為進一步增加我國製造之GPS接收儀在全球市場的競爭力，政府正鼓勵本土企業發展更高精度之低功率、高敏感度、低價位接收模組，除了可應用於公尺級的導航用途外，並可結合L1單頻資料、無線通訊技術與合適的基線解算程式，應用於定位精度需求公寸級以內的各項民生用途，此可大幅增加台灣生產低價位接收儀之國際競爭力，減低高精度定位之成本，擴大其應用的範疇。
　　REV-2000為我國GPS接收模組生產廠商－鼎天國際有限公司－所研發之低價位單頻GPS接收器，目前主要應用於公尺級導航用途，並可於接收模組中加入具備基線解算功能之晶片進行即時性基線解算。本文針對REV-2000作一連串測試，探討REV-2000 GPS接收模組應用於相對定位的可行性及精度極限所在。
　　首先由已知基線獲得REV-2000之載波觀測量精度僅1 cycle(約20公分)左右，不足以搜尋整數週波未定值。隨後進行動態及靜態定位測試，提出平滑化技巧降低週波未定值的雜訊，以進行動態定位，證實經12.5分鐘的濾波處理後其3D基線精度可達約48公分；靜態基線解算則藉由迭加法方程式累積觀測量，並加入週波脫落的偵測與補償，於衛星幾何良好情況下(PDOP≦5)平面精度可於20∼30分鐘收斂，高程則於40分鐘後收斂，且平面及高程方向之基線精度皆能達20-30公分；當衛星幾何較差(PDOP≧10)時平面與高程至少需45分鐘的累積觀測量才能收斂。以上實驗證實REV-2000接收模組經本文所提處理流程對於相對定位精度均已可達公寸級，若相位觀測量精度能有所改善，則定位精度應可進一步提昇。

　　In order to raise the international competitiveness of GPS receivers which made in Taiwan, our government encourages local corporations to develop low power consumption, high sensitive, low cost GPS receivers which can use in meter-level navigation, or combine L1 carrier phase measurements, wireless communication technology, and suitable baseline computing programs to make the result in decimeter level for general positioning applications. It not only gives an additional boost to the global competitiveness of the Taiwan’s GPS receiver, but also provides a low cost and high accuracy for more applications.
　　REV-2000 is made by RoyalTeK that is professional in GPS OEM/ODM business in Taiwan. REV-2000 GPS modules are designed for navigation and which can combine inside chip for real-time baseline resolution. This dissertation presents the possibilities and limitations of REV-2000 GPS modules for relative positioning.
　　From known baseline, we access the accuracy of phase observations of navigation-type GPS receivers to be 1 cycle level that cannot be used for correct integer ambiguity resolving. We use smoothing technique to smooth ambiguity noise for kinematic differential positioning, after 12.5 minutes filtering, the 3D baseline error converges to 48cm. For static differential positioning, we add up normal equations and together with cycle slip detection/repair, the horizontal and vertical baseline error are 20-30cm. Under good satellite geometry (PDOP≦5), the horizontal precision converges within 20-30 minutes, and the vertical precision converges within 40 minutes. Under bad satellite geometry (PDOP≧10), the horizontal and vertical precision needs at least 45 minutes for convergence. In these processes, we have proved that the positioning accuracy of the REV-2000 we used has already reached decimeter level. If the accuracy of carrier phase can be improved, positioning accuracy may become better then decimeter level.

目 錄

中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
致謝……………………………………………………………………Ⅲ
目錄……………………………………………………………………Ⅳ
表目錄…………………………………………………………………Ⅵ
圖目錄…………………………………………………………………Ⅶ

第一章 緒論…………………………………………………………1
§ 1–1 前言…………………………………………………………1
§ 1–2 研究動機與目的……………………………………………3
第二章 GPS相對定位基礎 …………………………………………5
§ 2–1 GPS觀測量 ………………………………………………5
§ 2–1–1 電碼觀測量 ……………………………………………5
§ 2–1–2 載波相位觀測量 ………………………………………7
§ 2–2 GPS誤差來源 ………………………………………………8
§ 2–3 GPS相對定位原理…………………………………………10
§ 2–4 GPS載波相位觀測量線性組合…………………………11
§ 2–4–1 一次差…………………………………………………11
§ 2–4–2 二次差…………………………………………………13
§ 2–4–3 三次差…………………………………………………13
第三章 導航型接收儀相對定位之解算 …………………………15
§ 3–1 導航型GPS觀測量誤差的因應對策………………………15
§ 3–2 觀測量精度之評估 ………………………………………17
§ 3–2–1 虛擬距離觀測量精度評估……………………………17
§ 3–2–2 載波相位觀測量精度評估……………………………18
§ 3–3 平滑化週波未定值估值進行動態基線解算 …………19
§ 3–3–1 平滑化技巧……………………………………………19
§ 3–3–2 平滑化後週波未定值估值精度評估…………………21
§ 3–4 迭加法方程式進行靜態基線解算 ……………………22
§ 3–4–1 二次差相位觀測方程式組合…………………………23
§ 3–4–2 迭加法方程式…………………………………………26
§ 3–4–3 加入二次差虛擬距離觀測量…………………………27
第四章 實驗與成果分析 …………………………………………30
§ 4–1 實驗介紹…………………………………………………30
§ 4–1–1 導航型儀器軟、硬體介紹……………………………30
§ 4–1–2 試驗場…………………………………………………33
§ 4–1–3 基線解算程式流程……………………………………37
§ 4–2 四十二公尺基線實驗……………………………………39
§ 4–2–1 觀測量精度評估………………………………………40
§ 4–2–1–1 虛擬距離觀測量精度評估 ………………………40
§ 4–2–1–2 載波相位觀測量精度評估 ………………………42
§ 4–2–2 動態基線解算成果分析………………………………45
§ 4–2–3 靜態基線解算成果分析………………………………46
§ 4–3 三公里基線實驗…………………………………………48
§ 4–3–1 載波相位觀測量解算成果分析………………………50
§ 4–3–2 加入虛擬距離觀測量解算成果分析…………………56
§ 4–3–3 加入週波脫落補償之成果分析………………………64
第五章 結論與建議 ………………………………………………71
參考文獻 ……………………………………………………………73

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