GPS基本定位观念

GPS包含了Space、Control及User三部分。Space部分主要由24颗卫星(21颗主要卫星、三颗备用卫星)所组成。卫星平均分布于6个轨道面上，每个轨道面则由4颗卫星所组成；轨道平均分隔赤道面，呈现55度角的倾斜。所有的轨道均为椭圆形状，离心率小于0.03，卫星距离地面的高度约20,200公里。轨道的周期为每12小时重复绕行地球一圈，提供P Code及C/A Code两种讯号形式。P Code为美国军方所使用，C/A Code则为一般民间使用。地球上任一点的用户皆可在任何时间、地点测得5～8颗(至少4颗)以上不等的卫星。

控制部分则是由位于全球各地的监测站利用四颗卫星去换算所谓X、Y、Z三象限分量及T时间的误差量(图一)。用户在经过运算之后，可以得到目标物的经纬度、时间和速度。其距离的计算方式，则是将测出的卫星发射无线电波至接收器所需要的时间来乘以光速即可获得。

《图一 》

由于GPS为一种Passive系统，对User只做讯号的单向传送，且需使用两种不同的时表来测量，因此会有误差的问题产生。卫星里头装置了时表，用来记录无线电讯号的传送时间；接收器内的时表则用来记录接收到无线电讯号的时间。由于这两个时表并异步，所以产生了一个时间上的偏差量，一般来说，C/A Code的误差大概在50～100公尺之间不等。

User部分由GPS接收器及用户的主机所组合而成。GPS接受器接收卫星之讯号，并将高频信号转换为数字讯号，经由信号的解调之后，把讯号转换成为位置、速度及时间数据，传送给用户的主机来作为系统的应用；一般来说，GPS的接收通常应用在导航、定位等研究上(图二)。

《图二 》

GPS与GLONASS、DGPS的差异

GLONASS：

GLONASS(Global Navigation Satellite System)为前苏联的太空计划部在1970年开始发展的定位系统。GLONASS的特性在于全球性、全天候及24小时不间断可运用。GLONASS由24颗卫星所组成，有3个轨道面，每个轨道面有6颗卫星，11个小时绕行地球为一周期，轨道呈现约65度的倾斜，其距地面的高度约为19,000公里。由于GLONASS可以运用在高精密度的测量上，故现在为俄罗斯军方所使用(表一)。

《表一 GPS与GLONASS之差异》

DGPS：

DGPS(Different Global Positioning Syatem)是利用一已计算出的位置点来修正在任一点卫星地位的偏差。由于DGPS是以地表某一定点做为参考点，故其误差也较小，约在1公尺之内，精准度相当地高。台湾曾有业者发展过DGPS，利用在全台湾都有电台据点的ICRT做为在地表的参考基准点，依此运算的根据来降低误差率。虽然DGPS的效果非常显著，所获得的误差率也极为小，不过由于该定位系统必须购置另外一套专用的接收器，在成本的花费上较GPS提高不少，故一般民间仍以GPS为主要应用，DGPS则是军方使用较多(图三)。

《图三 》

GPS的应用与发展

GPS能够被广泛地运用在所有可移动物上，举凡飞机、船舶、甚至人体之内也可植入。其实GPS最简单的解释就是让用户知道其目标物身在何处。透过这个定位系统，便可以随时掌握自己或目标物的位置及动向。现在有许多业者看好GPS这个极有潜力的市场，纷纷积极推动GPS相关技术及产品的研究发展。目前各业者的应用约可分为下列几种模式：

1.结合笔记本电脑，手上型计算机及个人数字助理(PDA)：成为汽车导航，或手持式卫星定位系统，提供给登山、钓鱼、游艇及私人飞机等应用。

2.汽车导航器及汽车计算机：在国外(日本、欧洲等地区)均己将汽车导航器列为汽车基本配备；在美国软微(Microsoft)及英特尔(Intel)的主导下，汽车计算机将成为未来汽车的配备，目前某些高级车己有汽车计算机之配备。国内汽车制造厂也考虑将汽车导航器及汽车计算机列为中级及高级汽车配备。据悉，目前已经有数家厂商正在开发此类产品。

3.汽车安全及紧急回报系统：国内外汽车厂己考虑将卫星定位系统(GPS)结合到目前汽车安全系统上，国内则己有多家厂商正在开发此类产品。

4.派车系统(ITS)：此类系统应用在货车、客运的追踪、调度以及都会区智能型公司。

5.手持式卫星定位系统：此类产品属于休闲式产品，用于登山、航海、钓鱼、潜水等方面，国内外均有多家厂商正在开发此类产品。

6.孩童、妇女、老人、小区安全追踪系统：此类产品，将卫星定位产品结合无线通信产品(Pager、SST)，可将外出的小孩、妇女、老人的位置传输到系统上，以便追踪，这是一个在消费性产品上有潜力的市场。

7.119/911紧急回报系统：这将是最有潜力的市场。美国政府规定，在公元2001年时，所有在美国使用的大哥大电话，必需具备有此项功能；国外主要移动电话制造商(Nokia、Ericsson、Motorola等)均已计划将卫星定位系统(GPS)功能置于移动电话内。

结语

以台湾市场观点来说，卫星定位系统以前被限定使用于军事、飞机等方面，其真正可于民间应用的部分相当地少，而目前卫星定位系统则已被广泛地采用于消费性产品上，可开发的市场自然也呈现大幅成长的趋势。目前GPS关键零组件之一的卫星定位系统芯片组，主要供应厂商目前仍以美国及日本厂商为主，然以台湾现在的生产制造能力及以往的PC开发经验来看，预料未来台湾将成为此类产品的开发及生产制造中心(表一)。

而根据统计，台湾目前己有超过20家以上的公司正积极计划投入开发GPS消费性产品的行列中；我们可以预见在不久的未来，GPS将会更广泛、更普遍地被使用在更多地方，藉以提高安全性及机动性，给予人类更便利，更安全的生活。