現代導航

Modern Navigation, Fall 2002

2002年秋季
20世紀60年代,全球定位系統(GPS)開始研發,1992年投入使用。在最近的幾年,此系統從100m(民用限制精度要求)的定位精度降至1mm(無需安全許可!),引發許多不同形式的應用。這門課程會應用大量在麻省理工學院學到的科學和數學基本原理,以探索全球定位系統的應用與原理。我們也在堂上和校園使用全球定位系統和其他設備,以示範如何使用該系統。

指定教科書

Hofmann-Wellenhof, B., H. Lichtenegger和J. Collins.《全球定位系統理論和實踐》GPS Theory and Practice. New York: Springer-Verlag, Wein, 1992, pp. 326.

Strang, G.和K. Borre.《線性代數、測地學與全球定位系統》Linear Algebra, Geodesy, and GPS. Wellesley, MA: Wellesley-Cambridge Press, 1997, pp. 526. (Gilbert Strang教授的網頁)

課綱與詳述事項

  • 課程重點

本課程包括詳細的課堂講稿和作業。

 

  • 技術需求

本課程的網頁上的.f文件可以用很多開發工具來編譯並運行。具體指引或建議請參考課程內容。
MATLAB®軟件是運行本課程網頁.m文件的必備軟件。

 

  • 教學大綱


1.變形的、非球體的地球坐標系統。依照重力方向(天文經緯度)和橢球形狀標準(大地經緯度)兩方面來闡述經緯度的概念。不同坐標之間的關係;極移的概念和地球自轉速率的變化;坐標系統之間的相互轉換。對不同精度結果和全球定位系統所能達到的精度需要考慮的影響。

2. 導航原理;盲航推算,真實的磁象限角;天體的應用,定位割線法應用。一般地圖投影概論;不同的地圖投影的應用。球面三角學向量法。

3. 全球定位系統原理;偽距和相位測量。擴頻訊號結構;訊號解析基本原理。偽距和相位(幾何位置,時鐘誤差,傳播媒介,相位整周模糊度)的作用。簡化的大氣層和電離層延時模型;電離層散射影響。差分技術在全球定位系統數據分析中的運用。全球定位系統衛星的安全系統(選擇可用性,反電子誘騙)及其對導航和精確定位的影響。

4.估算程序;隨機和數學模型;動態系統的統計描述;協方差矩陣最小二乘估計傳播。

5. 飛機導航使用全球定位系統的實例(與激光成型比較);檢核全球定位系統取得的真實數據,以估算其可以達到的精度極限;在眾多領域的應用,包括精耕農業;智能汽車導航系統。

課程有實驗課,每幾周有一次家庭作業。有一次期末開卷考試。成績將由以下部分組成:家庭作業(60%),期末考試(30%),出勤率(10%)。

為了更好理解內容,大家可以在一起討論作業,也可以參考其他書目和已發表的材料,但要在作業恰當註明這些額外資料的出處。學生必須單獨完成作業。抄襲他人絕不允許。

相關連結

講者介紹

Prof. Thomas Herring

翻譯工作人員

翻譯人員栦哢

繁體編輯馬景文

簡體編輯陈盈

檔案後製處理李思壯