[发明专利]利用无线电传呼的差分全球定位系统

说明书

本发明有关一种差分全球定位系统，特别是有关一种利用无线电传呼系统传送DGPS修正数据信息的差分全球定位系统。

自从公元1983年美国宣布其用于军事用途的GPS将开放部份导航功能给民间使用以来，产业界纷纷投入大笔经费于GPS的研究。其中，利用广播数据系统(Radio Data System RDS)传送DGPS修正数据信息的差分全球定位系统，就是为了达成大范围的精确定位所发展出来的系统。现分别略述GPS原理、DGPS原理以及如何利用RDS传送DGPS修正数据信息如下：

(一)GPS原理(请参阅：[1]黄凯弘，建立简易型DGPS系统的研究，国立台湾海洋大学航运技术研究所硕士学位论文，中华民国87年6月)：

GPS的定位方法有虚拟距离(Pseudo-Range)观测法以及载波相位(Carrier Phase)观测法。今以虚拟距离观测法为例，说明GPS原理如下：在一欲定位的位置上(假设此未知位置的座标为(X,Y,Z))放置一GPS接收机(假设此接收机的时表误差为T)。利用此GPS接收机接收至少四颗GPS卫星(其座标已知，且假设分别为(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)、(X4,Y4,Z4))的信号，以得到欲定位的位置至各GPS卫星的观测虚拟距离(假设分别为S1、S2、S3、S4)，则利用下列四个方程式，可以求出欲定位的位置(X,Y,Z)：

[(Xi-X)²+(Yi-Y)²+(Zi-Z)²]^1/2+C*T=Si

其中C为光速，i=1,2,3,4。

(二)DGPS原理(请参阅：[1]黄凯弘，建立简易型DGPS系统的研究，国立台湾海洋大学航运技术研究所硕士学位论文，中华民国87年6月)

DGPS主要在修正GPS的定位缺陷，以对欲定位的标的物作一更精确的定位，其修正的方法有虚拟距离修正法以及座标分量修正法、现以虚拟距离修正法为例，说明DGPS原理如下：

在一已知位置的参考点上放置一GPS接收机。利用此GPS接收机得到此参考点至至少四颗GPS卫星的观测虚拟距离。将此参考点至各GPS卫星的实际距离与观测所得的虚拟距离作比较，得到一虚拟距离修正量。

然后，在一距离参考点不远的欲定位的位置上放置一GPS接收机，以得到上述各GPS卫星至此欲定位的位置的观测虚拟距离。将参考点上所得到的虚拟距离修正量传送给此欲定位处上的GPS接收机，藉由差分修正欲定位处至各GPS卫星的观测虚拟距离，以对欲定位处作一较精确的定位。

在此，对DGPS的差分修正作一说明：在GPS中，欲定位的位置至各GPS卫星的观测虚拟距离与真正的实际距离间存有若干误差，而此误差主要包括有：(1)卫星轨道误差(包含卫星广播星历与实际轨道产生的距离差、SA(Selective availability)效应产生的距离差。)(2)卫星时表误差(3)电离层延滞误差(4)对流层延滞误差(5)GPS接收机时表误差(6)多路径及假象误差等等。而DGPS中的欲定位的位置与参考点若距离不远，则二者的卫星轨道误差、卫星时表误差、电离层延滞误差、对流层延滞误差均可视为相同。换言之，利用DGPS的差分修正可将上述六种主要误差中的四种误差效应忽略不计，使得经过差分修正后的观测虚拟距离更接近实际距离。故在定位精准度上，DGPS较GPS为佳。

(三)利用RDS进行DGPS的修正数据信息的传送(请参阅：[1]黄俊华，及时性DGPS与RDS/DGPS在实船量测上的应用，国立台湾大学造船及海洋工程学研究所硕士论文，中华民国86年6月。[2]Borje Forsell,A Method for Dissemination of DGPS Corrections by FM-RDS and Testsof Some GPS Receivers,Norwegian University of Science ＆Technology)：

RDS是利用广播电台副载波调制以传送所需要的数据码，故当其使用于DGPS的修正数据信息的传送时，可做为较大范围的精确定位应用(例如：车辆的导航。)。今说明RDS的编码方式如下：