全球衛星定位系統GPS

全球衛星定位系統GPS自1983年開放民間使用以來,衍伸出許多應用,很多人以為衛星定位需要很複雜的計算,事實上,它靠的是最基礎的物理數學公式:距離=速度×時間。

 由於電子信號的速度與光速相同,所以公式中的「速度」就以每秒約30萬公里計算。

 信號從衛星傳送到地球會有0.06秒的誤差,由於衛星距離地球達20200公里,如此會使定位誤差達超過300公里。故時間誤差除了要在訊號中加入「偽亂碼」使兩方時間一致外,還必須要設立非常精準的時鐘,GPS系統多半以「原子鐘」做為時間基準。

 原子鐘是以特殊原子的震盪頻率作為測量單位,每顆GPS衛星都會攜帶數個銫原子鐘。由於銫原子鐘每140萬年才會出現1秒誤差,用在GPS上才能夠確保計算時間正確,定位才不會出現大幅誤差。

 各國為了降低對美國GPS系統的依賴,紛紛投入衛星定位系統的發展,目前除了GPS,還有歐洲的Galileo系統、俄國的GLONASS系統與中國的「北斗」系統。

 俄國GLONASS系統發展約與GPS同期,但GPS商用市場開始蓬勃之際,俄國正崩解中,也由於GLONASS衛星壽命只有8到10年,比美國GPS衛星平均15年的壽命短,使俄國維護非常不易。1995年時,GLONASS系統已無法全球覆蓋,衛星數更是長期處於10顆以下。近1、2年在大陸的支持下,今年才漸漸恢復到20顆衛星,但由於其採用頻率與GPS不同,加上不穩定因素較多,商用規模一直很小。

 歐洲Galileo系統仍在發展中,原先由歐洲民間企業籌辦,後來因財力無法支持,改由歐盟接手,並加入中國、印度、以色列、摩洛哥、沙烏地阿拉伯和烏克蘭等非歐盟國家等。去年經濟部技術局曾針對Galileo系統舉辦商機說明會,希望透過台法合作會議,讓國內廠商也能參與Galileo系統的發展。目前Galileo系統已發射2顆衛星,預計2013年完成建置。

 中國的北斗系統(CNSS)是將用戶需定位之信號,通過衛星轉發至地面控制中心後,由控制中心解算出位置,再藉衛星轉發給使用端,原理與其他系統不太相同。「北斗系統」現今的5顆衛星僅用於中國及周邊地區導航與軍事用途,籌備中「北斗二代」25顆衛星建構完成,就可覆蓋全球。【取自時報資訊】

GPS(全球衛星定位系統)應用廣泛,但GPS也有失去準頭的時候。為什麼?從GPS衛星發送訊號到地面接收器,距離長達2萬多公里,中間必須穿越對流層、電離層等,還要抵抗太陽輻射或電磁波的干擾,高樓、高山對信號的反射以及軟體設計的好壞等,都會影響GPS定位,進而產生誤差。

 淡江大學運輸管理系副教授張勝雄表示,都會區最常見的就是「多路徑傳送誤差」,這是造成GPS誤差最主要原因之一。當GPS信號到達地球還沒有進到接收器前,有時會被高樓等建築物反彈,當接收器收到主要訊號後,可能還會收到延遲的反彈信號,如果反彈信號太強,GPS系統就會錯判位置。

 遇高樓、高山反彈 易錯判位置

 另外,由於地球是一個赤道直徑大於南北極直徑的「中廣型」稍扁球體,GPS信號傳到地球時,也會因地球的不規則形狀產生誤差。

 亞力通訊研發部經理柳明峰指出,GPS信號在傳送途中,還容易受到各種不同磁場的影響。當GPS信號通過地表上方50至500公里處的電離層時,會因電離層中的離子濃度不同,使信號產生不規則延遲效應。而由氫質子、氦離子等構成的太陽輻射,其磁場也會干擾GPS通信。

 電離層、太陽輻射 也是干擾源

 柳明峰表示,GPS信號是電子信號的一種,當接收器靠近較強電磁波的裝備如基地台、大型電力系統等,會使GPS設備無法搜尋到正確訊號。GPS信號通過對流層時,也會因對流層中水氣、溫度、壓力等不同,產生不同程度的延遲。

 不過,因電離層與對流層產生的誤差,可藉數學模式修正。張勝雄認為,這些誤差對一般使用者影響不大,但如用在監測橋樑、地形變化上,這樣的誤差就事關重要,必須透過更大型的GPS衛星追蹤站來接收信號。

 監測橋樑、地形 需用大追蹤站

 柳明峰表示,在精密測量GPS技術應用中,已可用來觀測電離層、平流層、中氣層等變化,學術界已發表有關地震前電離層變化的論文,未來或許可藉由GPS來預測地震、氣象等訊息。但因大型GPS觀測站密度不足,仍須持續累積記錄才有進一步發展。

 只要需要知道「在哪裡」的東西都可以應用GPS,應用及市場能否擴大的關鍵,繫於開發者的創意。【取自時報資訊】


 

 



  • 留言者: Mandy
  • Email: mandy@jx-intl.com
  • 網址:
  • 日期: 2008-10-10 13:36:34

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  • 留言者: 小豬
  • Email: zxc1478523@yahoo.com.tw
  • 網址:
  • 日期: 2008-10-06 22:09:27

這定位系統跟杰克一樣神奇,不管在哪都感應的到我們在哪裡,現在的科技真是太發達了       國204 3


 







  • 留言者: 帥哥
  • Email:
  • 網址:
  • 日期: 2008-10-02 21:21:23

           現在我們人類的文明愈來愈進步,工商業以及科技都非常發達,並且研究出許多事物,不斷研發新的東西。


                                                                                               j205  37


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