1 (1575.42MHz)與L2(1227.60MHz)調製PRN電碼。 L1負責傳送導航訊號,L2頻率則負責傳送精確的延遲訊號,供給PPS接收器使用。
載波訊號分別採用三種碼調製,分別為調製導航訊號的粗略擷取碼(Coarse Acquisition Code),其負責取得定位訊號與定義每一個衛星基本資料,並負載次一層編碼製的導航訊息,以使接收器得到更精確的定位訊號;第二個與第三個調製碼則分別為P碼與Y碼,分別調製L1與L2頻率,為軍用PPS接收器鎖碼訊號。不易被干擾的P電碼(Precise Code;10.23MHz)為軍方採用;而民間使用的則為C/A電碼(Coarse/Acquisition Code,1.023MHZ)。
地面控制系統由監測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位於美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息,併計算衛星星曆、相對據離,大氣校正等數據。其次則為使用者接收器,現有單頻與雙頻兩種,但由於價格因素,一般使用者所購買的多為單頻接收器。
SPS與PPS定位系統
GPS提供了一般用SPS(Standard Positioning System)與精密定位系統PPS(Precision Positioning System)兩種定位系統。 SPS是最常見的定位系統,其水平方向精確度約為30公尺,SPS需經過選擇性效益(Selective Availability,SA)處理程序,就是會將衛星訊號的位置或時間資料重新處理,在加入了隨機變動參數後誤差會加大,因此其精確度不會高於SA的誤差值。 SA-SPS的精確度水平值100公尺,垂直為156公尺,時間為10億分之340秒,適合提供現在的一般性商業應用,如汽車導航系統等。
PPS系統則採用鎖碼訊號,定位精確度水平值為20公尺,垂直為27.7公尺,時間為10億分之200秒。由於PPS為銷碼系統,因此不會被加入SA 碼干擾,事實上,PPS亦僅提供給軍事單位與政府使用,為確保軍事安全,美國國防部更會在一般民用GPS加入SA亂碼稍加干擾,以確保各項政府與軍事機密的安定性。
誤差控制
GPS 為一被動(Passive)系統,使用者的接收器僅能接收單向傳來的訊號。由衛星至接收器之間,是依靠測量衛星發射之無線電訊號至接收器所需時間,再乘以光速所得之距離,計算出接收器所在位置的三維坐標值,前提是必須知道由衛星星曆軌道資料計算出的每顆衛星位置,如此即可得知每個GPS接收器的正確位置。
由於GPS的測量必須採用二個不同的時表,因此在傳送時會產生異步的時間偏差量,通常一個極小的誤差值會造成實作上的極大誤差。現在民間用的GPS接收器接收準確度大概僅達95%,精確度約在100公尺內,為消除誤差,現在的GPS技術藉著已知地點的經緯度坐標,誤差率約在幾十公尺左右,在現行的商業應用中,已可滿足大部份需求。
此外,配合各GPS地面接收站同步接收衛星訊號的差分定位(Differential GPS,DGPS)技術,能在訊號接收後與GPS接受器反复確認,藉由此動作消除衛星訊號的誤差與乾擾,經過差分定位技術後,誤差範圍可縮小至2-5公尺,已能運用在精確的汽車導航定位系統中。
GPS的誤差原因
從GPS的基礎構成中可得知GPS的原理並不困難,基本上GPS的衛星訊號會不斷傳送軌道運行資料,其所載之原子鐘也會不停產生精確的時間資料。而每個GPS接收器上也有自己的時鐘與無線電接收器,所以最新的資料是不斷的接收。同時由於每個衛星都會產生一個不同的球狀訊號,因此常連續接收到三個衛星訊號時,便會產生一個交點,此即為GPS之定位功能。
但是即使訊號再精準,GPS仍會因各種自然或乾擾因素產生誤差,造成GPS衛星訊號的誤差原因有很多,從自然界的物理因素,到衛星之間的距離所造成之干擾,以及接數器內部誤差,都有可能造成GPS產生訊號誤差,此點將嚴重影響GPS的產品性能。 |
衛星數據更新: 10.12.2011