TWI424183B

TWI424183B - 定位方法與裝置

Info

Publication number: TWI424183B
Application number: TW100102943A
Authority: TW
Inventors: Shuan Chi Tsai; Jean Fu Kiang
Original assignee: Ind Tech Res Inst
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2014-01-21
Also published as: US20120188120A1; TW201232013A

Description

定位方法與裝置

本揭露是有關於一種定位方法和裝置，特別是有關於一種使用差分全球定位系統(Differential Global Positioning System，以下簡稱DGPS)的定位方法與裝置。

每一年都有颱風對世界各地造成嚴重災情，如果能對入侵的颱風收集更多即時資訊，就能預先防範，必要時也能預先撤離居民，以減少財物損失和人員傷亡。颱風的即時資訊對於颱風研究也非常重要。

颱風的熱能大部分自溫暖的海面吸收，因此接近海平面的風場、溼度與溫度等資訊，有助於研究颱風成長過程。偵測颱風區域的雨量有助於預測颱風可能引起的水患。颱風內的雲層結構和大氣對流對於颱風形成有極大影響。現在已經有研究人員將帶有全球定位系統(Global Positioning System，以下簡稱GPS)的投落探測儀(dropsonde)投放在颱風內以量測上述的各種颱風資訊。

投落探測儀回報的位置必須準確，其所收集的颱風相關數據才有意義，因此精準的定位非常重要。本揭露提供一種定位方法和定位裝置，以差分全球定位系統為基礎加以改進，可大幅縮小投落探測儀的位置誤差，提供更準確的定位。

本揭露提出一種定位方法，包括下列步驟。使用差分全球定位系統計算一參考站以及一接收站的衛星距離雙差值(double difference)。根據衛星距離雙差值和餘弦定理(cosine law)計算參考站至接收站的基線(baseline)向量。使用基線向量和參考站的位置計算接收站的位置。根據參考站的位置、接收站的位置、以及目前時間，取得多個修正係數。根據上述多個修正係數和基線向量的長度修正接收站的位置。

本揭露另提出一種定位方法，包括下列步驟。使用差分全球定位系統計算一參考站以及一接收站的衛星距離雙差值。根據衛星距離雙差值和餘弦定理計算參考站至接收站的基線向量。使用基線向量和參考站的位置計算接收站的位置。

本揭露另提出一種定位方法，包括下列步驟。使用差分全球定位系統計算參考站至接收站的基線向量。使用基線向量和參考站的位置計算接收站的位置。根據參考站的位置、接收站的位置、以及目前時間，取得多個修正係數。根據上述多個修正係數和基線向量的長度修正接收站的位置。

本揭露另提出一種定位裝置，此定位裝置即為上述的接收站，而且使用上述的差分全球定位系統。此定位裝置包括空飄氣球以及配置於空飄氣球下方的酬載(payload)，上述酬載包括接收器(receiver)、處理器(processor)、以及發射器(transmitter)。接收器接收差分全球定位系統的衛星訊號，或接收上述衛星訊號和來自上述參考站的訊號。處理器根據接收器所接收的訊號進行計算。發射器以無線方式發送處理器的計算結果。其中，上述之任一種定位方法皆可由處理器或一監測站執行，或由處理器執行上述定位方法的部分步驟而且由監測站執行上述定位方法的其餘步驟。

為讓本揭露之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依據本揭露一實施例的一種定位方法的流程圖，此定位方法是傳統DGPS定位法的改進。而上述DGPS定位法是傳統GPS定位法的改進，可使用位置不同的一個參考站和一個接收站，將參考站和接收站的推算結果相減，以達成更精準的定位。本實施例的定位方法根據DGPS和一個參考站的位置為一個接收站定位，重點在於決定接收站相對於參考站的位置。上述的參考站和接收站可以是固定的或移動的裝置，例如可以是前述的投落探測儀，或行動GPS裝置。

以下說明圖1流程。首先，使用差分全球定位系統計算參考站以及接收站的衛星距離雙差值(步驟110)。依照傳統DGPS，上述的衛星距離雙差值的定義如下。

公式(1)當中，下標字的u,r分別表示接收站和參考站，上標字的k,l分別表示DGPS系統的兩顆衛星。是上述的衛星距離雙差值，是接收站和衛星k之間的距離，是參考站和衛星k之間的距離，是接收站和衛星l之間的距離，是參考站和衛星l之間的距離。

衛星距離雙差值要經過一連串計算才能獲得。首先，使用傳統DGPS計算參考站以及接收站的準距離(pseudo-range)雙差值以及載波相位(carrier phase)雙差值，這兩個雙差值可用下面的公式(2)、(3)表示。

其中△ρ和都表示上述的準距離雙差值，△ 和都表示上述的載波相位雙差值。如同公式(1)的表示法，和分別表示接收站根據衛星k的訊號計算所得的準距離和載波相位，其他類似的變數都依此類推。、、和其中的任何一個準距離ρ都可用下列的公式(4)表示。

ρ=r+I _ρ+T_ρ+c(δt ^s-δt _u)+ε _ρ......................................(4)

其中r是參考站或接收站和上述某一衛星之間的距離，也就是上述的、、與其中之一。I _ρ和T _ρ分別代表衛星訊號穿越電離層(ionosphere)與對流層(troposphere)的延遲所產生的距離差值，c是光速，δt ^s是上述某一衛星的時鐘誤差，δt _u是參考站或接收站的時鐘誤差，ε _ρ是雜訊造成的距離誤差。

另一方面，、、和其中的任何一個載波相位都可用下列的公式(5)表示。

其中λ是衛星訊號波長，和分別是衛星訊號穿越電離層與對流層的延遲所產生的距離差值，是整周模糊度(integer ambiguity)，是雜訊造成的相位誤差。

若將公式(2)的每一個準距離ρ套用公式(4)，並且將公式(3)的每一個載波相位套用公式(5)，由於某些項目的數值非常近似，可視為互相抵消，因此可得到下列的公式(6)和(7)。

利用載波相位定位比利用準距離ρ定位準確，但必須先算出整周模糊度雙差值。所以下一步是根據準距離雙差值△ρ、載波相位雙差值△ 、以及GPS衛星的多個發射訊號頻率，計算載波相位雙差值△ 其中的整周模糊度雙差值。首先，依照下列的兩篇論文[1]、[2]可得到下列的公式(8)、(9)。

[1] B. Li, Y. M. Feng, and Y. Z. Shen, “Three carrier ambiguity resolution: Distance-independent performance demonstrated using semi-generated triple frequency GPS signals,” GPS Solut., vol. 14, pp.177V184, 2010.

[2] Y. M. Feng, “GNSS three carrier ambiguity resolution using ionosphere-reduced virtual signals,” J Geod., vol. 82, pp.847V862, 2008.

其中和分別是考慮多顆GPS衛星以及衛星訊號頻率f _i時的亂碼量測向量(code measurement vector)和相位量測向量(phase measurement vector)的雙差值，公式(8)、(9)和公式(4)至(7)很類似，在此不予贅述。然後，依下列的公式(10)、(11)定義亂碼量測向量的組合雙差值(combined double difference)和相位量測向量的組合雙差值。

其中f ₁、f ₂與f ₅分別是GPS衛星訊號的頻段L1、L2和L5的頻率。然後，依照以下的公式(12)計算。

其中

依照下列的公式(15)，用最小平方法(least-squares method)估算。

其中是從參考站指向接收站的基線向量，是單位矩陣(identity matrix)。是觀測矩陣(observation matrix)，其定義如以下的公式(16)。

其中至分別是從參考站指向第一個至第k個GPS衛星的單位向量。接下來，依照下列的公式(17)，用最小平方法估算。

根據以上計算，可得到f ₁、f ₂和f ₅這三個衛星訊號頻率分別對應的整周模糊度雙差值、和，相當於公式(7)其中的整周模糊度雙差值，如以下的公式(18)所示。

公式(8)至(18)的相關細節可參考上述的論文[1]、[2]。

現在公式(7)其中的載波相位雙差值△ 是已知的，GPS 衛星訊號波長λ和整周模糊度雙差值也是已知的，將雜訊誤差雙差值近似為零，就可以算出衛星距離雙差值。

回到圖1流程，下一個步驟是根據衛星距離雙差值和餘弦定理計算基線向量(步驟120)，所謂基線是指三度空間中，從參考站到接收站的線段，而基線向量就是從參考站指向接收站的向量。請參見圖2與圖3。圖2是依照傳統DGPS定位法計算基線向量的示意圖，而圖3是依照本揭露一實施例計算基線向量的示意圖。其中和如上所述，是參考站和衛星k之間的距離，是接收站和衛星k之間的距離，。是參考站的位置向量，是接收站的位置向量，是上述的基線向量。是從參考站指向衛星k的單位向量，其他類似的向量可依此類推，例如是從參考站指向衛星l的單位向量。

如圖2所示，依照傳統DGPS定位法，參考站和接收站之間的距離較短，基線長度遠小於上述兩站和衛星之間的距離，所以可假設和所對應的兩個線段是平行的。在此假設下，基線向量比較容易計算。基線向量就是接收站相對於參考站的位置，而參考站的位置是已知的，將參考站的位置加上基線向量，就能得到接收站的位置。

但是在基線長達一百公里時，傳統DGPS定位法的線段平行假設已經不適宜，所以本實施例不採用上述的線段平行假設，而是採用三角學的餘弦定理，使基線向量的估算更準確。因此，步驟120可以稱為幾何修正(geometrical correction)。如圖3所示，參考站、接收站和衛星k可定義一個三角形，利用餘弦定理，可將表述為、和的函數，如以下的公式(19)所示。

也可以依據餘弦定理做類似表述。參考站、接收站和衛星l可定義另一個三角形(未繪示)，其中和也可以依據餘弦定理做類似表述。如此連同公式(19)可得到四個類似公式，分別對應、、以及，將這四個公式代入公式(1)，可得到下列的公式(20)。

公式(20)之中，由於分母的和數值極大，除了以外的其餘項目會遠小於，所以公式 (20)可以寫成下列形式。

其中是主要項，是次要項，就是公式(20)的等號右邊除了主要項以外的其餘項目。

本實施例根據公式(20)計算基線向量。首先，將公式(20)其中的次要項設為零，使用公式(20)和最小平方法計算基線向量的第一個估測值。然後將第一個估測值代入公式(20)的次要項，再使用公式(20)和最小平方法計算基線向量的下一個估測值。然後重複將上一個估測值代入次要項並使用公式(20)和最小平方法計算下一個估測值的步驟，直到基線向量的估測值符合預設的收斂條件為止，然後用此符合預設收斂條件的估測值做為基線向量。

回到圖1流程，下一個步驟是使用基線向量和參考站的位置計算接收站的位置(步驟130)。如前所述，只要將參考站的位置加上基線向量，就能得到接收站的位置。經過步驟120的幾何修正所得的接收站位置誤差已經小於傳統DGPS定位法，不過本實施例並不止於此，接下來還有步驟140和150的殘餘誤差修正(residual error correction)。

步驟140是根據參考站的位置、接收站的位置、以及目前時間，取得多個修正係數。模擬推算顯示，步驟130所得的接收站位置和真實位置之間仍有誤差，而且誤差量和基線向量長度的三次方成正比，上述修正係數表示上述誤差量和基線向量長度三次方的比例。本實施例使用三個修正係數a _x,a _y,a _z，分別對應接收站所在空間的坐標軸x,y,z，其中坐標軸x,y和地球表面平行，z則是高度軸。

GPS衛星的位置會影響修正係數a _x,a _y,a _z，所以修正係數和目前時間與接收站所在的經緯度有關。此外，基線向量與北方之間的方位角(azimuth angle)也會影響修正係數。修正係數a _x,a _y,a _z可用模擬推算的方式取得。對於上述的目前時間、經緯度、方位角、以及基線向量長度的每一個組合，參考站和接收站會接收到的衛星訊號都是已知的，用圖1的定位方法可推算出接收站位置，和接收站的真實位置比較可得到三個坐標軸的位置誤差。這三個坐標軸的位置誤差分別除以基線向量長度的三次方，就是對應三個坐標軸的修正係數a _x,a _y,a _z。據此，可以用事先計算的方式建立一個修正係數的查找表(lookup table)。在步驟140可使用目前時間、接收站所在的經緯度、以及基線向量和北方之間的方位角做為索引，自上述查找表取得對應的修正係數a _x,a _y,a _z。

回到圖1流程，下一個步驟是根據修正係數和基線向量的長度，修正步驟130所得的接收站位置(步驟150)。首先，計算下面的公式(22)。

ε _α=a _α R ³................................................................(22)

其中α=x,y,z，ε _α表示對應三坐標軸的接收站位置誤差，也就是所需的修正量，a _α表示上述的修正係數a _x,a _y,a _z，R是基線向量的長度。接下來就可以使用修正量ε _x,ε _y, ε _z修正接收站位置的對應坐標，獲得最終估算的接收站位置。

經過步驟120的幾何修正所得的接收站位置已經比傳統DGPS定位更準確，加上步驟140和150的殘餘誤差修正會更準確。圖4是本揭露一實施例的接收站位置誤差示意圖，其中橫軸是基線向量長度，縱軸是x,y,z三個坐標軸的接收站位置誤差。△x',△y',△z'是僅經過幾何修正的接收站位置誤差，△x,△y,△z是經過幾何修正與殘餘誤差修正的接收站位置誤差。如圖4所示，若無殘餘誤差修正，基線長度40公里時接收站的位置誤差已經有十公分，若有殘餘誤差修正，則即使基線長度超過100公里，接收站位置誤差仍然不到一公分。

圖1的定位方法有兩種簡化版本。第一種是省略步驟140和150的殘餘誤差修正，直接以步驟130的接收站位置做為最終位置。另一種是省略步驟120的幾何修正，先用傳統DGPS定位法估算基線向量，計算接收站位置，然後進行步驟140和150的殘餘誤差修正。以上兩種簡化版本都可以比傳統DGPS定位法更準確。

以上的定位方法，可應用在任何需要準確定位的領域，例如可製造許多支援以上定位方法的定位裝置，投放到颱風中，以即時方式監測颱風的發展過程與移動路線。圖5是依據本揭露一實施例的一種使用DGPS的定位裝置500的示意圖，定位裝置500可投放到颱風中，做為上述的接收站。定位裝置500包括空飄氣球520以及配置於空飄氣球520下方的酬載540。空飄氣球520可攜帶酬載540飄浮空中，以利於酬載540收集監測數據。酬載540包括接收器542、處理器544、以及發射器546。接收器542接收GPS衛星訊號，或接收GPS衛星訊號以及來自參考站的訊號，因為定位裝置500可用上述的定位方法推算自身位置，此時需要自參考站接收相關數據。處理器544根據接收器542所接收的訊號進行計算。發射器546以無線方式發送處理器544的計算結果，例如，發射器546可以是發射無線訊號的射頻電路(RF circuit)。

圖6是多個上述定位裝置在颱風中的一個分佈範例。如果用飛機沿預設路線飛過颱風，每隔一段時間投放一個定位裝置500，被颱風吹動後，可能會出現類似圖6的分佈。圖6是定位裝置分佈的俯瞰圖，橫軸與縱軸分別是定位裝置的x坐標和y坐標。圖6共繪示62個定位裝置，分別標示為1至62，其中每一個定位裝置都和圖5的定位裝置500相同。比較靠近的定位裝置劃分為同一叢集，圖6當中有A至I共九個叢集，例如叢集H包括定位裝置1~4，叢集I包括定位裝置5~11。這些定位裝置可先用傳統GPS定位法初步推算自身位置，根據彼此之間的距離和分佈情況自行劃分叢集。每個叢集可推舉最靠近叢集中心的定位裝置做為上述定位方法其中的參考站，同一叢集的其餘定位裝置則做為上述定位方法其中的接收站。

每一叢集的參考站可直接使用傳統GPS定位法推算自身位置，或者在另一個參考站協助下使用傳統DGPS定位法推算自身位置，上述推算所得的參考站位置可供同一叢集的接收站使用，以執行圖1的定位方法或上述的任一種簡化版本，進行精確定位。

定位裝置500其中的處理器544可執行圖1的定位方法或上述的任一種簡化版本。在此情況下，定位裝置500可用發射器546發送出經過推算與修正所得的自身位置，供特定的監測站接收。此外，酬載540還可以包括多種感測器(未繪示)，以供處理器544收集颱風的風場、溫度、氣壓、溼度、以及雨量等監測所需的數據。這些數據可由發射器546發送至監測站，做為即時監測之用。

圖1的定位方法或其簡化版本也可以由上述的監測站執行。在此情況下，處理器544只用傳統GPS定位法進行初步定位，然後就透過發射器546將自身位置發送至監測站。接下來，監測站可用如圖6所示的方式，按照定位裝置的分佈劃分叢集，指定每個叢集的參考站，然後執行圖1的定位方法或上述的任一種簡化版本，為每一個定位裝置進行精確定位。

除了上述的兩種執行方式以外，也可以由處理器544執行上述定位方法其中的一部分步驟，而且由上述監測站執行上述定位方法的其餘步驟。在此情況下，定位裝置500必須將上述部分步驟所得的數據發送至監測站，以供監測站進行後續的其餘步驟。

綜上所述，本揭露以幾何修正和殘餘誤差修正改進傳統DGPS定位法，可精確估算定位裝置的自身坐標，即使基線長度超過一百公里，也能準確到公分，對各種定位應用都有極大助益。本揭露將傳統投落探測儀採用的降落傘改為空飄氣球，可延長定位裝置的滯空時間，使定位裝置能提供更多觀測數據。本揭露不只能用於颱風的即時監測，也能應用在任何需要精密定位的技術領域。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1~62‧‧‧定位裝置

110、120、130、140、150‧‧‧流程步驟

500‧‧‧定位裝置

520‧‧‧空飄氣球

540‧‧‧酬載

542‧‧‧接收器

544‧‧‧處理器

546‧‧‧發射器

A~I‧‧‧定位裝置叢集

d ₁、d ₂‧‧‧距離

、‧‧‧衛星距離

‧‧‧衛星距離差值

‧‧‧單位向量

‧‧‧參考站位置

‧‧‧接收站位置

‧‧‧基線向量

x、y‧‧‧接收站位置坐標

△x、△y、△z‧‧‧已經過殘餘誤差修正的接收站坐標誤差

△x'、△y'、△z'‧‧‧未經過殘餘誤差修正的接收站坐標誤差

圖1是依照本揭露一實施例的一種定位方法的流程圖。

圖2是依照傳統DGPS定位法計算基線向量的示意圖。

圖3是依照本揭露一實施例計算基線向量的示意圖。

圖4是依照本揭露一實施例的接收站位置誤差示意圖。

圖5是依照本揭露一實施例的一種定位裝置的示意圖。

圖6是依照本揭露一實施例的定位裝置分佈示意圖。

110、120、130、140、150‧‧‧流程步驟

Claims

一種定位方法，包括：使用一差分全球定位系統計算一參考站以及一接收站的一衛星距離雙差值；根據該衛星距離雙差值和餘弦定理計算該參考站至該接收站的基線向量；使用該基線向量和該參考站的位置計算該接收站的位置；根據該參考站的位置、該接收站的位置、以及目前時間，取得多個修正係數；以及根據上述多個修正係數和該基線向量的長度修正該接收站的位置。
如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中計算該衛星距離雙差值的步驟包括：使用該差分全球定位系統計算該參考站以及該接收站的一準距離雙差值以及一載波相位雙差值；根據該準距離雙差值、該載波相位雙差值、以及該差分全球定位系統的多個發射訊號頻率，計算該載波相位雙差值其中的整周模糊度雙差值；以及根據該載波相位雙差值和該整周模糊度雙差值，計算該衛星距離雙差值。
如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中該衛星距離雙差值是用該參考站和該接收站與該差分全球定位系統的兩顆衛星之間的四個距離，根據一第一公式而計算產生，該第一公式是該衛星距離雙差值的定義公式，而且計算該基線向量的步驟包括：根據該參考站、該接收站、每一上述衛星所定義的兩個三角形、以及餘弦定理，將上述四個距離其中每一距離表述為同一三角形的另一距離、該另一距離對應的單位向量、以及該基線向量的函數，將上述四個函數對應的公式代入該第一公式，得到一第二公式；以及根據該第二公式計算該基線向量。
如申請專利範圍第3項所述之定位方法，其中該第二公式包括一主要項與一次要項，而且根據該第二公式計算該基線向量的步驟包括：將該次要項設為零，根據該第二公式計算該基線向量的估測值；將該估測值代入該次要項，根據該第二公式計算該基線向量的下一個估測值；以及重複上一個步驟，直到該估測值符合一收斂條件，然後用符合該收斂條件的該估測值做為該基線向量。
如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中取得上述多個修正係數的步驟包括：使用目前時間、該接收站所在的經緯度、以及該基線向量和北方之間的方位角做為索引，自一查找表取得上述多個修正係數。
如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中上述修正係數的數量為三個，而且分別對應該接收站所在的空間的三個坐標軸。
如申請專利範圍第6項所述之定位方法，其中修正該接收站的位置的步驟包括：使用每一上述修正係數與該基線向量的長度的三次方，計算每一上述修正係數所對應的一修正量；以及使用每一上述修正量，修正該接收站的位置的對應坐標。
一種定位方法，包括：使用一差分全球定位系統計算一參考站以及一接收站的一衛星距離雙差值；根據該衛星距離雙差值和餘弦定理計算該參考站至該接收站的基線向量；以及使用該基線向量和該參考站的位置計算該接收站的位置。
如申請專利範圍第8項所述之定位方法，其中該衛星距離雙差值是用該參考站和該接收站與該差分全球定位系統的兩顆衛星之間的四個距離，根據一第一公式而計算產生，該第一公式是該衛星距離雙差值的定義公式，而且計算該基線向量的步驟包括：根據該參考站、該接收站、每一上述衛星所定義的兩個三角形、以及餘弦定理，將上述四個距離其中每一距離表述為同一三角形的另一距離、該另一距離對應的單位向量、以及該基線向量的函數，將上述四個函數對應的公式代入該第一公式，得到一第二公式；以及根據該第二公式計算該基線向量。
如申請專利範圍第9項所述之定位方法，其中該第二公式包括一主要項與一次要項，而且根據該第二公式計算該基線向量的步驟包括：將該次要項設為零，根據該第二公式計算該基線向量的估測值；將該估測值代入該次要項，根據該第二公式計算該基線向量的下一個估測值；以及重複上一個步驟，直到該估測值符合一收斂條件，然後用符合該收斂條件的該估測值做為該基線向量。
一種定位方法，包括：使用一差分全球定位系統計算一參考站至一接收站的基線向量；使用該基線向量和該參考站的位置計算該接收站的位置；根據該參考站的位置、該接收站的位置、以及目前時間，取得多個修正係數；以及根據上述多個修正係數和該基線向量的長度修正該接收站的位置。
如申請專利範圍第11項所述之定位方法，其中取得上述多個修正係數的步驟包括：使用目前時間、該接收站所在的經緯度、以及該基線向量和北方之間的方位角做為索引，自一查找表取得上述多個修正係數。
如申請專利範圍第11項所述之定位方法，其中上述修正係數的數量為三個，而且分別對應該接收站所在的空間的三個坐標軸。
如申請專利範圍第13項所述之定位方法，其中修正該接收站的位置的步驟包括：使用每一上述修正係數與該基線向量的長度的三次方，計算每一上述修正係數所對應的一修正量；以及使用每一上述修正量，修正該接收站的位置的對應坐標。
一種定位裝置，使用如申請專利範圍第1項所述之差分全球定位系統，該定位裝置即為該接收站，而且該定位裝置包括：一空飄氣球；以及一酬載，配置於該空飄氣球下方，該酬載包括：一接收器，接收該差分全球定位系統的衛星訊號，或接收該衛星訊號和來自該參考站的訊號；一處理器，根據該接收器所接收的訊號進行計算；以及一發射器，以無線方式發送該處理器的計算結果，其中該處理器執行如申請專利範圍第1項所述之定位方法，或由一監測站執行該定位方法，或由該處理器執行該定位方法的部分步驟而且由該監測站執行該定位方法的其餘步驟。
一種定位裝置，使用如申請專利範圍第8項所述之差分全球定位系統，該定位裝置即為該接收站，而且該定位裝置包括：一空飄氣球；以及一酬載，配置於該空飄氣球下方，該酬載包括：一接收器，接收該差分全球定位系統的衛星訊號，或接收該衛星訊號和來自該參考站的訊號；一處理器，根據該接收器所接收的訊號進行計算；以及一發射器，以無線方式發送該處理器的計算結果，其中該處理器執行如申請專利範圍第8項所述之定位方法，或由一監測站執行該定位方法，或由該處理器執行該定位方法的部分步驟而且由該監測站執行該定位方法的其餘步驟。
一種定位裝置，使用如申請專利範圍第11項所述之差分全球定位系統，該定位裝置即為該接收站，而且該定位裝置包括：一空飄氣球；以及一酬載，配置於該空飄氣球下方，該酬載包括：一接收器，接收該差分全球定位系統的衛星訊號，或接收該衛星訊號和來自該參考站的訊號；一處理器，根據該接收器所接收的訊號進行計算；以及一發射器，以無線方式發送該處理器的計算結果，其中該處理器執行如申請專利範圍第11項所述之定位方法，或由一監測站執行該定位方法，或由該處理器執行該定位方法的部分步驟而且由該監測站執行該定位方法的其餘步驟。