Transcript 汽車導航系統概論
汽車導航系統概論 高瞻計畫— 車用視訊應用科技 編著教師：黃志峰 大綱 •衛星定位(GPS)原理 •地理資訊系統(GIS)概論 • 汽車導航系統說明 衛星定位 •衛星定位系統的衛星位於一個中距離圓型軌道。 它可以為地球表面絕大部分地區（98%）提供準確 的定位。 •衛星定位系統由美國國防部研製和維護，可滿足 位於全球任何地方或近地空間的連續精確的三維 位置。 •衛星定位系統包括太空中的24顆衛星；由用戶端 的GPS接收機。最少只需其中3顆衛星，就能迅速 確定用戶端在地球上所處的位置；所能收聯接到 的衛星數越多，解碼出來的位置就越精確。 資料來源：維基百科 地球軌道上的衛星 由NASA創作，屬於公有領域 衛星定位(GPS)原理 •衛星定位系統由美國政府於1970年代開始 進行研製並於1994年全面建成。 •使用者只需擁有GPS接收機即可使用該服務， 無需另外付費。GPS信號分為民用的標準定 位服務（SPS，Standard Positioning Service）和軍規的精確定位服務（PPS， Precise Positioning Service）兩類。 資料來源：維基百科 衛星定位(GPS)原理 •民用的標準定位服務加入選擇性誤差（即 SA政策，Selective Availability）以降 低其精確度，使其最終定位精確度大概在 100米左右；軍規的精度在十米以下。 •2000年以後，柯林頓政府決定取消對民用 訊號的干擾。因此，現在民用GPS也可以達 到十米左右的定位精度。 資料來源：維基百科 衛星定位方法 1.二度空間定位 2.三度空間定位 3.定位誤差修正 資料來源：全華圖書 二度空間定位 兩個參考點 •兩個參考點為兩個衛星位置，則可以衛 星為中心，以衛星訊號聲音時間計算所 得距離為半徑得到兩個圓周。 •相交的兩個圓有兩個交點，接收點的位 置只可能在兩個圓的交點之一。 • 所以兩顆衛星有兩個可能位置無法定位。 資料來源：全華圖書 兩個參考點的定位 資料來源：全華圖書 二度空間定位 三個參考點 ‧得到第三顆衛星第三個參考點時，可以其 位置及計算所得距離畫出第三個圓。 •理想狀況下，第三個圓的圓周必然通過 前兩個圓相交的兩個相交點中的唯一交 點上。 •所以得到第三顆衛星的位置資訊，GPS接 收機即可定位。 資料來源：全華圖書 三個參考點的定位 定位點 資料來源：全華圖書 三度空間定位 三個參考點 •三個衛星的位置及距離，則可畫出三個 圓球形。 •接收端的位置必定在這三個圓球面的交 接處，三個球面的交接處是兩個點• •接收端可能在兩個交點中的任何一點。 資料來源：全華圖書 定位誤差修正 ‧接收端以三顆衛星的信號，可以計算本身 的位置。如果三顆衛星信號都有相同的誤 差，仍然可得一個位置，是錯誤的位置。 資料來源：全華圖書 第四顆衛星的功能 •接收到第四顆衛星 信號後，第四個球面 與前三個球面不可能 相合一個位置。 •經過接收端回歸修 正後，可消除誤差得 到真實位置。 •第四顆衛星信號的 主要功能是修正位置 誤差。 資料來源：全華圖書 地理資訊系統(GIS)概論 •地理資訊系統包括座標系統和電子地圖。 •座標系統 GPS的衛星位置以地球中心地球固定座標系 (ECEF) 表示，接收端以WGS-84地理座標系 表示位置 •電子地圖 電子地圖是數位化以經緯度為圖層組成的 地圖，是車輛導航的工具 座標系統 •地球的形狀必須以數學模型表示，才能作 定位應用。 •地球物理參數：赤道週長 40,075.16 公 里 。南和北回歸線在赤道的南北緯 23.5 度。赤道處直徑 12,760 公里，南北極直 徑 12,720 公里。 資料來源：美國地理教育網站 地球座標系統 資料來源：全華圖書 地球的座標系統 WGS-84 世界測量座標為GPS 使用的座標系統 WGS 60 → WGS 66 → WGS 72 → WGS 84 (美國 DMA 製作) 資料來源：全華圖書 電子地圖 (E-Map) •由許多不同圖層構成。使用者可依使用目 的增減某些圖層；亦可選取不同的電子地 圖圖層加以編排，產生不同的展示效果。 資料來源：全華圖書 電子地圖 (E-Map) •電子地圖是GPS定位導航的基礎，它以經緯 度，道路，地物，地貌，圖示 icon 等構 成。 •導航時，由GPS接收的經緯度資料可顯示在 層，透過覆蓋其上的道路資料圖層，可得 知車輛位置。 資料來源：全華圖書 電子地圖 (E-Map) 資料來源：全華圖書 汽車導航系統說明 資料來源：http://www.garmin.com.tw/products/ontheroad/nuvi3560/ 汽車導航系統說明 • 汽車導航系統接收機均有內建天線來接收 地球上軌道衛星的定位資訊。 • 由衛星定位得到的經緯度資訊，對照內建 的電子地圖資料庫，來顯示目前汽車所在 位置的地圖。 • 電子地圖資料庫由於政府會建造新的道路， 所以可上網站來下載最新電子地圖。 汽車導航系統說明 • 汽車導航系統會根據駕駛所設定的目的地 來導航，設定目的地使用觸控螢幕來設定， 一般可設定地址或景點名稱來設定。 • 汽車導航系統在大樓林立的都市會因衛星 訊或被阻擋，無法收到衛星訊號就無法定 位，也無法給汽車導航是只用GPS定位來 導航的缺點。 • 有些導航還有使用陀螺儀來輔助導航。 陀螺儀說明 •飛機是最先使用導航的交通工具，飛機在 無GPS導航時，在天空飛是很危險。 •所以飛機還有用陀螺儀來輔助導航。 •日本松下公司也參考飛機輔助導航的方法， 加入陀螺儀來幫助汽車導航，在無法接收 GPS訊號時，用陀螺儀來幫助汽車導航。 陀螺儀說明 •由結構的刻度知道移動的角度，此角度結 合移動的時間及速度，可以計算得到方向 和距離，此資料檢查移動物體的行進路線， 做為 GPS 或長程飛彈的導航輔助。 資料來源：全華圖書 •本課程結束 •謝謝耐心聽課