现时,利用智能手机的数码地图导航已很普遍。这技术倚赖全球卫星导航系统 (GNSS),以支援稳定可靠的定位和导航功能。然而,在香港这类摩天大楼林立的城市,卫星信号常被高楼阻挡或反射,导致定位出现偏差。

 

有见及此,理大土地测量及地理资讯学系系主任陈武教授率领研究团队,研发出一个城市无缝定位系统, 成功克服市区内卫星信号受阻的难题,使智能手机的定位精准度保持在10 米以内。


特点与优势

  • 融合多个GNSS 系统的信号,达致高精准定位

  • 结合智能手机内置传感器,无需配置额外硬件设备,亦可提高定位精准度

  • 於智能手机中应用差分全球导航衞星系统, 将空旷区域内的定位精准度提升至1 至2 米之内

  • 在高楼密集的市区内,减低卫星信号多路径效应的影响,将智能手机的定位精准度维持在10 米之内

应用范畴

  • 城市导航

  • 智慧城市解决方案

  • 无人驾驶汽车的发展


利用四大GNSS 达致精准定位

为达致高精准定位,研究团队融合了中国的北斗卫星导航系统 (BeiDou)、美国的全球定位系统 (GPS)、欧洲的伽利略定位系统 (Galileo),以及俄罗斯的全球导航衞星系统 (GLONASS) 四大GNSS 的数据。陈教授指:"要准确地定位,就要接收最少四个卫星发出的信号,而且最好是直达的信号。"

 

"如能同时使用不同GNSS 系统所设置的卫星,就可增加接收信号的机会。最常用的GPS 系统有近30 个卫星,假如融合上述四个主要GNSS 系统,可使用的卫星数目将增至超过一百个,而接收直线卫星信号的机会亦增加两倍以上。"

 

陈武教授(右五)与研究团队融合了多个GNSS 系统的数据,达致高精准定位。

陈武教授(右五)与研究团队融合了多个GNSS 系统的数据,达致高精准定位。

 

克服市区内卫星信号多路径问题

城市高楼林立,容易导致卫星信号出现多路径问题。 陈教授解释:"如果信号不能由卫星直达接收装置,而是被建筑物反射或绕射,信号的路径就会延长,增加误差,称为多路径问题。"

 

解决这问题的关键在於如何辨别直达信号与被反射的信号。研究团队参考了三维城市模型,根据建筑物形状和高度的记录,以定位演算法计算出每个位置可以接收到哪些卫星的直达信号,以及哪些卫星经间接反射或绕射接收到信号,从而修正测量的距离,并提升定位精准度。

 

智能手机内置传感器令导航更精准

陈教授表示:"这系统可运用智能手机内置的多种传感器,例如陀螺仪、加速度计、磁力计、惯性测量单元,甚至计步器,提升导航的精准度。" 假如一个区域内有多部智能手机,它们收集所得的数据资料,如行人步速、方向及位置等,亦能提升系统的准确度。

 

获奖发明惠及社会

这系统曾应用於澳门特区政府地图绘制暨地籍局的一个顾问项目,用以开发 "澳门地图通" 的部分功能, 为市民及游客提供准确和实用的地理资讯,以及高效的相关服务。 "澳门地图通" 为智慧生活提供了创新方案,并荣获2018 年中欧绿色和智慧城市奖的技术创新奖。

 

此外,该系统在2021 年瑞士日内瓦 "国际发明展" 网上特别版中夺得银奖,以及於2018 年获得香港智慧城市大奖 (智慧出行组别)。