GPS 系統雜談

lifaung

原文由 jason204 於 2007-3-30 18:23 發表
GPS的基本定位原理是利用GPS接收儀接收GPS衛星發射的L頻段無線電訊號(基本頻率：10.23Mhz、L1：1575.42MHz、L2；1227.60)，經由接收儀解碼後,解調為電碼及載波相位二種不同型式及不同精度等級的觀測量，因GP ...

1.公分級,目前即時解碼還是做不到(信號會飄動,甚至跟隨天氣狀況而變動),即使是相對定位也是<=實際上,相對定位也有其極限,理想狀況下可能可以到公分級,不過那很虛無飄渺(就像某些廠商的標稱值一樣,你可能一輩子都達不到那數據)
2.GPS會有時間差,需要用第四衛星校正,負責任的廠商不會搞個三衛星就可以定位的系統<=誤差會"非常大"
3.陀螺儀應該是"非常準確"的東西,當然,廉價粗糙品不算在內

lifaung

陀螺儀,小弟在實驗室裡面玩過的是氣浮式,實際上,只要機械精度夠高,其準度是相當正確的
(準確到你可以從美國丟核彈丟到大陸去,而且保證在誤差範圍內)

GPS本身要在特定條件下達到某精度其實不能做準,因為實際上,影響的問題更多,那些實際的經驗往往可以讓這些"實驗室結果"幹到翻
(天空中的雲霧/附近的高架橋梁/河流/湖面/水泥地/高樓群等等,都會影響其精度)
需要特定條件才能達成的,其實,EDM更容易藉由特定條件達成數十公里誤差僅公厘的精度(比起所謂的公分級,這個更準唷)

短距離內,GPS的精度很難與EDM全測站匹敵
GPS測量前必須經過計算當日的衛星分布,再來決定哪個時段進行測量,測時為90分鐘以上,必須以多點同時測量(5點以上)並進行網格計算降低誤差
才有機會達到公分級的精度(實際上高程不準,這裡指的是2D精度)
GPS的主要應用僅在"作出主測站點",之後還是以EDM為主<=這也是EDM到目前為止依然是有測量組的土木系必修課程的理由
GPS在一般民生用途上,可以問問看森林系或是做地質的,他們的應用比較多(也不需要高精度)

關於GPS的知識可以去找找看土木系測量組的GPS工程概論,或是GPS測量學來看會比較有概念
在此必須重申一次,在任何的GPS課程中,老師必定會說"GPS是個4D的測量工具",因為必須考慮時間差,沒有四顆衛星,沒有衛星上準確且同步的時鐘是無法做到誤差100公尺以內的數值的(簡而言之,根本是不可用的數據)

GPS實際上並沒有特別準,畢竟也是利用地面雷達進行空中校正後的結果,即使用加密載波進行運算,也只能說是公尺級尚準
GPS計算高程差,不如飛行載具飛行的時候進行空照,就可以直接推算出相當正確的高程差了(航空測量學)
錢夠多的話,航空機的地型雷達掃一次就有精確的結果(老美很愛用這招,地型雷達也是老美如B1/戰斧之類的主要導航方式,當然會搭配陀螺儀,有看過有導彈利用GPS定位的嗎???定位僅供參考,不能做準所以只是作確定現在在哪個位置而已 ,更別說遇到電子干擾的時候的問題)

而以最近的例子來說,喜馬拉雅山這種的高山也不會用GPS進行高度測量,而是利用雷射進行測距(其實當年地球與月球距離也是用雷射測距)

GPS使用限制相當多,實際上也沒有如很多單位宣稱的精準,不然,GPS應該已經幹掉多數的測量系統瞜<=價格上,GPS的價位並不比高精度的EDM,更別說和其他幾種的測繪儀器比,老美的GPS教課書上甚至有GPS=even a monkey could use it這類的語句(既然這麼簡單又準確,那乾脆啥都用這個來測好了 )

lifaung

原文由 krisher 於 2007-3-31 12:52 發表

至於陀螺儀, 除了它有安裝水平問題, 它只能偵測姿勢. 真要當輔助還要加上移動速度 (例如車速)
才能配合 GPS 達到更精確的定位. 只有陀螺儀頂多只能知道現在轉了多少度 (二軸)或俯仰角 (三軸).
其實玩具級的陀螺儀很便宜, 有的還能加上加速度規 (wii 的把手 ), 甚至我老婆的手機上都有,
不少消費相機上也有. 用在定位上, 最大的問題是只裝上它幾乎沒什麼幫助. (當很準的電子羅盤用?)

一般消費相機上只是加速度計,而非真正的陀螺儀
目前微陀螺儀也是很熱門的MEMS應用之一,不過暫時沒看到性能高超的成品(其實是因為小弟不作陀螺儀,比較不會主動去獲取相關產業狀況,但是一年餘前,使用MEMS技術製作出的微陀螺儀,一來無法量產,二來穩定度不是很好)