卫星定位不够精准!? 工研院展示公分级定位技术

经常使用汽车导航的开车族对卫星定位一定不陌生，但卫星定位不够精准造成车主困扰的例子时有所闻，像是定位在河中，或是因为误差过大而错过了重要的路口等等。

“这是因为一般卫星定位误差可能达数米，如果搭配的图资也不够精确，就可能产生误差，造成使用者的困扰，只有公分等级的定位技术，结合同样高精准的图资，才能解决这个问题”，工研院资通所技术副组长曾铭健表示。此外，传统的卫星定位也容易受到室内例如隧道，或是高架桥等地形限制而无法定位。

卫星定位技术现在已普遍的应用在我们的日常生活中，除了军事用途，Google Maps的定位，还有汽车导航、无人机、船舶航行等等，未来的自驾车也需要这项技术，因此提高卫星定位技术的精准度就变得相当重要。

工研院在周三的ITRI TechDay上展示了自行研发的公分等级定位技术。曾铭健指出，一般卫星定位技术是利用电码观测（Code Phase Measurement），误差可能在5到20米之间，技术改良可以小于1米，未来技术将朝向载波相位的观测量，GPS接收器接收卫星定位系统估算的载波数换算为距离，又分为单频、单星系、多频、多星系等不同接收方式，将卫星定位误差从数米缩小到公分，误差在1到10公分。

而载波相位观测还包含RTK即时动态定位、PPP精密单点定位，其中RTK需要设置参考点，而PPP不需要。“更精准的卫星定位技术，不论是自驾车、无人机、无人船都需要，若结合陀螺仪等感测器数据，让无人载具能够更安全的运行”。未来，户外的公分级定位技术可被应用在农耕机、建筑、监控、地震、火山、海啸或物流等等。

高速移动下仍能精准定位、解决定位遮蔽问题

有鉴于更精准的定位技术可被用于许多产业上，工研院花了两年的时间研发已有初步成果，包含RTK及PPP定位。

工研院研发的RTK定位结合位置推算与补偿，运用线性外插及惯性导航克服短隧道、高架铁桥等障碍物导致的暂时性无法定位问题，并测试在高速移动下仍能维持公分级的定位精准度。

不过，RTK需要设置参考点，需要建置成本，且定位点若距离参考点愈远，受到其他的因素影响愈大，误差也会扩大。另外，长距离隧道如何保持连续定位轨迹不中断是工研院接下来的挑战之一，未来可能结合其他感应器或辅助资讯，以解决长隧道内的定位问题。

由于国内还没有公分级的图资，工研院使用误差在米级的国土绘测中心图资，在新竹的68快速道路上测试，即使时速90公里以上，沿途还有高铁桥梁的讯号遮蔽，仍能保持车道等级、不中断的连续定位轨迹。

目前的Google Maps图资精准度不够，工研院以误差约1.25米的国土绘测中心制作的图资展示车道级的定位，下图的屏幕画面可看到车辆(蓝点)在内侧车道行驶，而右下角同步播放实际的行车纪录画面，车辆确实行驶于内侧车道。

另一项不需要参考点的PPP精密单点定位技术，工研院采用双频多星系设计。曾铭健解释，其原理是利用很多的物联网设备连接网络，参考讯号就能透过网络取得，以在本地端、终端进行处理，但也因为没有参考点，收敛时间比较久，以定位精度20公分以内为例，传统PPP收敛时间需要30分钟，工研院利用卫星间一次差分BSSD及载波平滑两项技术，将收敛时间缩短到5分钟。工研院希望未来持续改善，将收敛时间再缩短。

工研院也和船舶中心合作，以淡水河口为测试场域，在一艘小船上以时速20公里进行测试，定位误差小于10公分。今年还准备在高雄爱河，以改造的小船进行河道上的导航、定位。

他们也在自家院区内进行无人机定位测试，整合RTK/PPP定位技术及飞控系统Pixhawk Cube硬件，静态精度验证可达到小于1公分，8月准备测试无人机动态移动的定位误差。

目前工研院开发的RTK即时动态定位支援联发科、UBLOX M8T及Raspberry Pi3，而PPP精密单点定位已可支援Novatel平台。