Emergency response, the built environment and GPS signal quality: simulation and analysis of urban canyons in Quebec City

Abstract

L’objectif général de cette recherche est de synthétiser les informations disponibles sur le développement d’un système d’urgence 9-1-1 pour les téléphones cellulaires dans le contexte nord américain. L’objectif spécifique du projet est de proposer une méthodologie qui détermine les conditions moyennes d’obstruction causée par les bâtiments qui nuisent à la qualité de la réception de signal GPS. Un modèle statistique de la qualité de signal GPS basé sur une campagne de mesures de réception des signaux GPS dans les arrondissements à caractère urbain dans la Ville de Québec (Canada) est employé pour simuler l’effet d’obstruction. Ces mesures ont montré une variabilité spatiale de la qualité de signal selon les conditions locales d’obstruction des édifices sur la voûte céleste. Une augmentation du pourcentage de ciel obstrué (effet de masque) a entraîné une augmentation de la probabilité de perte de signal GPS. Des cartes continues de la probabilité de perte de signal GPS ont été créés pour des feuillets de la Base de données topographiques de Québec au 1 : 20 000 en employant la technique d’interpolation spatiale par la méthode de la distance inverse pondérée (DIP).

The general objective of this investigation is to extract the most pertinent information currently available on developing an emergency 9-1-1 system for cellular phones in the North American context. The specific objective of this project is to propose a methodology for determining the average obstruction by buildings which affect GPS satellite signal quality. A statistical model of GPS signal quality based on a field measurement campaign in the urban districts of Quebec City (Canada) was used to simulate this phenomenon. The measurements demonstrated a spatial variation in signal quality according to the building obstruction over the local sky. An increase in the percent of obstructed sky led to an increase in the probability of losing GPS signal lock. Continuous maps of GPS signal loss probability were created for sheets of the Quebec topographic database at the 1:20,000 scale using the Inverse Distance Weighting technique of spatial interpolation (IDW).