仅使用载波相位观测量的三频gps长距离动态定位方法之发展.pdf

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告 僅使用載波相位觀測量的三頻 GPS長距離動態定位方法之 發展 研究成果報告(精簡版) 計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 99-2221-E-006-181- 執 行 期 間 ：99年08月01日至 100年10月31日 執 行 單 位 ：國立成功大學測量及空間資訊學系（所） 計 畫 主 持 人 ：楊名 計畫參與人員： 博士班研究生-兼任助理人員：儲豐宥 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢 中 華 民 國 100 年 10月 27 日 僅使用載波相位觀測量的三頻 GPS 長距離動態定位方法之 發展 1. 前言 GPS 精密動態定位已經廣泛的應用於高精度之動態測量上 ，如飛行航線監測 或空載測量，精度可以達到 10 公分以內(Seeber, 2003) 。不同於即時動態定位， 精密動態定位以後處理的方式進行 ，因此可對觀測量最佳化，包括剔錯以及權估 計 ；除此之外，可以利用 IGS所提供的精密產品獲得額外資訊，比如精密星曆 或者精密全球電離層地圖。 現今精密動態定位的一般的作法須同時仰賴相位以及電碼觀測量或其線性 組合 (Goad and Yang, 1997; Isshiki, 2004; Beutler, 2007) 。在數學模式下，動態每 一個時刻都會估計位置參數，這將使得計算中模型中法矩陣過大，為了降低計算 量，最小二乘計算中採用矩陣切割的方式 (block-wise least squares adjustment) 將 未知參數以及週波值分開估計(Xu, 2003) ，或採用平滑器 (smoother) 估計逐一時 刻位置解(Gelb, 1979) 。 未來，現代化GPS 將提供三頻的觀測量(L1 1575.42MHz ，L2 1227.60MHz ， L5 1176.45 MHz) 。在目前針對 GPS 三頻週波值求解的研究有CIR(Cascade Integer Resolution) (Jung et al., 2000) ，CAR(Cascade Ambiguity Resolution) (Hatch et al., 2000) 以及 LAMBDA 法 (Least-squares AMBbiguity Decorrelation Adjustment) (Teunissen et al., 1999) 。另外，有研究指出LAMBDA在 geometry-based模式有較 好的效益(Teunissen, 2002) ，並且在短基線上使用四頻觀測量 情況下可以不受電 碼雜訊影響 (Ji et al., 2007) 。 然而，環境中的多路徑影響無法避免。多路徑效應是指接收天線除了收到衛 星的直接訊號外，可能還會收到經天線週遭地物反射之訊號所造成的誤差，當多 路徑影響嚴重時可能造成衛星訊號失鎖 (lose of lock) 以及週波脫落。多路徑效應 會同時影響在電碼以及相位觀測量上，且低仰角訊號會比高仰角訊號還要敏感 。 電碼上之多路徑影響量級大於相位上之多路徑影響，在單一時刻下，P-code的多 路徑量級可能達到 4-5 公尺(Kleusberg and Teunissen, 1996) ，靠近大樓時C/A code 有可能達到100 公尺的誤差(Nee, 1992) ；相較之下，相位觀測量最大只會達到1/4 個 cycle的量級，大約為 5 公分之誤差(Leick, 1995) 。 降低或估計多路徑的方法可以大致分為三種 (Ray et al., 199