葉仲基臺灣大學：生物產業機電工程學研究所林彥志Lin, Yan-ZhiYan-ZhiLin2007-11-262018-07-102007-11-262018-07-102006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/52932摘要 本研究將GPS精確的定位能力與GPRS無線傳輸功能做結合，建立一個可以提供遠端監控作業系統，能在第一時間將GPS接收到的定位資訊，透過GPRS整合封包無線電服務即時傳回監控站。 本文利用GPS接收器與GPRS通訊模組，進行軌跡定位測試。測試範圍為台灣大學校園內，進行了步行和騎乘單車測試，藉以模擬田間車輛之行走，經由無線傳輸功能，在遠端監控站即時觀測行進之路線，當行進路線有偏差時，亦可從監控站傳送信號透過警報器來告知並加以修正。 吾人用此系統所做的測試結果，在直線測試中，所得的定位精準度都是相當高的，最大誤差僅在3公尺內。至於繞圈測試中，當行經至轉彎處時，有些路段會出現較大偏移，但最大誤差可在15公尺內，大致上來說還在可接受的範圍內。然而有些路段的轉彎處卻不會出現偏移現象。行經轉彎處的定位誤差，是吾人日後必須考量分析的重點。 本研究改良了本實驗室先前所開發的GPS/GSM遠端監視系統，可大幅提升資料傳輸速度與降低通訊成本。 關鍵詞:全球衛星定位系統(GPS)、數位行動電話(GSM)、整合封包無 線電服務(GPRS)。Abstract With the advance of technology and rapid development of mobile communications, the use of GPS (Global Positioning System) has been quickly transformed from its former military purposes and guidance for ships, to a wide number of applications in modern daily life. In the aspect of communications, the mobile data service has innovated from the earlier radio BB Call, to GSM (Global System for Mobile Basic), leading to the development of GPRS (General Packet Radio Service) to give us today’s Third Generation communication skills. This research aims to combine the exact positioning ability of GPS with the function of wireless transmission of GPRS, and to build up an operating system for far remote monitoring. This GPS system can receive the positioning information at the first time and immediately transmit it to the monitoring station through GPRS. We use a GPS receiver and a GPRS module of the communication to test the moving tracks. The test area is inside NTU (National Taiwan University) campus. The two methods of experiment are by foot and bicycle. The local monitoring station can observe the moving tracks by wireless transmission. If the course of moving deviated from the preset one, we can transmit signals to correct the errors from the monitoring station in time. Results show that positioning precision is rather high from the straight road test while using this set of system. The biggest inaccuracy is within 3 meters. As for winding road testing, the result sometimes be departed during turning. The biggest inaccuracy is within 15 meters. Basically these are all acceptable ranges. Yet, not all turnings have the phenomenon of departure. Therefore the positioning inaccuracy in the turnings is the focal point in future. This study has improved the traditional remote monitoring system with GPS/GSM. Our system can increase the transmission speed of data and reduce the communication cost. Keywords: GPS、GSM、GPRS目錄 致謝 …………………………………………………………ii 摘要 ………………………………………………………iii Abstract ………………………………………………………iv 第1章 緒論與研究目的 .…………………………………………1 第2章 文獻探討 ………………………………………………2 2.1 GPS 系統 …………………………………………………2 2.1.1 GPS 系統簡介 ……………………………………………2 2.1.2 GPS 系統架構 ……………………………………………3 2.1.3 GPS 系統定位原理 …………………………………………5 2.1.4 GPS 系統資料格式 …………………………………………6 2.1.5 GPS 座標轉換 …………………………………………7 2.1.6 GPS 系統誤差來源 …………………………………………9 2.2 GPRS 系統 ……………………………………………12 2.2.1 GPRS 系統簡介 …………………………………………12 2.2.2 GPRS 系統架構 …………………………………………13 2.2.3 GPRS 系統運作模式 ……………………………………15 2.2.4 GPRS 通訊系統的優點 …………………………………24 第3章 研究方法 …………………………………………………26 3.1 研究架構 ……………………………………………………26 3.2 無線定位傳系統 ……………………………………………27 3.2.1 GPS/GPRS通訊模組 …………………………………………27 3.3 軌跡監控接收系統 …………………………………………32 第4章 結果與討論 …………………………………………36 4.1 結果 ………………………………………………………36 4.1.1系統量測結果 ……………………………………………36 4.2 討論 …………………………………………………………65 第5章 結論 ………………………………………………………51 第6章 建議 ………………………………………………………52 參考文獻 …………………………………………………………53 附錄 軌跡定位資訊 ………………………………………………55 圖目錄 圖 2-1 GPS 衛星運行 ……………………………………………3 圖 2-2系統監視站分佈 ………………………………………….4 圖 2-3 GPS衛星定位示意 …………………………………………6 圖 2-4 GPS座標轉換流程 …………………………………………8 圖 2-5 GPRS網路運作架構 ………………………………………15 圖 3-1系統架構 ………………………………………………26 圖 3-2 無線定位傳輸系統硬體設備 ………………………………27 圖 3-3 GPS/GPRS通訊模組 ………………………………………30 圖 3-4 YUASA直流電瓶 …………………………………………30 圖 3-5 警報器電路 ………………………………………31 圖 3-6 警報器電路 …………………………………………32 圖 3-7遠端監控網站 ……………………………………………32 圖 3-8硬體設定介面 ……………………………………………33 圖 3-9車輛狀態介面 ……………………………………………34 圖 3-10定位地圖介面 …………………………………………34 圖 3-11軌跡分析介面 …………………………………………35 圖4-1-1 舟山路步行(即時軌跡定位地圖) ………………………36 圖4-1-2 舟山路步行(WGS-84經緯度軌跡分析) ………………37 圖4-1-3 舟山路步行(軌跡定位誤差分析) ……………………37 圖4-2-1 舟山路騎乘腳踏車(即時軌跡定位地圖) ……………38 圖4-2-2 舟山路騎乘腳踏車(WGS-84經緯度軌跡分析) ………39 圖4-2-3 舟山路騎乘腳踏車(軌跡定位誤差分析) ………………39 圖4-3-1 台灣大學椰林大道步行(即時軌跡定位地圖)……………40 圖4-3-2 台灣大學椰林大道步行(WGS-84經緯度軌跡分析) …41 圖4-3-3 台灣大學椰林大道步行(軌跡定位誤差分析) …………41 圖4-4-1 台灣大學椰林大道騎乘腳踏車(即時軌跡定位地圖)……42圖4-4-2 台灣大學椰林大道騎乘腳踏車(WGS-84經緯度軌跡分析)43 圖4-4-3 台灣大學椰林大道騎乘腳踏車(軌跡定位誤差分析) …43 圖4-5-1 舟山路->經台大總圖書館->台大生機系 步行(即時軌跡定 位地圖) …………………………………………………44 圖4-5-2 舟山路->經台大總圖書館->台大生機系 步行(WGS-84經緯 度軌跡分析) ………………………………………………45 圖4-5-3 舟山路->經台大總圖書館->台大生機系 步行(軌跡定位誤 差分析) …………………………………………………45 圖4-6-1 舟山路->經台大總圖書館->台大生機系 騎乘腳踏車(即時 軌跡定位地圖) …………………………………………46 圖4-6-2 舟山路->經台大總圖書館->台大生機系 騎乘腳踏車 (WGS-84經緯度軌跡分析) ………………………………47 圖4-6-3 舟山路->經台大總圖書館->台大生機系 騎乘腳踏車(軌跡 定位誤差分析) …………………………………………47 表目錄 表1 TWD-67與TWD-97於虎子山座標值較 ……………………7 表2 傳統電路交換方式與封包交換方式比較 ……………………25 表3 YUASA直流電瓶規格 ……………………………………31 表1-1 第一組實驗即時軌跡定位資訊 …………………………56 表1-2 第一組實驗座標轉換 ……………………………………59 表2-1 第二組實驗即時軌跡定位資訊 ………………………61 表2-2 第二組實驗座標轉換 ………………………………………62 表3-1 第三組實驗即時軌跡定位資訊 ……………………63 表3-2 第三組實驗座標轉換 ………………………………………65 表4-1 第四組實驗即時軌跡定位資訊 …………………………66 表4-2 第四組實驗座標轉換 ………………………………………67 表5-1 第五組實驗即時軌跡定位資訊 …………………………68 表5-2 第五組實驗座標轉換 ………………………………………71 表6-1 第六組實驗即時軌跡定位資訊 …………………………73 表6-2 第六組實驗座標轉換 ………………………………………742849872 bytesapplication/pdfen-US全球衛星定位系統(GPS)數位行動電話(GSM)整合封包無線電服務(GPRS)GPSGSMGPRSthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/52932/1/ntu-95-R93631022-1.pdf