城市無縫定位系統
精準可靠的實時導航方案
智慧城市令人聯想到什麼？無人駕駛汽車？自動監察交通和建築地盤的無人機？這些都對。然而除此之外，還有一項技術大家未必想得到，卻是實現這些智慧功能的先決條件，那就是精準度高、穩定可靠的城市定位和導航系統。大家對全球定位系統(GPS)大概不會陌生，甚至經常用它尋找目的地，但在大廈林立的鬧市，如香港的中環或旺角，衛星信號常被建築物阻擋或反射，令GPS的誤差可能超過一百米。那就是說，GPS不一定能給你最精確的定位，有時只能把你帶到目的地附近的地方。
多走一個街口沒有甚麼大不了，但對智慧城市的應用功能來說，卻是差之毫釐，謬以千里，所以精準的定位系統是至關重要的。舉例說，無人駕駛汽車要維持在車道上行駛，定位就不能超出既定路線的10至20厘米範圍；無人機的定位亦要有30厘米左右的精準度，才能於密集的建築物之間安全地穿梭。有見及此，土地測量及地理資訊學系的陳武教授率領團隊，為高樓密集的城市中心研發城市無縫定位系統，成功克服衛星信號受阻的難題。通過此系統，智能手機定位的精準度保持在10米以內，而特定專業接收器的定位精準度則在10厘米以內。加上強大的雲端伺服器，系統可實時更新定位數據，以支持各式各樣的智慧城市功能。
集眾衛星導航系統之大成
由理大團隊開發的系統融合了多個全球衛星導航系統(GNSS)的數據、三維城市建模技術和從智能手機傳感器收集的數據，從而提升準確度。陳教授指：「要準確地定位，就要接收最少四個衛星發出的信號，而且最好是直達的信號，也就是說，衛星信號最好能直達接收裝置，兩者之間沒有任何障礙物。但在高樓林立的市中心，這是談何容易的事情。若定位系統能跨越不同的GNSS平台，則可增加接收衛星信號的機會。」
目前全球有四大主要GNSS系統，分別是中國的北斗、美國的GPS、歐洲的Galileo和俄羅斯的GLONASS。我們最常用的GPS約有30個衛星，若我們可同時使用四個系統，衛星的數目將跳升至100個以上，那相等於接收到直線衛星信號的機會增加兩倍以上，這是該系統能如此準確的原因之一。
解決市區獨有的多路徑問題
另一方面，城市中心的摩天建築會導致多路徑問題。「如果信號不能由衛星直達接收裝置，而是被當地的大型結構反射或繞射，信號的路徑就會被延長，增加誤差，這稱為多路徑問題。」陳教授補充道：「問題在於如何辨別被反射的信號和直達的信號。」於是團隊參考記錄了香港每棟建築物的形狀和高度的三維城市模型，計算出每個位置可以接收到哪些衛星的直達信號，以及哪些衛星經間接反射或衍射的信號，從而修正測量的距離，提升準確度。
巧妙運用智能手機傳感器
最後，原來人人都可為提升城市無縫定位系統的準確度出一分力，因為我們都隨身攜帶強大的微型電腦，那就是我們的智能手機。「智能手機內置多種實用的傳感器，例如陀螺儀、加速度計、磁力計、慣性測量單元等；而手機的計步器亦可輔助其他定位方法，讓位置估算變得更準確。」假設一個區域內有多部智能手機，而它們各自不停收集數據，所累積的大量資料，如行人步速、方向、位置等，都能大大提升導航系統的準確度。
2018年6月，城市無縫定位系統奪得香港智慧城市大獎(智慧出行組別)。
