[GNSS筆記]CEP、2DRMS 到底是用來做什麼的?

記得有一天下午,同事傳來一份 GNSS 測試報告,說要我幫忙確認。我打開檔案,滿滿的數據表格映入眼簾:

測試項目:定位精度
CEP: 2.5m
2DRMS: 5.8m
測試點數: 1000

當下我的內心 OS:「CEP?2DRMS?這是什麼外星文?🤔」

身為一個負責任的工程師,我不能就這樣裝懂帶過。於是開始了我的「數字探索之旅」,花了好幾天時間,從 Google、技術文件到請教前輩,終於搞懂這些數字背後的意義。

今天就來分享這段「從霧裡看花到恍然大悟」的過程,希望能幫到跟當時的我一樣困惑的你!


第一個疑問:這些數字到底在說什麼?

我最初的誤解

看到報告上寫:

  • CEP: 2.5m
  • 2DRMS: 5.8m

我直覺的想法是:「咦?為什麼有兩個精度數字?哪個才是真的?而且為什麼一個 2.5m,另一個卻是 5.8m?難道測了兩次?」

後來才知道的真相

這兩個數字其實是在描述「同一組測試數據」,只是用不同的統計方法來呈現!

就像你考試考了 85 分,可以說:

  • 「我比 60% 的同學高分」(排名概念)
  • 「我距離滿分還差 15 分」(差距概念)

同樣的成績,不同的表達方式而已!


我的理解過程:從飛鏢遊戲開始

為了搞懂這些概念,我找到一個超好懂的比喻(感謝當時一位資深同事的點撥):

🎯 想像你在玩飛鏢

假設你站在飛鏢靶前面,瞄準正中央的紅心,連續丟了 100 次飛鏢。

理想狀況: 100 次都射中紅心 🎯
現實狀況: 飛鏢會散落在靶子各處,有的近、有的遠

GPS 定位就是這樣!

  • 紅心 = 你的真實位置
  • 每一鏢 = 每次 GPS 定位的結果
  • 飛鏢散布的範圍 = 定位誤差

CEP:一半一半的機率

同事的報告:CEP = 2.5m

當我終於搞懂 CEP 的意義時,突然覺得豁然開朗!

CEP (Circular Error Probable) = 圓概率誤差

白話翻譯

以 2.5 公尺為半徑,在真實位置周圍畫一個圓:

  • 50% 的定位點會落在圓內
  • 50% 的定位點會落在圓外

就像丟銅板一樣,正反面各一半!

實際意義

測試人員在某個固定點,讓 GPS 定位了 1000 次

結果:
→ 大約 500 次顯示在真實位置 2.5m 範圍內 ✓
→ 大約 500 次顯示在 2.5m 範圍外 ✗

這就是 CEP = 2.5m 的意思!

我的心得

CEP 其實是在描述「典型表現」或「中位數」的概念。它告訴你:「一般情況下,大概會有這樣的精度。」


2DRMS:幾乎總是的保證

同事的報告:2DRMS = 5.8m

這個數字讓我困惑更久,因為名字看起來很複雜。

2DRMS (Twice Distance Root Mean Square) = 兩倍距離均方根

光看名字就讓人頭痛 😵

白話翻譯

以 5.8 公尺為半徑,在真實位置周圍畫一個圓:

  • 95-98% 的定位點會落在圓內
  • 只有 2-5% 會落在圓外

這是「高信賴度」的保證!

實際意義

同樣那 1000 次定位測試

結果:
→ 大約 950-980 次顯示在真實位置 5.8m 範圍內 ✓
→ 只有 20-50 次超出 5.8m 範圍 ✗

這就是 2DRMS = 5.8m 的意思!

我的心得

2DRMS 是在描述「最壞情況下的保證」。它告訴你:「就算運氣不好,95% 以上的時候也不會超過這個誤差。」

這對於需要可靠度的應用(像是無人機、自駕車)特別重要!


恍然大悟的時刻:原來是這樣!

當我把這兩個數字放在一起看,終於理解了:

📊 同一組數據,不同的信賴水準

同事的測試報告:
CEP = 2.5m      → 50% 的點在 2.5m 內
2DRMS = 5.8m    → 95-98% 的點在 5.8m 內

這就像在說:

  • 一半的時候,誤差在 2.5m 以內」
  • 幾乎總是,誤差在 5.8m 以內」

視覺化理解

想像在操場上畫兩個同心圓:

你站在中心點 🎯

小圓(半徑 2.5m)
├─ 50% 的 GPS 定位點在這裡 ⭕⭕⭕⭕⭕

大圓(半徑 5.8m)
├─ 95-98% 的 GPS 定位點在這裡 ⭕⭕⭕⭕⭕⭕⭕⭕⭕⭕

圓外
└─ 只有 2-5% 的點跑到這麼遠 ⭕

實際工作中的應用

案例一:評估產品是否符合規格

後來我們收到客戶的需求規格:

「定位精度需達到 2DRMS < 10m」

看到同事的測試報告:2DRMS = 5.8m

結論:✅ 符合規格!而且還有餘裕。

如果當時我不懂 2DRMS 的意義,可能就會錯誤判斷,或者需要花更多時間來回確認。

案例二:比較不同產品

有次要選購 GPS 模組,看到兩個選項:

產品 A: CEP = 3m
產品 B: 2DRMS = 5m

我最初的錯誤想法

「3m 比 5m 小,所以 A 比較好?」

正確的分析

  • 產品 A:只有 50% 的時候在 3m 內
  • 產品 B:有 95-98% 的時候在 5m 內
  • 產品 B 的穩定性更好!

這個經驗讓我學到:不能只看數字大小,要看是用哪個指標!


我整理的速查表

經過這次經驗,我自己做了一個小抄,貼在電腦旁邊:

指標 信賴水準 我的記法 適用場景
CEP 50% 「一半機率」 描述典型表現
DRMS 65-68% 「大部分時候」 中間值(較少單獨使用)
2DRMS 95-98% 「幾乎總是」 描述保證精度

快速換算(粗估)

  • 2DRMS ≈ 2 × CEP
  • 例如:CEP 3m ≈ 2DRMS 6m

踩過的坑與心得

坑 1:直接比較不同指標的數字

錯誤: 「CEP 3m vs 2DRMS 5m,所以 CEP 比較準」
正確: 要先換算成同一指標再比較

坑 2:忽略測試條件

報告上的數字通常是「理想條件」下測得的:

  • 空曠地區
  • 天氣良好
  • 衛星訊號充足

實際使用時(市區、室內、山區),精度會打折扣!

坑 3:只看一個指標

  • 只看 CEP:不知道最壞情況會多糟
  • 只看 2DRMS:不知道典型表現如何

建議:兩個都看,才能全面了解產品性能!


生活化的應用場景

搞懂這些概念後,我發現日常生活中也能用上:

🚗 開車導航(手機 GPS)

  • 手機 GPS:CEP 約 5-10m
  • 意思: 一半的時候會定位在 10m 範圍內
  • 實際體驗: 有時候會顯示你在隔壁車道,這很正常!

🏃 跑步記錄(運動手錶)

  • 運動手錶:2DRMS 約 10-20m
  • 意思: 95% 以上的時候誤差在 20m 內
  • 實際體驗: 跑步軌跡大致準確,但偶爾會有小偏移

📍 登山定位(專業手持 GPS)

  • 專業 GPS:2DRMS 約 3-5m
  • 意思: 幾乎總是能精準定位在 5m 內
  • 實際體驗: 在山區也能可靠地確認位置,不會迷路

給同樣困惑的你:三個重點

如果你也收到類似的測試報告,記住這三點就夠了:

1️⃣ CEP = 50% 機率

「一半一半,描述典型表現」

2️⃣ 2DRMS = 95-98% 機率

「幾乎總是,描述保證精度」

3️⃣ 不同指標不能直接比數字

「要換算成同一標準才能比較」


結語:從霧裡看花到心裡有數

回想起當初看到那份報告的困惑,到現在能夠清楚理解並應用這些概念,這個過程雖然花了些時間,但真的很值得。

希望這篇文章能幫助到跟當時的我一樣困惑的你!如果你也有類似的經驗,或是還有其他疑問,歡迎在下方留言討論 😊

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