【毕业学位论文】（Word原稿）Galileo定位系统接收器暨WAAS系统研制-电机工程

i 圣约翰科技大学专题研究 凌阳科技股份有限公司研究计画成果报告 位系统接收器暨 统研制 计画成果报告 执行期间：民国九十四年十二月十五日起 至九十五年七月三十一日 圣约翰科技大学资管系 助理教授 林修国博士 中 华 民 国 95 年 8 月 录 目錄 . i 圖目錄 . 错误 !未定义书签。 表目錄 . 错误 !未定义书签。 第一章 緒論 . 错误 !未定义书签。 第二章 分衛星定位 . 错误 !未定义书签。 分衛星定位原理 . 错误 !未定义书签。 擬距離修正法 . 错误 !未定义书签。 標分量改正法 . 错误 !未定义书签。 式說明 . 错误 !未定义 书签。 正訊號檔頭格式 . 错误 !未定义书签。 正訊號資料型態介紹 . 错误 !未定义书签。 用資料型態 . 错误 !未定义书签。 式使用說明 . 错误 !未定义书签。 碼程式說明 . 错误 !未定义书签。 線程式 . 错误 !未定义书签。 碼程式 . 错误 !未定义书签。 碼程式正確性比對 . 错误 !未定义书签。 路連線軟體 . 错误 !未定义书签。 碼軟體 . 错误 !未定义书签。 第三章 載輔助系統 . 错误 !未定义书签。 統介紹 . 错误 !未定义书签。 式 . 错误 !未定义书签。 速修正量格式 . 错误 !未定义书签。 期修正量格式 . 错误 !未定义书签。 正量計算方法 . 错误 !未定义书签。 果說明 . 错误 !未定义书签。 碼 . 错误 !未定义书签。 定位成果 . 错误 !未定义书签。 第四章 位系統 . 错误 !未定义书签。 統介紹 . 错误 !未定义书签。 況介紹 . 错误 !未定义书签。 號介紹 . 错误 !未定义书签。 段介紹 . 错误 !未定义书签。 號與各項服務之關係 . 错误 !未定义书签。 1 訊號架構 . 错误 !未定义书签。 1 展頻碼介紹 . 错误 !未定义书签。 1 訊息格式 . 138 星廣播星曆 . 错误 !未定义书 签。 位程式 . 错误 !未定义书签。 第五章 結論與展望 . 错误 !未定义书签。 v 图目录 圖 22误 !未定义书签。 圖 2 . 错误 !未定义书签。 圖 2 . 错误 !未定义书签。 圖 2 . 错误 !未定义书签。 圖 2碼程式流程圖 . 错误 !未定义书签。 圖 2自行開發解碼程式之成果 . 错误 !未定义书签。 圖 2網解碼程式之成果 . 错误 !未定义书签。 圖 3蓋圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3 料格式 错误 !未定义书签。 圖 3正訊號 . 错误 !未定义书签。 圖 3 . 错误 !未定义书签。 圖 3 . 错误 !未定义书签。 圖 3 . 错误 !未定义书签。 圖 35 0 . 错误 !未定义书签。 圖 35 1 . 错误 !未定义书签。 圖 34 . 错误 !未定义书签。 圖 38 . 错误 !未定义书签。 圖 3. 错误 !未定义书签。 圖 36 . 错误 !未定义书签。 圖 3未定义书签。 圖 3. 错误 !未定义书签。 圖 3 错误 !未定义书签。 圖 3料更新使用說明 . 错误 !未定义书签。 圖 3正量計算使用說明 . 错误 !未定义书签。 圖 3算 星位置使用說明 . 错误 !未定义书签。 圖 3碼流程圖 . 错误 !未定义书签。 3數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3 參數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 () 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 () 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 () 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 () 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3數之位元對照圖 . 错误 !未定义书签。 圖 3 未定义书签。 圖 3入 星之定位成果 . 错误 !未定义书签。 4星軌道圖 . 错误 !未定义书签。 圖 4. 错误 !未定义书签。 圖 4. 错误 !未定义书签。 圖 41 訊號產生機制 . 错误 !未定义书签。 圖 4. 错误 !未定义书签。 圖 4. 错误 !未定义书签。 圖 4料位元傳送順序圖 . 错误 !未定义书签。 圖 4. 错误 !未定义书签。 圖 4!未定义书签。 圖 4位成果 (模擬資料 ) . 错误 !未定义书签。 圖 4位成果 (模擬資料 ) . 错误 !未定义书签。 目录 表 2F 误 !未定义书签。 表 2误 !未定义书签。 表 2. 错误 !未定义书签。 表 2F . 错误 !未定义 书签。 表 2. 错误 !未定义书签。 表 2. 错误 !未定义书签。 表 2F A . 错误 !未定义书签。 表 2F A . 错误 !未定义书签。 表 2取 不同 表的意義 错误 !未定义书签。 表 3料型式 . 错误 !未定义书签。 表 3碼 . 错误 !未定义书签。 表 3明 . 错误 !未定义书签。 表 3速修正量衰減指標說明 . 错误 !未定义书签。 表 3 . 错误 !未定义书 x 签。 表 3 . 错误 !未定义书签。 表 3 . 错误 !未定义书签。 表 3. 错误 !未定义书签。 表 35 a et (误 !未定义书签。 表 35 a (. 错误 !未定义书签。 表 3. 错误 !未定义书签。 表 3. 错误 !未定义书签。 表 38 . 错误 !未定义书签。 表 36 . 错误 !未定义书签。 表 3. 错误 !未定义书签。 表 3 . 错误 !未定义书签。 4. 错误 !未定义书签。 表 4x . 错误 !未定义书签。 表 4. 错误 !未定义书签。 表 41 . 错误 !未定义书签。 表 4. 错误 !未定义书签。 表 4. 错误 !未定义书签。 表 4!未定义书 签。 表 4 . 错误 !未定义书签。 表 4. 错误 !未定义书签。 表 4 . 错误 !未定义书签。 表 4 . 143 表 4 . 错误 !未定义书签。 表 4 . 错误 !未定义书签。 表 4 . 错误 !未定义书签。 表 4 . 错误 !未定义书签。 表 40 . 错误 !未定义书签。 表 4星萬年曆播出情形 . 错误 !未定义书签。 表 4I/未定义书签。 4星廣播星曆 . 错误 !未定义书签。 表 4星時鐘偏差修正係數 . 错误 !未定义书签。 1 第一章 绪论 本计画工作项目分为三个部分，第一个部分延续去年度计画进行分定位。第二个部分为星载辅助系统 (发，第三个部分为 统开发。分定位部分，本牛度的工作项目为建置完成了完整的测试环境，藉由自行架设之网路 号源，采用 议之 式，完成了整套的测试系统，包含： 符合 式的伺服器发送 式的讯号。 与 服器连线沟通的用户端连线程式。 将 服器取得之数拮串流解码之 码程式。 此部分工作并完成视窗版之程式，方便即时性除错工作时使用。 发 部分，由于 接收模组均不支援 此使用 收模组，本计画完成之工作项目包括： 收模组，二进位格式解码，以获得 号原始资料。 码程式 加入 星之 位程式 2 统开发部分，由于 统尚未运作，本计画完成了 关讯号格式的探讨，并利用 司之模拟器产生 历及虚拟距离完成了 位程式。 3 第二章 分卫星定位 目前差分卫星定位 (其讯号传送方式及适用范围产生了两种方式，一为适用范围较小于地表传输的 及 适用范围较大利用卫星传送讯号的 本章将简单的介绍差分定位的原理、 格式及本计画开发的相关成果，而于第三章中讨论。 分卫星定位原理 差分卫星定位是利用两个接收器间进行差分的 方式以消除大部分的共同性误差，藉以提高定位之精度。其做法是利用一已知位置之固定 收站（基站）所收之资料来求得改正值，此改正值可为虚拟距离误差或座标分量误差。并藉由数据传送的方式，传到另一接收器（移动站）而进行误差改正，以提高移动站之位置精度。以下便对上述之两种误差修正方式进行介绍。 拟距离修正法 当一台 收器置于一已知位置的固定点上，应用已知精确座标的点位资料，可计算得接放器与卫星间之距离。再将此距离与接收器接收卫星讯号所得之虚拟距离进行比较，而得一距离差值： 4 (中： 距离差值。 计算所得之距离。 电码量测所得之距离。 而此一距离差值即虚拟距离修正量，而事实上 电离层及电流层影响、卫星及接收器时表差之影响、卫星轨道误差 等），因为这些误差在基线不远时是相似 的（除接收器时表差以外），所以便将此值于基站求得后送到移动站，而在移动站所收之虚拟距离中予以扣除，再进行定位。至于仍存在于观测量中之两接收器时表差之差，依然可由定位时之第四个参数 t 吸收，不过此时之 t 是包含了两个接收器时表差之差值。 标分量改正法 将一接收器置于已知座标点上，另一接收器则置于欲知座标之载具或点位上，在应用差分卫星定位时，两站分别进行即时性绝对定位，而将基站上由观测量计算而得之座标值 (已知的精确点位座标进行差分，可得： ( 5 其中： ( ,)：基站之真实座标。 ( ,)：由观测量求得之基站座标。 ),( 即基站所得之座标修正量。 当基站与移动站间之距离不远，则两站间之误差来源相似，因此，由卫星讯号分别求得之两站座标，亦具有相似的座标分量误差。所以，只要将基站之座标误差 ),( 求得，即可送到移动站，进行相同的改正；藉此提升定位之精度。此法较简易但当参考站与移动站间卫星不同时，此法不适用。 式说明 织制定的一项标准，而此标准即为了提供分定位的服务而制定， 员会依误差的型态将误差分为下列 7 种 : 1. 卫星星历预估误差 2. 卫星时钟预估误差 3. 电离层迟延误差 4. 对流层迟延误差 (于参考站 ) 5. 应 (平时取消，战时启动 ) 6 6. 差分的对流层迟延误差 (参考站与待测站间 ) 7. 参考站时钟偏差 上述误差的前 6 项，在参考站与使用者之间距离不长时是一致的，但是其中的 1， 3， 4， 5， 6 项的一致性会随着两者距离的增加而逐渐变差。另外，这些修正资料也考虑了星历及卫星的建康状态，而所有的修正资料依其性质被分成不同的资料型态 (共有 164 种 )，许多基本的修正资料型态已经制定完成，本章介绍提供给一般使用者使用的 ,2,3,9。 料的格式采用与 号相同的 同的 中较不同的是 正讯号的总长度会随着卫星颗数而产生变动，不像 号长度是固定的。 正讯号档头格式 不论是那一种 此这两个 格式说明如图 2图 2的第一步便是寻 找 01100110的 下来的资料则说明此讯息是那一种资料型态，不 同的资料型态自第三个 外，参考站健康状态的格式如表 2 7 图 228 表 2F F D/D 6 10 6 1 - 10O. F +2) 3 3 5 3 6 0.6 1 - - 64 is 表 211 110 101 100 011 010 001 000 - - - - - - - - 修正讯号资料型态介绍 表 2出所有的修正资料型态，其中在差分卫星定位一般使用者使用的是 2,3,9。 9 表 2O. 0 11 , 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2- 9 010 用资料型态 本报告介绍 ,3,9 共四种资料型态，兹分述如下 : 2表 2明了 格式，其使用方式参考式(2其中 t 为使用者接收器的时间 : t) = + (其中 16 虚拟距离修正量。 8 虚拟距离变率，而 第二个 中的 式(4得 t)后，可由下式对虚拟距离观测量进行修正， t) 为t 时间使用者之虚拟距离观测量。 PR(t) = t) + t) (另外 t)相关的统计量可当成使用者定位时加权的依据 ， 统计量包含了 1 表 2 2 “参表 2 修正量的误差 ， 此 误差包含了多路径、 其它因素的影响。图 2之 了可用于(2，亦可用于都卜 勒观测量的修正可增加求得速度的精度。 另外， F 表了参考站估计修正量时使用的广播星历，因此使用者必须确认使用者本身于定位时使用相同 11 最后，使用 修正量时需要特别注意参考站时钟偏差的影响，由于 正量中包含了参考站时钟偏差，若使用者所有的虚拟距离观测量均进行差分的修正则修正量中隐含的参考站时钟偏差会在求解时，被使用者的时钟偏差系数吸收。因 此，使用 正量时不能混用差分后的修正量及未经差分的修正量同时定位，否则定位成果可能较未进行差分修正时更差。 为了解决 的两项缺点，一为广播星历不同的影响，一为参考站时钟偏差的影响， 生了，以下即对 行介绍。 12 图 2 13 表 2F D 5 1 1* 16 m m* 8 m/s m/s* F 40 x 8 x Ns 0, 8, 6 N x 6 2s * 000 0000 0000 0000 a * 000 0000 a * 2 is 0000). = of in N = of in N+2 14 表 2 0 (0) (1) 表 20 (0) 1 1 (1) 1 4 0 (2) 4 8 1 (3) 8 于能即时对广播星历解码的接收器来说 以不用使用，当短暂的有星历的 同时， 以解决这个问题，另外 时使用，下式说明了 使用原理。 = ( (接着由下式即可求得当星历的 同时的修正量 15 t) = ( + ( + * t ( + * ( (其中 t = of of = = 式为式 (延伸 。 如同 有相关的统计量， 1 2 同，可参考表 2表 2 讯息说明及格式列于表 2图 2。 16 图 2 17 表 2F A F D 5 1 1* 16 8 s m/s* F 40 x x Ns , 8, 6 x 6 * 2s * 000 0000 0000 0000 a * 000 0000 a * 2 is 0000). = of in N = of in N+2 18 修正讯息 的内容为参考站座标资讯，表 2图 2明了相关的格式。 表 2F A 32 32 32 4 *2s 图 2 19 et 的修正讯息与 基本上是相同的，其中的差异在于使用 的修正讯息可以混合使用经差分与未经差分的卫星进行定位，因此提供 服务的参考站需要非常稳定的原子钟。另外 较 还有一项优势，使用 修正讯息时可以提供于较为即时的场合