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研究生: 劉坤賦
Kun-fu Liu
論文名稱: GPS信號品質量測與分析
Measurement and Analysis of GPS Signal Quality
指導教授: 高維文
Wei-Wen Kao
陳漢宗
Hann-Tzong Chern
口試委員: 卓大靖
Dah-jing Jwo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 位置精度全球定位系統遮蔽效應多路徑效應信號可信度
外文關鍵詞: GPS, positioning accuracy, shadowing, multipath, reliability and quality of the GPS fixes
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  • 近年來由於全球定位系統(GPS)快速的發展與技術的成熟,已廣泛地應用在導航定位系統上。一般大眾在使用定位系統裝置時,從螢幕地圖中可知道身在何處,但卻往往不清楚定位的精度為何。在本論文研究中,利用一般GPS接收器的標準輸出格式-NMEA資料來達成位置精度的判斷,以提供信號品質的資訊給使用者及其它接收端。我們使用加速儀與電子羅盤來分別對GPS計算的載具速度(SOG)、角度(COG)進行比對,並根據環境產生的遮蔽效應與多路徑效應,找出GPS信號的特性。其中較顯著的四項因子:仰角40度以上衛星的C/No平均值、SOG穩定度、COG解出之向心加速度以及PDOP值。最後我們提出利用模糊邏輯法的演算法完成GPS信號可信度的判斷。


    With the rapid development and maturity in technology, Global Positioning System (GPS) has been widely used in navigation and positioning systems. One issue in GPS positioning is the lack of positioning accuracy information and people may use the GPS fix without any idea of its quality. In this thesis, the standard GPS NMEA output format is being used to determine the accuracy of the positioning and the information can then be provided to other applications or users. The Speed over Ground (SOG) and Course over Ground (COG) measured by the GPS are compared with the outputs from an accelerometer and a compass respectively. Based on the compared results, the characteristics of the GPS under the influence of the shadowing and multi-path effects of the environment are investigated. Four most important factors, including the average C/No values of the satellites with an elevation angle which is more than 40 degrees, the stability of SOG, the centripetal acceleration derived from COG and Position Dilution of Precision (PDOP) can be used to describe the GPS characteristics in these environments. Finally, a Fuzzy Logic based algorithm is proposed to determine the reliability and quality of the GPS fixes.

    摘要I AbstractII 致謝III 目錄IV 圖索引VIII 第一章 序論1 1.1前言1 1.2文獻回顧1 1.3研究動機與方法3 1.4論文架構3 第二章 GPS系統原理與架構5 2.1全球定位系統5 2.2GPS衛星信號6 2.3GPS的誤差分析8 2.4GPS的信號品質10 2.5GPS接收機架構13 2.6遮蔽效應對衛星定位精度之影響14 2.6.1衛星幾何分佈影響14 2.6.2衛星觀測量的遮蔽17 2.7多路徑效應對GPS接收儀的影響18 2.8GPS接收儀輸出資訊19 第三章 慣性導航定位系統20 3.1定位系統平台20 3.2感測器工作原理22 3.2.1電子羅盤(Compass)22 3.2.2加速儀(Accelerometer)28 3.3二維平面車輛運動分析30 3.4感測器誤差分析32 3.4.1感測器誤差模型分析33 3.4.2感測器靜態誤差分析34 第四章 模糊理論概念37 4.1模糊邏輯(Fuzzy Logic)理論簡介37 4.2模糊系統架構38 4.3模糊綜合評判39 第五章 實驗結果與分析41 5.1實驗設備與架構41 5.2感測器適應性校準實驗42 5.2.1加速儀適應性校準實驗43 5.2.2 電子羅盤正規化校準實驗46 5.3GPS空曠區實驗47 5.3.1GPS空曠區靜態實收實驗47 5.3.2GPS空曠區動態實收實驗49 5.4GPS遮蔽環境實驗52 5.4.1 GPS遮蔽區(一)動態實收實驗52 5.4.2 GPS遮蔽區(一)靜態實收實驗56 5.4.3GPS遮蔽區(二)動態實收實驗57 5.4.4GPS遮蔽區(二)靜態實收實驗61 5.4.5車輛運動限制實驗63 5.5應用模糊理論於GPS信號可信度判斷65 5.5.1建立GPS信號可信度模糊規則65 5.5.2GPS信號可信度套用模糊規則之結果68 5.6結語71 第六章 結論與建議72 6.1結論72 6.2建議73 6.3未來展望74 參考文獻75 作者簡介77

    【1】SiRF NMEA Reference Manual ,2005
    【2】SAMSUNG,“S3C2412 Data Sheet”,2006.
    【3】KIONIX,“KXP74-1050 Data Sheet”,2006.
    【4】AKM,“AKM-8970N Data Sheet”,2006.
    【5】Garin, L. and Rousseau, J.M., “Enhanced Strobe Correlator Mulitipath Rejection for Code & Carrier”,ION GPS’97, Kansas City,1997
    【6】L.Weil, “GPS Multipath Mitigation by Means of Correlator Reference Waveform Design”, Proceedings of the Insitute of Navigation National Technical Meeting,UNITED STATES 1997.
    【7】M.S.Braasch,A.J.Van Dierendonck, “GPS Receiver Architectures and Measurements”, Proceedings of the IEEE, Vol.87, No.1, January 1999
    【8】Robers, G. W., Meng, X.,Dodson,A. H. and Cosser, E., “Multipath Mitigation for Bridge Deformation Monitoring”, Journal of Global Positioning System, Vol.1, No.1,2002
    【9】Xin Ma, Salah Sukkarieh, Jong-Hyuk Kim, “Vehicle Model Aided Inertial navigation”, Proceedings of the IEEE, Vol.2, pp 1004-1009, October 2003.
    【10】G.Dissanayake, S.Sukkarieh, E.Nebot, H.Durrant-Whytr,“The Aiding of a Low-Cost Strapdown Inertial Measurement Unit Using Vehicle Model Constraints for Land Vehicle Applications”, IEEE Transactions on Robotics and Automotor, Vol.17, No.5, October 2001.
    【11】W.W. Kao, C.L. Tsai,“Adaptive and Learning Calibration of Magnetic Compass”,Journal of Measurement Science and Mathematics and Computation.,Vol.17, No11, pp. 3073-3082, November 2006

    【12】高維文(1995),地面車輛定位及導航系統,行政院國科會專題研究計劃,台灣工業技術學院機械系,台北。
    【13】姜嘉瑞(1997),GPS與INS整合之三為定位系統研究,碩士論文,台灣工業技術學院機械工程技術研究所,台北。
    【14】曾清涼、儲慶美(1999),GPS衛星測量原理與應用,國立成功大學衛星資訊研究中心。
    【15】朱明亮(2000),應用GPS觀測雜訊比指標作基線向量品質管制,碩士論文,國防大學中正理工學院軍事工程研究所,桃園。
    【16】黃俊凱(2005),微機電感測器於地面車輛定位系統之應用,碩士論文,台灣科技大學機械工程研究所,台北。
    【17】黃良吉(2006),GPS與感測器整合於三維地面車輛定位之應用,碩士論文,台灣科技大學機械工程研究所,台北。
    【18】安守中,GPS全球衛星定位系統入門,全華科技圖書,ISBN 957-21-3701-8,台北,2003。
    【19】莊智清、黃國興,e-navigation電子導航,全華科技圖書,ISBN 957-21-3154-0,台北,2003。
    【20】研勤科技股份有限公司,“PaPaGo電子地圖”,2006

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