第二章 相關背景
2.3 相關應用
在本節中將介紹本研究相關的應用，如多天線 GPS、機器人定位等，分述如 下。
Lu et. al(1993)提出不獨立的多天線 GPSCard™系統以及利用一個搖擺物操作 的3DF 系統，可有效的解決多天線 GPS 在海面應用由於晃動較大而時常發生的多 路徑效應以及週波脫落之問題。此篇報告提出可計算剛體載台yaw、pitch、roll 的 公式，並利用了處理點位坐標數據的最小自乘演算法。並且測試了一個利用天線
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基線限制計算的方法。結果顯示無論是3DF 系統或 GPSCard™系統皆可達成即時 動態解算。姿態參數的精度也可控制在15 弧分以內。
GNSS載波相位觀測量的整數週波值是高精度導航與姿態量測的關鍵。
Teunissen(2007)提出了將多天線GPS之觀測量計算為姿態參數的通用公式，可同時 處理所有GNSS衛星之觀測量。此方法可有效的解決週波未定值對於姿態解算之影 響，且利用整數週波的限制條件可提升參數精度。
為節省成本，有利用單一接收儀接收多個天線資訊的GMAS(GPS
Multi-Antenna Switch, GMAS)系統之發展(He et al., 2004)，如圖2-13所示，此系統 依序地接收各天線資訊，可只利用一個接收儀完成多個天線之坐標解算作業。經 過其試驗證明，只要數據處理過程得當，GMAS之成果與同時使用多個接收儀的成 果一致。但此種作法，由於其作法為依序的接收不同天線的坐標資訊，故各天線 觀測量並非同步取得，因而僅能應用於點位監測等固定式的量測，不適用於動態 的載台姿態量測。
圖2-13、GMAS系統(He et al., 2004)
張嘉強等(2003)針對近海測量之作業型態，如測船之姿態量測、測船軌跡圖之 繪製及測深基準面之傳遞等項目，探討GPS 運用之成效與分析。而其 GPS 測量相 應之精度為2cm，並以多天線 GPS 的方式來進行測船之姿態量測，搭配直接解算 法(Lu, 1995)來完成姿態解算。
胡毓盛(2008)利用多天線GPS進行國道三號三維形變之監測，並比較了e-GPS 與一機多天線GPS效能之優劣。根據其研究結果，利用一機多天線GPS系統之精度 可達N方向0.18cm、E方向0.25cm、h方向0.57cm，而利用e-GPS之精度則為N方向 1.44cm、E方向1.51cm、H方向2.96cm。雖然e-GPS有施測迅速及成本低之優勢，但 以精度考量僅能作為較大位移監測作業之工具。
楊光等(2004)應用多天線 GPS 於大壩變形監測之研究，發展了一機多天線監 測系統以降低成本。一機多天線監測系統指的是一個接收儀利用時間間隔的方 式，接收多個天線之資訊。此系統在傳輸距離大於60m 時，訊號損失會相當大，
甚至完全失去訊號，因此加入了GPS 訊號低噪聲放大器來增強其效果。而經由研 究顯示，只要解算合理，此系統所得到之成果與使用多個接收儀一致，且大大降 低了成本。
除了較常見之應用外，目前 GPS 也被應用於機器人定位上。Seward D et.
al(2007) 介紹一種機器人式的挖掘器，討論可行之發展、導航系統，並使其自動化 做決策以及改變其行為來完成使用者的指令。由於差分GPS 提升了精度與可靠 度，提供了建築機具自動化的可能性，但受限於安全性問題以及其經濟效益以致 於此概念一直以來僅在理論階段。其所利用的定位工具：GPS 是裝載在屋頂上，
使用的是單一天線，利用差分技術的結果，X-Y 坐標可達 25mm，Z 坐標可達 50mm，資料更新是 5Hz，並搭配一個電子羅盤來提供方位資訊，若成本許可則利 用精度較高的多天線系統作為方位資訊之提供。
利用自動化的方式來操作農業機具可提高效率，減少人力成本以及解決了人 身安全的問題，但一直以來卻受限於感測器之不足而無法發展。而隨著載波差分 GPS技術(Carrier Phase Differential GPS)的發展，利用低價GPS進行定位與定向之精 度增加，利用O’Connor et al(1996)提出的方式，定位精度可達方位角標準差小於1 度，位置坐標標準差小於2.5cm，使得農業自動化的可行性大幅提升。