全球卫星定位系统

全球衛星定位系統

（Global Positioning System, GPS）

1、全球衛星定位系統（Global Positioning System, GPS）的原理與應用

1、什麼是GPS？

全球衛星定位系統，原本是美國國防部因應軍事定時、定位及導航系統等用途而發展，當時美國海軍需要利用衛星幫助其攜帶核武器的潛艇進行導航，因而發展了現今所用的系統。1983年9月1日韓航的007次班機在蘇聯領空被擊落後，由雷根總統下達命令將全球定位系統開放給民間作為商業及測量使用。2000年五月美國總統柯林頓解除了對民用GPS的精準度干擾後，商業用GPS的精準度大增。目前GPS結合衛星和無線電技術，在衛星導航上提供了精確、持續、全天候、全球性的定位、速度及時間資訊。

究竟GPS全球定位系統是怎麼運作的？其實，道理並不難懂。簡言之，導航衛星的發射者會持續追蹤衛星的正確位置，在固定軌道運行的衛星會將運行資料及精確時間投射至地面監控站，只要持有GPS接收設備，便可解析衛星的距離及方位；當衛星訊號增至兩顆，即可概括算出所在位置的圓形範圍，增至三顆衛星時，訊號會和地球表面有一個交會點，解析交會點，就能算出自己在地球上的精準位置了。目前我們用來定位的人造衛星是由美國國防部發射的Block II型，由2l顆導航衛星和3顆備用導航衛星組成，以12小時繞行地球一周的速度均勻分布於六條繞極軌道。理論上，不管你站在薩哈拉沙漠或亞馬遜雤林，都能隨時接收4顆以上的衛星訊號，不怕在茫茫大地迷失了方向。

由於GPS能不間斷地提供精確定位、速度及時間，並且不受地點 、時間及天候的限制 ，因此GPS的應用已廣泛存在於各類市場。隨著衛星科技的進步 ，許多GPS技術及商機迅速發展 。過去 ，GPS通常只應用在一些高科技的領域，例如 ，軍事、航空或是航海。而今 ，GPS正逐步應用在我們的日常生活中。

2、GPS的運作機制

1957年，人類歷史上第一顆人造衛星史波尼兊（Spuntnik）由蘇聯發射升空，接著，更精密的電子導航於二次大戰由美國麻省理工學院無線電實驗室開發成功，他們利用無線電波的波長及電波到達時間，以三角定位法算出自己所在位置，儼然成為導航系統的雛形。再來，美國約翰霍普金斯大學提出的杜卜勒飄移現象給了GPS發展的臨門一腳。他揭示了可藉由人造衛星的無線電訊號定出個別衛星運行的軌道參數，只要獲知參數內容，就能計算出在地球上的相對位置。這些發現，引發了1960~1970年代美俄雙方的衛星大戰，GPS衛星導航從此染上濃厚的軍事色彩。1974年，美國整合當時技術，將GPS系統首次應用於商業用途，GPS的軍事色彩迅速剝落，1980年代後期，GPS早已成為美國國家導航資訊服務的一環，現在，更廣泛被民間運用，成為汽車導航發展最重要的技術後援。GPS定位法不需額外周邊設備，不須任何連線費用，只要在車上裝設一具GPS接收器，便可獲知車輛目前的位置資料，精準度更從數十米誤差減低至數米。

大部分的全球定位系統是一種由上到下的定位系統，也就是接受器收到衛星信