車上導航運用的挑戰與解決方案

Allion Labs / Thomas Chang

車上導航對於開車族來說有著以下這些重要的功能:駕駛需要了解行車時即時位置、參考其地圖與影音提示做出加減速、轉彎、換線或下交流道的判斷。但我們平常開車時若遇到車上導航運作不正常、恐發生以下狀況:不能即時定位、訊號飄移與延遲或是無法接收衛星訊號,則會導致其導航介面顯示錯誤,駕駛容易因此把目光停留在導航介面過久而無法根據即時路況並作出正確的判斷,最糟恐會導致車禍與傷害的發生。

圖:常見的導航錯誤 (: 衛星定位失效  : 延遲  右:飄移)

造成行車導航錯誤原因之一:大氣層的各種因素

全球衛星定位系統(GPS)離地球表面約2萬2百公里,衛星訊號通過電離層與對流層會造成折射並衰弱,如果衛星本身的時鐘有些微誤差都會導致地面上的定位偏移數公尺以上,在高速行駛的場域中 (例如高速公路), 因為訊號誤差導致駕駛突然的切換車道,都有可能造成追撞,讓駕駛與乘客都陷入生命危險。

造成行車導航錯誤原因之一:自身的場域與地形

衛星訊號遇到建築物也會造成反射與折射並衰弱,會導致衛星定位偏移幾公尺或是完全接受不到衛星訊號而失效,尤其在市中心與商業區的 Urban Canyon (城市峽谷,由高樓大廈所形成的人造峽谷)、收不到衛星訊號的的停車樓與人工隧道。衛星導航系統在訊號微弱的場域中其效能表現,將直接影響駕駛者的使用體驗。

造成行車導航錯誤原因之一: 溫度與車型

當車子停在烈陽下一段時間後使用導航,衛星定位模組的振盪器 (oscillator)附近有高溫也會影響定位。而每一款車型也不同,其車頂也會遮蔽太陽光與衛星訊號,導致車內的GPS Tracker 受到影響 。

訊號影響變因與誤差範圍

Contributing SourceError Range
Satellite Clocks±2 m
Orbit Errors±2.5 m
Ionospheric Delays±5 m
Tropospheric Delays±0.5 m
Receiver Noise±0.3 m
Multipath±1 m

百佳泰能為您導航系統全方位把關!

為了確保導航系統在以上所列舉的影響因子中能正確,穩定與可靠地運作,事前的反覆測試與多重驗證方法便顯得特別重要!百佳泰可根據廠商的產品需求,提出兩大完善的衛星訊號量測方案。

以下為百佳泰於模擬訊號的執行程序

1.透過模擬訊號量測衛星定位模組的效能

透過客製化的訊號來確認衛星定位模組在冷開機、暖開機與熱開機的表現 (例如Cold start 低於 26秒,Aided starts 低於3秒,Reacquisition 低於1秒;冷開機:模擬早上發動車子,暖開機:模擬已3D Fix 後1~2分鐘內重開機,熱開機:模擬瞬間關閉並馬上開機 (有如進入隧道),可量測短暫失去衛星訊號後的即時計算)

2.透過模擬訊號量測導航介面的效能

透過路徑與車子動力學模擬,確認導航介面顯示表現,針對圖示的顯示時間與其座標:確認是否顯示正常、太快或太慢都會導致駕駛的干擾 (Distraction)。

圖:導航介面 (能否顯示正確路徑與車速, 與相關的圖示,並即時顯示)

3.透過重複的運作,確認定位不斷線

透過重複的路徑模擬,確認是否因為長時間的運算導致偏移,不需要駕駛長時間開車測試。

4.模擬溫度,冷熱皆宜

溫度會影響導航定位,烈陽下與封閉空間會讓車內的溫度飆高到80度以上,百佳泰具備了高低溫與溫度衝擊試驗儀器,可以模擬車內溫度範圍從零下30度至高溫 80度,配合LTE與GNSS訊號的提供與模擬,可以確認真實車子的導航定位跟LTE 連線在各式溫度情境下都不斷線。

圖:溫度循環試驗機與溫度衝擊試驗機

5.就算是用Android手機導航,也可以確認

駕駛有可能用Android 手機連接Android Auto車機並顯示其導航,而手機的定位表現也會是重點,運用百佳泰的訊號模擬,衛星訊號資料庫與實地的Road Test 來協助確認,並確保使用者的體驗。

圖:Android 手機的GNSS測試結果 (使用Google 所提供的工具產生)

百佳泰GNSS測試服務保障品性能

百佳泰具備深厚的軟體與演算能力的優勢,以及深耕各大領域多年的檢測經驗,可針對衛星訊號檢測的重點項目提出測試改善方案,分別為:

  1. 晶片效能:訊號的傳送速率和強度,會影響接受器位置本身的精準度,對於導航方向有著重大的影響
  2. 軟體演算:軟體的演算速率,對於地理位置的判讀與推演,在面臨障礙物的場景扮演著重大的腳色
  3. 圖庫資料:導航系統的圖資的正確性,可提供使用者正確的地理位置圖像判斷功能

如您有關於GNSS測試服務的問題,歡迎聯繫百佳泰:service@allion.com