全球卫星定位系统

號後再決定自己的位置，目前共有美國、歐洲及蘇聯三套系統。從軍事用途的角度來看，這是比較好的定位方法，因為使用者不易被偵查到。由於美國的全球定位系統是最被廣為使用的一套系統，目前台灣主要的GPS接收器皆使用美國的系統。全球定位系統採用全球性地心座標系統，座標原點為地球質量中心。在整體運作上，以美國為例，整個系統可分為三部分:導航衛星、地面控制中心與使用者接收端。導航衛星不斷向地球表面傳送定位信號，一般使用者只要有衛星接收器，就可輕易獲得定位資料，而地面控制中心則負責導航衛星的航行控制，與一般使用者並不直接相關。

美國的定位系統，在太空部分由二十一顆導航衛星及三顆備用導航衛星所構成。目前共有二十四顆導航衛星在距離地球二萬二百公里的六個軌道面上運行，每個軌道面上有四個衛星，軌道面與赤道成五十五度傾角，每顆衛星每天依相同路徑繞行地球兩圈，提供每秒一次的定位訊號如圖一所示。這種設計讓任何時間、地點，在地面上至尐可同時觀測到四至七顆衛星，以利導航及精確定位測量之應用。

圖一 美國的全球定位系統

地面控制中心由五個監視站（分別位於關島、夏威夷、阿拉斯加、溫登堡空軍基地及加州）、三個地面天線以及位於科羅拉多州的獵鷹空軍基地(Flacon AirForce Base)的主控制站(Master Control Station, MCS)所組成。監測站的功能乃在追蹤衛星軌道，由接收的導航訊息中，計算相對距離、大氣校正數據等，並將這些資料傳回主控制站，在主控制站更新修正導航資料後，再由地面天線傳送到每一個衛星上，控制站的維護與支援則由美國國防部負責。

使用者的衛星接收端，可接收衛星所傳來的訊號，並利用各種衛星傳來的數據，求得衛星與地面接收器間之距離及地面其它接收器間之方向距離，再換算出接收器所在地的準確位置，完成導航定位及各種測量作業，包括接收器目前的位置、方向、速度、時間。衛星定位時是利用GPS接受器收到一個衛星的信號，再由同步時鐘算出信號的遲緩時差乘上光速而得到與衛星的距離。當GPS接受器可以同時收到四個衛星的信號時，就可計算出在地球上的位置及速度。通常計算位置的方法有代數解法、重覆差值解法及卡爾曼慮波器(Kalman Filtering)解法三種，其中又以重覆差值解法最常見。