自動駕駛車

無人駕駛VW Passat自動上路

霹靂遊俠李麥克，相信是許多六七年級生的童年回憶。影集中上天下海的霹靂車「夥計」更是當時兒童的夢幻名車首選。如今無人駕駛的霹靂車夢想，或許就要實現了！日前DARPA美國國防部先進研究計畫署宣佈，將舉辦第三屆DARPA Grand Challenge無人駕駛自動車大賽，實現全自動駕駛汽車的夢想。

起初Grand Challenge舉辦的目的，DARPA希望能研發出無人駕駛的車輛載具，運用於戰場上的運輸和補給用途。2004年第一屆大賽的目標要穿越全長142英哩的沙漠路段，15個參賽團隊全軍覆沒；到了2005年的第二屆大賽，四款參賽車輛成功地在十小時內通過了132英哩的比賽場地。今年DARPA設定了更高的目標－Urban Challenge城市挑戰賽。
Urban Challenge的目的在模擬市區路段，用來考驗參賽車輛能否安全且有效率地通過各式日常可見的交通狀況；從多樣化的路面品質、水泥護欄以至於消防栓都會出現在全長96公里的測試路段。同時規則也要求參賽車輛需在6個小時內通過整個路段，以達到時速16公里的標準。

Urban Challenge大賽模擬實際市區路況
來自六個國家中的65個隊伍，將角逐這次Urban Challenge的冠軍寶座。而來自德國的Team-LUX被視為相當具有競爭力。由車輛雷射感應器廠商ibeo的工程師團隊所成立的Team-LUX，運用了ibeo對於雷射感應器的多年經驗和技術，打造了這次的參賽車款－Lynx。架構在VW Passat 2.0TDI的車體上，Team-LUX的工程師在車頭兩側和車尾分別裝置了ibeo LUX雷射感應器，分別提供車頭220度和車尾150度的掃描寬度。

藉由ibeo LUX感應器，這輛特製的Passat能夠偵測車身周圍200公尺內的路面情形、交通狀況、建築物、車輛和行人。Ibeo LUX感應器將偵測得的資料傳輸至車上的EUC電子控制元件。經由特別的軟體處理和分析之後，ECU再藉由伺服馬達操控車輛的油門、煞車、方向盤和變速系統；全程皆不需人為操作，達到完全自動駕駛的功能。所有的配備都完全整合於車輛上，在外觀上Lynx和一般市售的Passat並無軒輊。

自動駕駛科技量產指日可待
Team-LUX將逐步參加Urban Challenge的先期賽事。而通過先期賽事的隊伍將在今年11月3日進入Urban Challenge的總決賽。同時ibeo將在2008年初開始量產最新的ibeo LUX雷射感應器；ibeo指出，目前自動駕駛的技術已接近量產的階段，而多家汽車廠商也與ibeo進行接觸，商談相關技術的應用。多家車廠包括Mercedes-Benz和Toyota都已裝置了雷達控距系統；在導入更多先進科技後，或許不久的將來，零車禍和自動駕駛真的會誕生在這個世界。

資料來源 :http://news.u-car.com.tw

GPS應用日新月異且日趨廣泛

GPS領域這幾年最大的改變就是晶片的大小與接收訊號的能力，過去純GPS接收器的體積非常大，衛星訊號的接收度也不高，因此絕大多數的產品開發僅限於專業領域如軍事與國防，並不適合一般消費者，但在晶片體積縮小後，GPS技術與消費性產品整合的機會大增，同時訊號接收技術的精進也將定位技術從郊外帶進充滿雜訊的城市裡，使用範圍更廣。
導航其實只是GPS應用的一種，畢竟GPS的核心在於地點定位（location），定位雖僅是一個單純的概念，能衍生出的應用卻是既多且廣的，其中單是定址服務（Location Based Services；LBS）涵蓋的內容傳輸便有無限可能。
根據許多國家的規定，未來1年內電信業者必須將GPS技術整合至手機產品之中，以得在緊急情況下，能運用的到。另外，其他具顯示面板的產品如DVD播放機、超行動個人電腦（UMPC）、數位相機或音樂播放機等皆可導入GPS應用，畢竟定位技術已跨越專業領域至消費市場，市場仍有許多機會待業者開發。



舉例而言，可攜式遊戲裝置現在相當受到歡迎，GPS技術提供定位偵測，改變過去僅透過雙手控制搖桿的模式，這種創新應用的市場接受度是可以預期的。同時相機過去的主要功能是捕捉影像，數位化之後增加了日期與時間的記錄功能，但捕捉影像最重要的還是景點，GPS提供定位方案，業者能進一步運用content資訊替產品進一步加值，這對日新月異的消費性電子市場的影響相當深遠。

GPS趨勢

在2008 年CES 展上，GPS 功能的終端設備展出廠商，在整體數量上已經不如前幾年的可觀，除了幾家主要廠商如Mio、Tom Tom 及Garmin 之外，諸多與生產汽車電子產品相關的廠商，今年的展出重點多著重在以汽車影音娛樂為主。

在傳統的GPS 發展方面，除了以 Tom Tom、Garmin 及Mio 等傳統大廠主打擁有豐富的圖資之外，更強化他們在今年車用 GPS 設備上，已經開始將行動電話的功能進行整合，如Gamin 便在展場上展示出，其與HP 合作的車用 GPS Phone，強調其在 GPS 的服務方面，已經與其他的通訊大廠合作，可同時提供用戶GPS 及行動通訊等功能；另一大廠 Mio，亦在展場上展示出，自行研發的GPS Phone 設備，對這些傳統的GPS 大廠而言，面對手機業者紛紛將 GPS 功能透過軟體安裝的方式，來取代車用型的 GPS 設備之挑戰下，傳統的 GPS 大廠在展場上展出的設備，明顯的宣示未來在車用的 GPS 設備及服務上，將開始提供用戶行動通訊的功能；其他諸多的 GPS 車用設備廠商，在產品發展重點方面，除了在顯示的畫面上採用 3D 立體的地圖畫面(圖一)之外，更將車用型的 GPS 設備整合多媒體娛樂播送的功能(圖二)，讓使用者除了能在開車的途中，瞭解目前導航的狀況之外，能讓車上的其他人也同時觀看多媒體影片。


圖一、車用型GPS 3D 立體地圖畫面



圖二、車用型GPS 設備整合多媒體播送功能

資料來源 :工研院電子報 2008 年消費性電子三大發展趨勢

自動駕駛應用GPS

自動駕駛一直是汽車廠商們夢寐以求的終極目標，而戴姆勒克萊斯勒公司看起來已經離終點不遠了。



他們的Willwarn系統（Wireless Local Danger Warning無線局部危險警告）如果和之前已經實現的自動轉向，自動停車，雷達巡航，雷達追尾探測和GPS系統等結合在一起，幾乎可以完全做到自動駕駛了。



Willwarn系統使用汽車上原有的ABS，ESP，EBD以及GPS來探測危險的道路狀況（如霧天，結冰或者道路不平等）以及路面上的損壞車輛。 這些數據被採集之後，會通過WiFi網絡無線傳遞給500米內即將到來的車輛。


無線網絡接收到的信息可以顯示在車內屏幕上，供駕駛員提前作出判斷。這一車輛還可繼續把數據傳遞給下一輛車，如此接力下去，所有後來車輛都可以規避風險。

戴姆勒克萊斯勒公司希望在2010年之前將這套系統實現商用，最初會安裝在奔馳和邁巴赫的頂級車款中。

GPS 原理 (Global Positioning System)

目前全球有 2 套 GPS (Global Positioning System) 全球定位系统人造衛星，分别由美國及俄羅斯擁有，全球大多數用戶都是使用美國的系统。
﹒ GPS 人造衛星定位技術，原只是在軍事上使用，現在已擴展至民用，提供國際民航、海事、救援等服務。在民航 上看到電視不時顯示時速，方向、地圖、距離目的地等報告，便是 GPS 的應用。
﹒ 依據國際協議，美國國防部需發射至少 24 個人造衛星及維持系统的運作，系统由 6 個圓環型軌道圍着地球及地面控制站組成，每一軌道有至少 4 個 GPS 人造衛星，由於衛星會老化，美國國防部一直有增加衛星數目。國際協議規定 GPS 人造衛星部份功能必須免費開放民用，但美國國防部已經宣布為其本國利益，可以在没有預警下關閉局部地區 (如戰區) 的民用服務。
﹒ 請注意 GPS 衛星是「非定位衛星」，假設你拿着 GPS 接收器站着不動，GPS衛星會不停地在軌道上運行而轉變 你的相對位置。所以你的 GPS 接收器常收到不同的衛星编號。我們家中的電視衛星是「定位衛星」即是 地球同步轉動，例如在南中國海上空的衛星停留在南中國海上空同一位置，你只要把電視天線固定面向衛星，便可以收到電視訊號。
﹒ GPS 接收器定位方法，是要可以直射收到 4 個或以上衛星，用訊號反射來回時間計算。另外，還有一些其它定位方法，例如日本政府在主要城市道路增加修補的定位訊號，但這是重大的政府投資，以目前港府的財力，短期内都不會有具體計劃。亦可以用機械加電子方法量度車輛行駛時的 動資料補足，但車主就要特别投資在這 系统上。
﹒ 正確使用 GPS 接收器，可以减少接收干擾，例如GPS 不能在室内、停車場、天橋底應用，因為根本不能收到衛星直射的訊號。在汽車内，應使用有長天線的 GPS，并把天線用磁石置在汽車外，不應使用没有延長天線的型號。在香港 90% 以上地方都可以接收成功，但如在灣仔道及皇后大道中部份路段，因為路如蛇一般彎曲，而且四周都是高樓大厦，嚴重阻擋電波，會常常收不到訊號。但同樣在市中心，彌敦道、佐敦道、窩打老道、亞皆老街等，因為是一條很直的大道，不會受到兩旁高樓大厦的遮擋，所以接收訊號都没有問題。
﹒ 為何要使用 4 個衛星﹖ 用最簡單的說法，是因為定位要由數個衛星和你的相對位置决定，用接收訊號方程式包括時間/衛星軌跡/距離計算。有如幾何學用圓弧相交求交叉點般。在平面幾何上，2 個圓弧相交於 2 點，要知道那一點正確便要量度 第 3 個點的距離 (即第 3 個圓弧)﹔所以平面幾何上用到 3 點距離便可定位。在立體的情形下，多了高度，便要利用第 4 個衛星了。
﹒ 當衛星剛好在你的 GPS 上，距離最近，訊號最强，為何又不是最好的呢﹖ 因為定位是要由數個衛星和你的相對位置决定，當幾個圓的中心十分接近，則交點便不准 (見圖)。這 誤差，可以由 GPS 系统的内置方程式計算。稱為 GDOP (Geometric Dilution of Precision)，例如GDOP 4m是指衛星 你的相對位置有 4 米誤差。
﹒ 一些不正確的GPS測試報告，主要是没把GPS妥善安裝，例如進行行車測試時卻把天線放在車内、或書寫成在公園東面收到，在西面收不到定位等。其實在公園東面收到定位，可能在 5 分鍾後會收不到，反過來說，西面現在收不到，在下一秒卻可能收到訊號﹔因有些 GPS 出 用省電設定，每數秒或 10 秒始更新一次、所以可能會出現以上所述的情况。因此使用者必須正確安裝和了解 GPS 的功能和局限。

衛星全在頭頂，GDOP 不精，相交圓弧不清，引致誤差。

精確的 GDOP，交點清晰。

全球衛星定位系統工作原理與市場概述

全球衛星定位系統工作原理與市場概述
(NAVSTAR GPS, NAVigation Satellite Timing And Ranging Glogal Positioning System, 以下簡稱GPS)

什麼是GPS ?
GPS 的基本定位原理
GPS相關名詞解釋
GPS 在消費性電子產品上的應用
GPS的市場現況



什麼是GPS ?

全球衛星定位系統（Global Position System, GPS）為美國國防部開發，利用規模遍及全球的人造衛星之航法系統，由24顆人造衛星所構成，其中包括三顆預備衛星。利用對民間開放的C/A碼標準測法，能得到數十米的精度，為無線電定位法的一種。衛星定位系統整體運作上可分成三部份：太空部分、地面部分以及訊號部分。
太空部分目前 GPS 衛星已發展至 Block II 型式的定位衛星， 由Rockwell International 製造，在軌道上重量約 1,900 磅， 太陽能接收板長度約17 呎，預期壽命為7.5年，於 1994年完成第24顆衛星的發射，整個GPS 系統正式宣告建構完成。因此目前太空中有24顆GPS 衛星可供定位運用，它們平均分佈於6個軌道面，每個軌道面上各有 4顆，距離地面高度約10,900海浬 (大約20,000公里)， 呈55°角傾斜繞行地球運轉，繞行地球一周需 12 恆星時，每日可繞行地球 2周，這也就是說，不論任何時間，任何地點，包含北極, 南極，至少有 4 顆以上的衛星出現在我們的上空。
訊號部分GPS衛星產生兩組隨機電碼，一組稱為C/A碼，一組稱為P碼。C/A碼主要開放給民間使用，因此在精度上刻意降低，P碼則是美國國防部保留為其軍事用途的電碼，精度比C/A碼高很多，因此設有密碼，一般民間使用者無法解讀。一般而言，GPS衛星傳送兩種頻率的載波， L1 (Link 1) 載波的頻率為1575.42 MHZ，L2 (Link 2)載波的頻率為1227.60MHZ。
地面部分地面設施部分主要包含GPS監控站與使用者接收設備兩部份。
監控站包括一個主要控制站（Master Control Station）、五個監測站（Monitor Station）－分佈於夏威夷、亞森欣島、迪亞哥加西亞、瓜加林島、科羅拉多州、三個地面控制站（Ground Control Station）等。監測站主要負責追蹤所有衛星的運行位置、時間、氣象資料及電離層資料等，將每15秒觀測到所有資料，計算出每15分鐘一組的平滑化數據（Smoothed Data），傳送到主控制站後，由主控制站加以統合，計算出衛星星曆、時錶修正量、電離層改正係數，再轉換成導航訊息，以維護衛星系統的精度與正常運作，此部份由美國國防部負責，使用者無從瞭解也毋需瞭解此部份的技術。
使用者接收設備主要是一個衛星訊號接收器，依照不同的目的而有不同的定位能力，基本的功能是接收L1載波，分離出C/A電碼，進行最簡單的虛擬距離定位，也是一般車輛定位所使用的機型。其中必須注意的是：GPS衛星產生兩種不同的載波來承載所有電碼與訊息，其中C/A碼僅調置在L1載波上，P碼則分別調置在L1與L2載波上，並區別為P1與P2電碼，但美國軍方目前僅開放C/A碼僅民間使用。而一般間使用之接收機可經由差分修正(DGPS差分定位)達15呎或更加之準確度。但使用DGPS訊號需付費，一般使用者應考量成本及使用目地是否需要到如此精準。如做汽車導航您所需要知道的是您的相對位置配合您所使用之電子地圖，無需使用到那麼高精度之定位。


GPS 的基本定位原理

　　GPS 的定位是利用衛星基本三角定位原理，GPS 接收裝置以測量無線電信號的傳輸時間來量測距離，以距離來判定衛星在太空中的位置，這是一種高軌道與精密定位的觀測方式。假設衛星在11,000英哩高處，測量我們的距離，首先以11,000英哩為半徑，以此衛星為圓心畫一圓，而我們位置正處於球面上。　　再假設第二顆衛星距離我們12,000英哩，而我們正處於這二顆球所交集的圓周上。現在我們再以第三顆衛星做精密定位，假設高度13,000 英哩，我們即可進一步縮小範圍到二點位置上，但其中一點為非我們所在的位置極有可能在太空中的某一點，因此，我們捨棄這一點參考點，選擇另一點為位置參考點。　　如果要獲得更精確的定位，則必定要再測量第四個顆衛星，從基本物理的觀念上來說，以訊號傳輸的時間乘以速度即是我們與衛星的距離，我們將此測得的距離稱為虛擬距離，在 GPS 的測量上，我們測的是無線信號，速度幾乎達18萬6千英哩/Sec的光速，而時間卻短的驚人，甚至只要0.06秒，時間的測量需要二個不同的時錶，一個時錶裝置於衛星上以記錄無線電信號傳送的時間，另一個時錶則裝置在接收器上，用以記錄無線電信號接收的時間，雖然衛星傳送信號至接收器的時間極短，但時間上並不同步，假設衛星與接收器同時發出聲音給我們，我們會聽到二種不同的聲音，這是因為衛星從11,000英哩遠的地方傳來，所以會有延遲的時間，因此，我們可以延遲接收器的時間，從此延遲的時間╳速度，就是接收器到衛星的距離，此即為 GPS 的基本定位原理。
　　那麼GPS衛星究竟傳輸那些資料呢？衛星所傳輸的訊號包含有偽亂碼(Pseudo random code)、星曆資料(Ephemeris:英語發音為ee-fem-er-is)及Almanac。
1、偽亂碼(詳細請參見"GPS測距碼的作用")可幫助我們知道衛星訊號是由那一顆衛星所傳輸下來，所以偽亂碼即是一顆衛星的身份證(ID code)。其衛星編碼從1至32。因此我們可從GPS接收機上看到所接收到的衛星編號。但為何超過24個偽亂碼呢？這是因為當有新的替代衛星發射啟用時，可馬上給與這顆替代衛星一個新編號，當真正被淘汰的衛星不能使用時，就取代淘汰的衛星。
2、星曆資料含有衛星是否健康或不健康之資訊、現在日期、時間，這些資料使您的接收機知道現再時間日期其決定您目前的位置。
3、Almanac傳輸軌道資訊告知接收機各衛星所在天空之位置。
　　簡單的說GPS時如何運作：每一顆衛星會告訴您使用的接收機三件事，我是第幾號衛星，我現位置在那裏，我什麼時候送這訊息給您。當您的GPS接收機接收到這些資料後會將星曆資料及Almanac存起來使用，這些資料也用做修正GPS接收機上的時間。
　　GPS接收機比較每一衛星訊號接收到的時間及本身接收機的時間的不同，而計算出每一衛星道接收機的距離。接收機若在接收到更多衛星時，它可利用三角公式計算出接收機所在位置。三顆衛星可做所謂2D定位(經度及緯度)，四顆或更多衛星可做所謂3D定位(經度、緯度及高度)。接收機繼續不段地更新您的位置，所以它可計算出您的移動方向及速度
　　另外影響GPS接收機準確度的因素是衛星(satellite geometry)，(satellite geometry)是指以接收機為基準，各衛星的相對位置。GPS接收機與它所接收到訊號的衛星所構成的角度，會影響到定位的精準度﹐角度過小﹐或者接收到的衛星太過聚集﹐都會降低定位的精準度。衛星與衛星的角度小時，相對於角度大時，會產生較大的定位誤差。現在以二顆衛星為例說明，請看圖示(Please wait)假設衛星A及B於瞬間不移動，而且假設衛星A沒有受到其它干擾既衛星A提供非常準確的定位資訊，此時假設衛星B啟動SA或受其它干擾造成定位訊號有誤差時，接收機會認為衛星B的位置會是在衛星B1之位置，結果造成CD線段的誤差量，兩衛星的夾角大時CD線段較小，因此定位會較準確。如果這四顆衛星分佈在各不同方向，其定位的準確度會大大提升。若四顆衛星各分佈在東、西、南、北，則此時各衛星訊號交會面會更小，會使定位精度更高，既使有SA也可達100呎或更好的準確度。
　　當我們使用GPS接收機於車內、接近於高建物或隆起之高地，這都會造成衛星訊號被阻擋，所接收到的衛星數目減少，當接收機周邊越多阻礙物時，接收機就越難定位。但接收機接受到很多衛星時並不一定更精確，這還與衛星在天空的位置(azimuth and elevation)也會影響其精確度。
　　另外會影響其精確度的是叫"多重路徑"。簡單的說多重路徑就是無線電波被障礙物所反射。多重路徑的實例就是以往黑白及彩色電視機利用天線接收時，電視會發生多重影像，現在電視接電纜線再也不會發生這種情況。衛星訊號也會發生訊號受到反射而延遲到達接收機的時間，這會使接收機認為衛星北實際位置更遠，但這誤差不會超過15呎。
其它誤差還有受大氣層的影響含離子層及對流層，內部時鐘誤差。
　　常有初學者問買怎樣的GPS接收機最好？這沒有正確的答案，可從下面來討論：首先您要問自己要做何應用？買接收機是要買適合您的應用，如果您有特別需求若是要放在車上，一掌上型的接收機就可使用。若您需要海上或航空使用時就需要含有導航的資訊，此時您需要一更經確的接收機或含有所在地地圖之接收機。若是海上使用您還可能需要可看深度之接收機。
　　當您決定所使用之範圍，通常您就可選擇一適當之接收機，而通常都會有好幾種機種及價格。是否選擇高單價機種或額外的付屬套件，端視是否符合您的需求。如果發現有好幾種機種可要求試用是否符合自己所需，有的在操作上一機種較另一機種較容易。



GPS相關名詞解釋

選效SA (Selective Availability)效應　　即刻意將衛星上的時鐘撥亂﹐以及廣播不準確的軌道參數使定位誤差達100公尺以上﹐為克服定位精度不準確的問題﹐必須加入差分定位的技術﹐來改善定位的精度。DGPS-差分定位　　Differential GPS差分定位一種技術用以增加GPS定位的精確度，經由一已知點所測得的誤差，將一未知的地點所測的位置量扣除誤差的部份，便得以較精確的位置值。GPS的精確定位系統(Precise Positioning system, PPS)　　只有授權的使用者具備有解碼設備及密碼及特殊之接收機才有辦法使用精確定位系統。通常能使用這一系統的單位為美軍、某些政府單位及一些被美國政府允許使用的人。其精確度為水平精度17.8公尺、垂直精度27.7公尺、時間精度100 nanosecond。GPS的標準精度定位(Standard Positioning System, SPS)　　一般民間使用者皆可使用無需付任何費用，大部份的GPS的接收機皆可使用標準精度定位。標準精度定位的精確度已故意加入誤差(Selective Availability)，其精確度為水平精度100公尺、垂直精度156公尺、時間精度167 nanosecond。反愚效應Anti-Spoofing(A-S)　　在美國國防部實施AS效應後P電碼皆鎖碼成Y電碼。Y電碼一般用戶無法解碼﹐但一些GPS接收機製造商仍能以特殊的解碼電路技術(如Ashtech Z-tracking)取得較高精度之電碼觀測量﹐但無類似技術的GPS接收機﹐即無法量測﹐例如Leica Wild GPS-System 200﹐在1994年1月31日AS啟動前﹐它可執行P電碼測距﹐及全波長L1與L2載波相位量測。AS啟動後﹐L2上僅測得半波長數據﹐其量測雜訊亦變大。MOB的功能　　所謂MOB功能是指人員落海警示功能，這個通常是用在海上的用途。當有船上成員落海的時候，船上的成員比如說船長，他可以使用這個功能將落海所在的位置立刻標示起來，此時GPS立刻鍵入導航模式，而所指向的導航點永遠是人員落海的那個點，在強風巨浪之下，要尋找失蹤落海的人員這功能顯得十分重要。航點(WAYTOINT)　　航點是航海用的名詞，它的意思是在一個指定的位置上做標記。就GPS接收機而言，可以在任何一個位置標記航點，將它儲存在記憶體中，以作為將來參考的用途。模擬模式(SIMULAPORMODE)　　模擬模式是GARMIN45所特有的模式，它模擬衛星訊號是處於接收狀態之下，這個功能最主要是來幫助使用者在室內或者是無法接收到衛星的環境之下能夠練習使用GPS，當然在室內時可以使用正常模式(MORNALMODE)，然而當使用正常模式的時候GARMIN45一直無法接收到衛星訊號時，那麼將在15分鐘後自動關閉電源，這是為了省電的考慮。單頻 vs 雙頻　　NAVSTAR定位衛星實際上以兩種無線電頻率傳送定位訊號﹕L1與L2﹐L1上調製出民用(C/A)與軍用(P1)兩種電碼﹐L2上調僅製出軍用碼(P2)。一般民用級的GPS接收機僅能接收L1頻率及其未經鎖碼的電碼以做為定位之用。有兩種方法可以計算出位置﹐最普遍的方法是同時接收四顆(至少是三顆)衛星訊號﹐由L1頻率上的電碼中讀取時間及衛星位置資訊﹐再經由相當複雜的矩陣運算﹐計算出位置。此方法可達到15公尺的精確度。　　要達到更好的精確度﹐則必須運用載波相位觀測量(carrier phase measurement)載波相位觀測量是一種運用無線電訊號特性來計算距離的技術。理論上我們是假設從衛星發射至接收機的無線電訊號是呈一直線﹐但是事實並非如此﹐訊號會因大氣層的影響而產生偏向﹐特別是電離層效應。電離層能夠使我們能夠收到遠達數百哩外的無線電台的播送內容。　　GPS所使用的頻率波段並不會受到太多的偏向﹐也不會因此造成1公尺或者更大的誤差。而經由雙頻比較可消去電離層效應所產生的誤差﹐這是因為電離層效應與電波頻率有關﹐所以如果GPS接收機可同時接收Ll民用頻率及L2軍用頻率﹐接收機即可判斷出電離層效應所造成的誤差﹐在計算位置之前加以排除。


GPS 在消費性電子產品上的應用

　　在介紹完有關GPS的基本原理後，我們就要導入正題。也就是探討GPS在消費性電子產品上有那些技術的瓶頸，並且有那些解決方案。首先這裡所指的消費性電子產品泛指一般手持式產品，包括PDA、Handheld PC ( Palm PC), Smart Phone，行動車用導航等。　　在已往對於GPS的主要應用層面在於小型航空器、遊艇船隻、個人追蹤導航及特殊用途單一功能的應用。而如今在切入消費性電子市場後，所有的GPS IC設計公司都體認到有四個障礙需要克服。第一個也是最關鍵的問題就是接收靈敏度的問題。一般的消費者在使用GPS時，多數會處在市區內，甚至在建築物內，這樣的環境絕對是GPS的天敵，因為在這樣的環境下，衛星傳送下來的訊號不僅會被衰減，多重反射(multi-path)，甚至完全收不到任何訊號(indoor)。為了改善接收靈敏度的問題，Trimble公司無不在RF IC上力求精進。　　第二個瓶頸是消耗功率大小，在手持式的電子產品，省電一直是一個最重要的課題。目前在市場上各家IC的功率消耗分別從200mW 到400mW不等。除了基本的耗電需要再繼續降低外，有效的電源管理設計就成了最重要的設計之一。這其中以Trimble公司 的M-Loc 設計最為突出，在程式規劃下，其功率消耗可以一直維持在100 mW 以下。　　緊接著要談到的第三個障礙是GPS接收器的尺寸大小，一般的GPS接收器設計，大體包含有射頻IC，GPS ASIC 處理器，CPU和記憶體。再加上週邊其他電路後，其尺寸大約是一般名片大小。然而這樣的尺寸完全不能符合手持式電子產品的需求，因此Trimble公司因應市場上需求設計開發更小包裝尺寸的M-Loc GPS模組。並且在軟體設計上也使得記憶體可以與其他系統共用，進而大大地減少IC的數量 。　　最後一個就是價格問題，凡是要同消費大眾普及化的產品，在價格上一定要有競爭力，這表示著GPS廠商一定要打入手持式產品(cellular phone, PDA, etc.)市場，用數量上的優勢來降低價格。只要是在這四個方面領先的廠商，必然能夠順利的切入消費性電子產品的市場。



GPS的市場現況

　　目前提供GPS的廠家可大致區分為四類，第一類是只提供晶片(GPS Chipset)然後支援客戶研發終端產品(end product)的廠家，如Infineon、Phillip、 IBM、 A&D、ST等。第二類是提供GPS模組的廠家，如Trimble、Motorola、 Rockwell 。第三類是指提供一般商用終端產品的廠家，這類的終端產品有汽車導航器、船用/飛機用/個人用導航器，其特點就是含有方便的導航軟體，友善的人機介面(如LCD、顯示器、Keypad)，甚至再加上2-way transceiver (在此汎指GSM CDPD Trunk Radio WCDMA等)，此類廠家如Trimble、Garmin、 Magellen 。第四類廠家指的是生產高精確度的GPS接收器，也就是有得到P碼授權的業者，如Leica。當然也有少數提供IP整合方案的廠商如Parthus。　　而特別在通訊電子產品上著力，並且可以與行動通訊設備大廠合作，而能夠提供Location Based Service 的有Trimble、Motorola、Rockwell….。 隨著消費性電子產品的應用層面日廣，不少電子產品都在積極地規劃整合GPS的導航功能，最普遍的如電子地圖公司、汽車導航系統、行動電話、PDA、Smart Phone等。一旦GPS的導航功能搭配上適當的電子地圖與規劃完善的導航軟體，則未來GPS將會成為人人必備的生活必需品。