隨著GPS現代化(Modernized GPS, MGPS)衛星系統於2005年正式啟航後，調制於GPS衛星L2載波頻段上的C/A電碼，簡稱L2C觀測量，已逐漸運用於GPS導航定位，亦由於該衛星訊號之準確、可用、完整與可靠性均大幅提升，致使衛星觀測量品質確保，降低定位誤差。本研究將MGPS結合精密星曆之成果，加上精密單點定位(Precise Point Positioning, PPP)技術，組合雙頻虛擬距離(Pseudoranges)觀測量處理方式，使得定位求解精度可達到1至3公尺。
本研究蒐整兼具L2C之GPS觀測量，組成雙頻電碼無電離層（Ionosphere-free, 本文簡稱IF）線性組合觀測量，進行PPP定位測試。實驗擷取國際L2C追蹤網的六個追蹤站資料分別進行測試，研究成果顯示加入較多L2C觀測量時，其定位精度的提升率最顯著，在平面精度最佳提升率可達25.14%，而高程精度可達24.50%。
關鍵詞：GPS現代化、精密單點定位、無電離層

With the satellite systems of modernized GPS (MGPS) launched in 2005, the new C/A code of GPS satellites which have been modulated in L2 frequency band (L2C) have gradually been used in GPS navigation and positioning. The accuracy, availability, integrity, and reliability of L2C signals have been mainly increased and the qualities of observations certainly degrade the positioning errors.
This study of Precise Point Positioning (PPP) addresses issues related to combine MGPS with the products of precise ephemeris to form a novel technology of point positioning. The feature of PPP is the positioning process with dual-frequency pseudorange observations and the positioning accuracy can reach 1 to 3 meters.
The L2C observations of six-station collected from the international L2C network were used to test the algorithms of PPP. In this research, the algorithms of PPP are based on dual-frequency codes ionosphere-free (IF) linear combinations. The outcomes of testing shows that by adding the more L2C observations, the higher positioning accuracy. It can reach 25.14% in horizontal direction and 24.50% in vertical direction.
Keywords: Modernized GPS, Precise Point Positioning, Ionosphere-Free

目錄

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
1. 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 精密單點定位 3
1.2.2 GPS現代化 5
1.3 研究方法 8
1.4 論文架構 11
2. GPS緣起及其現代化 12
2.1 GPS緣起 12
2.2 GPS訊號結構 13
2.3 GPS現代化 14
2.3.1 　L2C觀測量及L5載波頻段 15
2.3.2 訊號功率 16
2.3.3 　M電碼 19
2.4 GPS定位方法 20
2.4.1 　GPS觀測量 20
2.4.1.1 虛擬距離觀測 20
2.4.1.2 載波相位觀測 22
2.4.2 GPS定位方式 23
2.4.2.1 單點定位 24
2.4.2.2 相對定位 24
2.4.3 GPS觀測量之線性組合 27
3. 精密單點定位 31
3.1 精密單點定位數學式 31
3.2 系統誤差及其改正 32
3.2.1 　GPS主要考慮之誤差 32
3.2.1.1 衛星坐標及衛星鐘差 32
3.2.1.2 電離層延遲誤差 37
3.2.1.3 對流層延遲誤差 37
3.2.1.4 多路徑效應 38
3.2.2 精密單點定位附加考慮之誤差 40
3.2.2.1 相對論效應 40
3.2.2.2 地球旋轉改正 41
3.2.2.3 電碼系統偏差量改正 41
3.3 坐標系統及大地基準 44
3.3.1 坐標系統 45
3.3.2 大地基準 45
3.4 數據預處理模式 49
3.4.1 　RINEX壓縮檔轉換 50
3.4.2 精密星曆內插 50
4. 數據預處理 52
4.1 實驗設計 52
4.2 衛星鐘差內插成果分析 53
5. 研究成果與分析 60
5.1 實驗區及點位之選定 61
5.2 實驗設計 62
5.3 參考坐標之建立 63
5.4 成果分析 66
5.4.1 　SPP及PPP成果分析 66
5.4.2 加入L2C觀測量成果分析 68
5.4.3 多曆元PPP成果分析 80
6. 結論與建議 84
參考文獻 86
自傳 90

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