影响GPS定位的环境因素

发表时间:
2017-04-26 10:01:00
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影响GPS定位的环境因素

  传统的GPS定位器,不论使用者是在陆地、海面或是空中,都可以精确测量出所在位置的座标值。一般状况下,误差值约是半径10公尺左右,以城市街道来说,大约就是巷子的宽度。但卫星是处在两万公里高的运行轨道上,其传送的讯号相当微弱,因此它不像手机可在室内收到讯号,需在户外及天空开阔度较佳之地方才能使用。

       影响GPS的定位有三大环境因素:
 
  一、高楼大厦:
 
  电磁波是直线前行,前方若碰到像水泥实体的障碍物,会产生反射或折射现象造成误差。GPS讯号也是电磁波,所以会有相同的状况。因为GPS定位是应用三角定位原理,最少要收到3颗以上的卫星,才能算出所在位置的平面座标(例如:经纬度座标),因此道路两侧若是高楼大厦林立,能接收到的讯号相对变少,讯号强度也会变小。就如台北市林森北路路段,此地点GPS讯号相对就会比较差。此外像是高楼间的小巷弄,也会出现类似的问题。
 
  二、浓密树林或金属物质屏蔽:
 
  在茂密的阔叶树林区中(一般会发生在海拔2000-2500公尺以下的区域),层层的树叶与枝干就像是一座水泥墙般,会阻挡太空中的GPS讯号,降低GPS讯号穿透强度,这会让接收机将无法获得足够的卫星讯息,来计算出所在位置之座标,所以也较不容易定位。
 
  另外由于金属物质对电磁波具有屏蔽效应,像在铁皮屋内就收不到GPS卫星讯号。一般车用隔热纸是透明的,不会影响GPS讯号。但若隔热纸含有太多的金属成分(几乎看不到车内且会反光的类型机率较高),所以整辆汽车若连隔热纸都是使用金属成份很高的产品,会有较不容易定位的状况。反之,挡风玻璃的开阔视野,对于讯号的接收不会有太大影响。
 
  三、高压电塔:
 
  请勿在具1.57 GHz左右之强电波环境下使用GPS,特别是在高压电塔附近。因为在输配电过程中,很容易产生不同频率的电磁波,而去干扰到GPS讯号的接收与解码,造成讯号被屏蔽或是定位误差变大的情形。电塔干扰距离视其电压而有所差异,一般来说若在距离20-30公尺外,GPS大概就不太会受到影响。
 
  除此之外,因为GPS的运作原理,是由太空中的卫星透过无线电讯号,将资料传送至地球表面。传送过程中所受到的干扰相当多,也影响着GPS定位的准确度。而造成GPS误差的因素很多。
 
  一.GPS卫星本身的误差:
 
  即使卫星是非常精密的设备,却不代表它是完美的,时间久了仍会有一些微小的误差产生。卫星定位并非每一秒都处于被监控状态,期间一旦有微小定位误差产生,像是卫星轨道计算或卫星上的原子钟时间偏差,便会影响接收器在定位计算时的准确性。
 
  二.信号传送的误差:
 
  有大气层延迟、多路径传送等误差影响。因大气层会让卫星讯号产生角度偏离,导致距离的测量产生偏差。多路径则是指讯号到达接收器时,通常会经过各种地面物质的反射,因此会造成讯号的重叠而产生误差。
 
  三.GPS接收器的误差:
 
  有天线相位中心偏差、时表误差。所谓天线相位中心偏差,是指GPS接收器天线随着讯号输入的强度与方向不同,与实际位置有所差距,而造成微小误差。时表误差是指接收器之时间与GPS标准时间的差异。
 
  四.人为因素造成的误差:
 
  原本美国国防部基于国家安全考量,在卫星讯号中加入人为的选择性干扰,以降低其精确度,即是所谓的SA(Selective Availability)效应。但到了2000年柯林顿总统期间,决定取消选择性干扰政策,并提升定位准确度,将正常定位的误差降至半径10米以内。
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