低空輔助資料運用於都會區衛星導航定位之研究

Auxiliary Measurements from Low Elevations Applied to Satellite Navigation in the Urban Areas

鄭佩宇(Pei-Yu Cheng)

指導教授 ： 張嘉強

共同指導教授 ： 魯大德(Ta-Ter Lu)

健行科技大學/電資學院/資訊工程系碩士班/碩士(2020年)

摘要

在衛星定位屬於艱困環境中的都會區內，建物會遮蔽GNSS衛星訊號，導致無法定位。本研究分別利用遮蔽衛星建立一種虛假距離觀測量(VR)，也針對地面信標模擬取得另一種之信標距離(BR)，以進行此類低空輔助觀測量之導航定位測試。在將VR與真實接收之虛擬距離(PR)進行組合，並完成標準程序之衛星導航定位(SPP)計算後可知，在引入適當數量之VR後，其平面坐標與真實SPP定位之成果差異可小於0.2 m，但若也兼顧垂直坐標之可用性，則引入之VR需控制在1-2個之內。此外，利用地面信標所模擬之BR觀測量進行交會定位之成果可知， 信標之布設若能愈密集，其提供之定位誤差將會愈小(相關係數0.96)；且信標架設愈高，其平面與垂直向之定位誤差則會愈低(相關係數0.99)；另信標使用數量由4具提高至8具時，誤差改善比率可達65-70%；當低空飛行UAV加以運用時，其定位誤差可較地面定位之同等模式表現更佳。

關鍵字

衛星導航定位 ； GNSS觀測量 ； 虛假距離 ； 地面信標

並列摘要

In urban areas where satellite positioning belongs to a difficult environment, buildings will block the GNSS satellite signals, making it impossible to locate. In this study, a so-called virtual range (VR) was established using obstructed satellites, and another type of simulated beacon distance (BR) was obtained to perform navigation positioning tests for such low elevation auxiliary observations. After combining VR with the real received pseudo-range (PR) and completing the standard procedure of satellite navigation positioning (SPP), it can be seen that after the introduction of an appropriate number of VRs, the difference between the plane coordinates and the real SPP results can be less than 0.2 m. But if the vertical coordinate is also taken into account, the number of VR introduced must be controlled within 1-2. In addition, using the simulated BR observations for intersection positioning, it can be found that the denser the beacon’s layout, the smaller the positioning error (the correlation coefficient is 0.96); and the higher the beacon’s setup, the lower the positioning error (the correlation coefficient is 0.99). Moreover, when the number of beacons used is increased from 4 to 8, the error reduced rate can reach 65-70%; when low altitude UAV is tested, its positioning performance can be better, compared with the same mode of ground vehicles’ positioning.

並列關鍵字

Satellite Navigation Positioning ； GNSS measurement ； Virtual Range ； Ground Beacon

參考文獻

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