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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳國華
研究生(外文):Kuo-Hwa Wu
論文名稱:運用視覺偵測可視衛星遮蔽在GPS 定位精度之改善
論文名稱(外文):GPS Accuracy Improvement with Satellite In-view Visual Detection
指導教授:林昌鴻林昌鴻引用關係、高維文
指導教授(外文):Chang Hong Lin 、Wei-Wen Kao
口試委員:林昌鴻、高維文
口試委員(外文):Chang Hong Lin 、Wei-Wen Kao
口試日期:2015-05-15
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:衛星導航系統、影像辨識、多路徑效應
外文關鍵詞:GPS、Image Recognition、Multipath effect
相關次數:
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隨著GPS技術的普及,舉凡汽車導航裝置、智慧型手機、穿戴式裝置以及地理量測系統等需要定位的應用,都可以見到GPS定位技術的廣泛應用,其中以汽車導航裝置最為一般大眾所熟悉並獲得廣泛的商業成功。而汽車導航應用的場合主要在複雜的都市化環境,林立的高樓無可避免的會遮蔽GPS衛星訊號或造成多路徑反射,導致GPS接收機的定位誤差。

假設從GPS接收機可得到衛星資料(仰角、方位角、訊雜比)及經緯度座標表示目前使用者的位置,並且能夠得知現在GPS接收機受到的多路徑效應影響程度,就可以去推論在定位的經緯度解上造成多大的誤差。

本論文利用安裝在車頂的360度視角魚眼攝影機往天空拍下影像,使用二值化影像辨識可直視天空的區域,並配合GPS接收機收到的NMEA資料,可得知當時的衛星分佈、被建築物遮蔽的衛星,以及道路兩旁建築物造成的多路徑效應環境為何? 可以初步判斷出GPS接收器目前的位置是有誤差的,進而推估這樣環境下的誤差,再利用REVERSE DGPS 演算法修正虛擬距離的誤差量後,可以算出位置偏離的方向,進而修正誤差距離而得到較正確的位置。

本論文希望在汽車導航時,因為多路徑效應而偏離正確路徑時,能夠適度把它修正回正確路徑,經由實驗的驗證,的確可以降低誤差。
As GPS technology becomes more popular, its application becomes widely adapted in products across the market. GPS technology can be found in products such as automobile navigation systems, smart phones, wearable devices, and geographical surveying equipment. Among these, automobile navigation systems are the most widely known, with widespread commercial successes. As automobile navigation systems are primarily used in highly urbanized areas, high-rises will inevitably disrupt GPS signal acquisitions due to obstruction of satellites or will cause multipath effect phenomenon when signals are reflected from the surfaces of surrounding buildings. Hence, inaccurate positioning will be generated by GPS receivers. We suppose GPS receiver get satellites information(Elevation、Azimuth、C/No) and a coordinate of latitude & longitude to indicate user’s current position, along with current level of multipath effect, therefore we can make an inference the multipath pseudorange error from positioning calculation.
This study used a fisheye camera mounted atop a vehicle to capture 360° aerial views of the sky via the binary image thresholding technique to identify boundaries of the sky with direct line-of-sight coverage. By incorporating NMEA data, the GPS receiver acquired the satellite aerial position, identified those that were obscured, and evaluated how surrounding buildings were contributing to the multipath effect. Because current position errors in GPS receiver could be preliminarily determined,multipath pseudorange error caused by surrounding interference effect was estimated. REVERSE DGPS algorithm was then applied to correct errors in pseudorange differences. Next, position deviations in direction and distance were calculated to obtain a more accurate position.
This study aims to provide a method to help a vehicle adhere to its proper course when navigating through areas with obstructed satellite signals and multipath effect that may potentially deviate the vehicle from its desired route. The experimental results show that GPS positioning errors can indeed be reduced using this technique.
摘要 I
誌謝 III
目錄 IV
圖索引 VII
表索引 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 論文貢獻 2
1.4 論文架構 3
第二章 GPS系統原理 4
2.1全球定位系統 4
2.2 GPS定位原理 6
2.3 GPS的誤差分析 8
2.4 地理座標及轉換 10
2.4.1 世界地理座標(WGS-84) 11
2.4.2 地心地固座標(ECEF) 12
2.4.3 本地水平座標(ENU) 13
2.4.4 WGS-84、ECEF座標轉換 14
2.5 GPS接收機輸出NMEA 15
2.5.1 GPGGA 15
2.5.2 GPGSV 16
2.5.3 GPGSA 17
2.5.4 GPRMC 17
第三章 影像辨識處理 19
3.1影像擷取裝置 19
3.2影像尺寸誤差校正 21
3.2.1衛星分佈圖 21
3.2.2魚眼影像校正 23
3.3 影像分析與處理 26
3.3.1 灰階影像直方圖(Histogram equalization) 26
3.3.2 影像二值化 26
3.3.3 Otsu演算法 28
3.3.4影像比對 30
3.3.5 比對資料輸出 36
第四章 DGPS之原理與運用 39
4.1 DGPS修正原理 39
4.2 REVERSE DGPS誤差修正 40
第五章 實驗結果與分析 45
5.1 實驗設備與架構 45
5.1.1 GPS接收機 46
5.1.2 外接天線 (Active Antenna) 48
5.1.3 Google Earth 49
5.1.4 圓機率誤差(Circular Error Probable,CEP) 49
5.1.5交叉跟踪誤差(Cross Tracking Error,CTE) 50
5.2模擬多路徑效應實驗 51
5.2.1 多路徑效應模擬實驗 52
5.2.2 模擬結果 55
5.3 靜態實驗之參考點設置 56
5.4 GPS靜態實驗 59
5.4.1 GPS空曠區靜態實收實驗 60
5.4.2 GPS都市區靜態實收實驗 62
5.5 GPS動態實驗 64
5.5.1 GPS都市區動態實收實驗 (1) 64
5.5.2 GPS都市區動態實收實驗 (2) 66
第六章 結論與未來展望 70
6.1 實驗結論 70
6.2 建議 71
6.3 未來展望 71
參考文獻 72
[1]莊智清,”衛星導航”,全華科技圖書,台北,2012
[2]Tsui, J. B. Y., "Fundamentals of global positioning system receivers, " Wiley-Interscience, 2006
[3]Grewal, M. S., Weill, L. R., & Andrews, A. P., ”Global positioning systems, inertial navigation, and integration”, John Wiley & Sons., 2007
[4]Groves, P. D., Wang, L., & Ziebart, M., ”Shadow matching: Improved GNSS accuracy in urban canyons,” GPS World, 23(2), 14-18., 2012
[5]Iwase, T., Suzuki, N., & Watanabe, Y., ”Estimation of Multipath Range Error for Detection of Erroneous Satellites”, In Proceedings of the 23rd International Technical Meeting of The Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS 2010) (pp. 2228-2235)., Oct 2001
[6]Peres, T. R., ”Multipath Mitigation Techniques Suitable for Low Cost GNSS Receivers [D],” Instituto Superior Técnico, 20-56., 2008
[7]李原綜(1995),”即時性DGPS載具定位系統”,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程研究所,台北,1995
[8]劉坤賦,”GPS信號品質量測與分析,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程研究所,台北,2007
[9]u-blox document, “Datum Transformations of GPS Positions,” http://www.u-blox.ch.Application Note. 5th, July 1999
[10]National Marine Electronics Association. ,“NMEA 0183--Standard for Interfacing Marine Electronic Devices. NMEA., “, 2002
[11]洪維恩,”MATLAB7程式設計入門篇”,旗標出版股份有限公司,2012
[12]Otsu, N., “A threshold selection method from gray-level histograms.,”Automatica, 11(285-296), 23-27., 1975
[13]陳建隆,”應用改良式經驗模態分解法於消除文件影像中的不良光照現象”,碩士論文,國立中央大學資訊工程學系研究所,桃園,2009
[14]Mohammed, N. Z., Ghazi, A., & Mustafa, H. E., ”Positional accuracy testing of Google Earth,” International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering, 4(6). , 2013
[15]Nelson, W., ”Use of circular error probability in target detection (No. MTR-10293)”, MITRE CORP BEDFORD MA., 1988
[16]Veness, C., “Calculate distance, bearing and more between Latitude/Longitude points,” http://www. movable-type. co. uk/scripts/latlong. html., 2010
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1. 楊曉雯。「科學家資訊搜尋行為的探討」。圖書與資訊學刊25期 (民國87年3月):頁24-43。
2. 黃慕萱。「成人讀者之資訊尋求行為」。臺北市立圖書館館訊19卷2期(民國90年12月):頁9-19。
3. 黃雪玲。「線上檢索晤談:從讀者的「資訊需求」談起(上)」。國立中央圖書館臺灣分館館刊3卷1期 (民國83年9月):頁32-41。
4. 黃雪玲。「線上檢索晤談:從讀者的「資訊需求」談起(下)」。國立中央圖書館臺灣分館館刊3卷2期 (民國83年12月):頁33-43。
5. 陳雅文。「資訊尋求行為的探討」。中國圖書館學會會報48期(民國80年12月):頁223-232。
6. 張可婷。「Dervin的『意義建構理論』」。美國資訊科學學會臺北學生分會會訊9期 (民國85年11月):頁52-67。
7. 沈寶環、傅雅秀。「圖書館與資訊利用」。中國圖書館學會會報52期 (民國83年6月):頁9-14。
8. 王秀卿。「網路使用與資訊尋求行為之文獻探討」,大學圖書館 5卷1期 (民國90年3月):頁144-162。
9. 于第、王秀惠。「技術學院學生網路使用行為之調查研究:以景文技術學院為例」。景文技術學院學報13期上冊 (民國91年9月):頁1-17。
10. 溫仁助。「從資訊與資訊需求的定義探討資訊需求和使用的研究對象」。大學圖書館2卷3期 (民國87年7月):頁58-71。
11. 廖又生。「推廣服務面面觀」。佛教圖書館館訊13期(民國87年3月):頁36-40。
12. 鄭麗敏。「人文學者搜尋資訊行為的探究」。教育資料與圖書館學29卷4期(民國81年):頁388-410。
13. 蘇諼。「讀者研究的趨勢」。中國圖書館學會會報55期(民國84年):頁51-55。