位』等問題 - 汽車

By Jacob
at 2008-05-28T00:00

Table of Contents

在使用GPS 衛星定位中：
GPS 可提供『導航定位』及『精密定位』之應用，請說明二種定位方式之特點、使用之GPS 訊號型式與距離量測解析度之關係？何謂GPS 觀測之DOP（Dilution of Precision）值？其意義為何？請說明其與定位精度之關係？
我需要詳細解答!
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By Hedy
at 2008-05-31T08:33

GPS 所使用的精度可分為標準定位精度(SPS)及精密定位精度(PPS)二種:
1.標準定位精度(Standard Position System，簡稱SPS) ：SPS是最常見的定位系統,其水平方向精確度約為30公尺,SPS需經過選擇性效益(Selective Availability,SA)處理程序,就是會將衛星訊號的位置或時間資料重新處理,在加入了隨機變動參數後誤差會加大,因此其精確度不會高於SA的誤差值。SA-SPS的精確度水平值100公尺,垂直為156公尺,時間為10億分之340秒,適合提供現在的一般性商業應用,如汽車導航系統等。使用C/A碼來定位觀測，通常可達100m之內的誤差，這是在SA(Selective Availability)開啟狀態之下，當SA關閉時，此差可降至30m左右，這是由於自然界中存在著許多差的因素,為了提高GPS的精度，我們可利用差分定位(Differential GPS)技術來做校正，通常精度可到2m至5m左右，甚至可達到次米級單位的程度。
2.精密定位精度(Precis Position System，簡稱PPS) ：PS系統則採用鎖碼訊號,定位精確度水平值為20公尺,垂直為27.7公尺,時間為10億分之200秒。由於PPS為銷碼系統,因此不會被加入SA碼干擾,事實上,PPS亦僅提供給軍事單位與政府使用,為確保軍事安全,美國國防部更會在一般民用GPS加入SA亂碼稍加干擾,以確保各項政府與軍事機密的安定性。要達到PPS的精密定位精度，則必須使用P(Y)碼才可達到，一般而言，PPS在水平方向通常可達到15m左右的精度,在垂直方向可達25m的精度，但由於P(Y)碼取得不易，因此，目前要做精度定位觀測，大多數使用者仍以C/A碼配合DGPS來使用。
http://ykuo.ncue.edu.tw/report/034-GPS.doc

GPS衛星離地面距離的量測
GPS衛星離地面距離的量測可透過二種方式計算，一為虛擬距離（pseudo range）量測，一為載波相位（carrier phase）量測,茲扼要敘述如下：
A、虛擬距離量測
前面述及GPS衛星上裝置有非常精準的原子鐘，其上之振盪器（oscillator）產生之頻率藉由無線電波（radio wave）以光速（186,000哩/秒，3108公尺/秒）傳送到地面，地面接收器（receiver）雖無類似GPS衛星上所具備的精準原子鐘，但多數的接收器皆能量測達十億分之一秒的準確度，於是接收器便同步的在同一時間產生同樣的碼，接收器接收到GPS衛星的訊號後往前推，加以比對即可比對出相同的碼為多久前產生，而此段時間延遲即為GPS衛星無線電波傳達到地面所需的時間（如圖7），此時間差與光速的相乘積即為GPS衛星與地面接收器間的距離，亦稱虛擬距離。
B、載波相位量測
利用載波相位量測GPS衛星離地面的距離，其原理亦同虛擬距離之量測，亦即GPS衛星本身廣播之載波相位與接收器所產生之相位間的差值（如圖8），此差值與載波波長之相乘積即得距離量。
何謂GPS 觀測之DOP（Dilution of Precision）值？其意義為何？請說明其與定位精度之關係？
在實際應用上常用DOP因子（dilution of precision）來描述衛星之幾何分布量測精度所造成之影響，其精度以下式表之(Leick,1990)
: σ=DOP▞
σ ：觀測精度標準偏差
▞ ：虛擬距離觀測量之標準偏差
DOP：精度稀釋因子
而DOP依描述對象之不同，有下述種類：
式中
t:time ; c:光速
n:northing ; e:easting ; h:height
u,v,w：笛卡爾座標(Cartesian coordinates)
為期能得到良好的測量精度，DOP值在1~3時定位精度良好，若大於10時表示幾何精度不良，應暫時停止定位作業，一般市售之GPS接收器手冊中即會標明各DOP值之門檻值，並建議使用者遵行。
http://www.revenge.com.tw/big5/gps.html
2008-05-29 11:23:49 補充：
全球衛星定位系統基本原理
GPS之原理，是以衛星為已知控制(參考)點來進行地面上的三角交會測量 (空間後方交會)，並增加一些技術細節的設計，使得測距的處理更簡易且準確(如圖4)。
2008-05-29 11:24:15 補充：
GPS衛星在太空軌道上運行，使用者持接收器，位於某一位置開始接收衛星訊號，當收到第一顆GPS衛星訊號時，假設已知該顆衛星離使用者的距離（如圖4a為11,000miles），則使用者所在之位置必落於以衛星距離為半徑的球體上（如圖4a，箭頭所指處），繼續接收第二顆GPS衛星訊號時，使用者位置則落於兩球體交集的範圍內（如圖4b，箭頭所指處），繼續接收第三顆GPS衛星訊號時，則使用者位置已縮小至三球體交集的二點上，（如圖4c，箭頭所指處）,因此當繼續接收第四顆GPS衛星訊號時即可定出使用者確切的所在位置。
2008-05-29 11:24:42 補充：
http://www.revenge.com.tw/big5/gps.html

By Blanche
at 2008-06-01T23:08

看看別人怎麼做吧
TS77.CC

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