全球定位系统GPS课件

全球定位衛星系統全球定位衛星系統老師：劉文雄全球定位衛星系統老師：劉文雄全球定位系統（全球定位系統（GPS）n n前身為海軍導航衛星系統，該系統使得研發部門對衛星定位取得了初步的經驗，並驗證了由衛星系統進行定位的可行性，為GPS系統的研製埋下了鋪墊。n n目前擁有24顆GPS衛星，最少只需其中4顆衛星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度。全球定位系統（GPS）前身為海軍導航衛星系統，該系統使得位於軌道中的GPS衛星，圖片來自NASA在測試架上的GPS衛星，圖片來自維基百科位於軌道中的GPS衛星，圖片來自NASA在測試架上的GPS衛GPS架構分為三大部份架構分為三大部份傳送用戶端所需導航資料GPS 主控中心地面天線傳回資訊監控站-關島-夏威夷-阿拉斯加-溫登堡空軍基地-加州太空部份GPS架構分為三大部份傳送用戶端所需導航資料GPS 主控中心GPS的六大特點的六大特點n n全天候，不受任何天氣的影響n n全球覆蓋（高達98%）n n三維定點定速定時高精度n n快速、省時、高效率n n應用廣泛、多功能n n可移動定位GPS的六大特點全天候，不受任何天氣的影響影響影響GPS訊號接收之因素訊號接收之因素n n 全球定位衛星GPS因為其接收方便，定位精確度高，目前已被廣泛使用於導航及測量等方面。影響GPS接收訊號的因素而造成誤差，其來源可以歸納成三個方面。n n選擇性使用n n多路徑效應n n週波差 影響GPS訊號接收之因素 全球定位衛星GPS因為選擇性使用選擇性使用 Selective Availability n n美國國防部執行，這個功能可以設定將衛星訊號辨識的抽樣錯誤率提高，導致地形地物的精確度降低到100公尺以上，以避免作為巡弋飛彈的精確導引之用。n n前美國柯林頓總統在2000年5月1日宣布全面解除GPS衛星訊號的選擇性干擾 選擇性使用 Selective Availability 美多路徑效應多路徑效應 Multi-path effect n nGPS接收機於車內、接近於高建物或隆起之高地，皆造成衛星訊號阻擋n n接收到的衛星數目減少，接收機周邊越多阻礙物時，接收機就越難定位。多路徑效應 Multi-path effect 週波差週波差 Cycle slips n n衛星訊號傳送過程中，因外界干擾導致訊號中斷，因而無法持續作相位追蹤。此時，整數週波值將會產生不連續的現象，影響相位觀測測距。n n經由解出並補足其不連續的整數週波值，或以相位差方式消除其影響。週波差 Cycle slips 衛星訊號傳送過程中，因外界干GPS之導航定位基本原理之導航定位基本原理n nGPS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，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。GPS衛星離地面距離的量測可透過二種方式計算 n n虛擬距離量測虛擬距離量測n n載波相位量測載波相位量測GPS之導航定位基本原理GPS之原理，是以衛星為已知控制(參虛擬距離量測虛擬距離量測n nGPS衛星其上之振盪器產生之頻率藉由無線電波以光速傳送到地面，接收器接收到GPS衛星的訊號後往前推，即可比對出相同的訊號為多久前產生。n n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。虛擬距離量測GPS衛星其上之振盪器產生之頻率藉由無線電波以光載波相位量測載波相位量測n n 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對位置與接收器所產生之相對位置間的差值，此差值與載波波長之相乘積即得距離量。載波相位量測 利用載波相位量測GPS衛星離地面的距離，其原理地球質量中心 地球質量中心 XZYPNbaXZYPNba台灣地區台灣地區GPS接收狀況接收狀況n n全球定位衛星軌道分布與傾角，對於地球上的任何一個經緯度不同的區域，在不同時間下接收到全球定位衛星訊號的可用性有相當大的差異，但在飛航條件下，各地區進行研發區域擴增系統。n n課本7-17頁725頁的圖顯示可用性結果 台灣地區GPS接收狀況全球定位衛星軌道分布與傾角，對於地球上GPS的應用的應用美國ITAn n一九九八年全球GPS在各類產品銷售依序為汽車衛星導航系統、消費性產品、位置定位、追蹤、原廠委託代工、航空、軍事。n n前四大項與一般大眾日常生活有關，佔了83.4，到西元二00三年更高達89.1。GPS的應用美國ITA全民全民GPS時代時代 n nCASIO Pathfinder PAT1GP-1 n nGARMIN NavTalk全民GPS時代 CASIO Pathfinder PAT1G