什么是全球卫星定位系统GPS

「喂，你在哪里啊？」「我也不知道耶，等一下，我开个导航看看」，这是我们生活中常常会听到的对话，然而你有想过导航系统是如何运作的吗？

军事用途开放民间使用

无论是智慧型手机、平板电脑或是行车导航系统所使用的定位技术，大多采用由美国主导的全球卫星定位系统，它的全名是Global Positioning System，简称就是大家熟悉的GPS，能够提供精确的位置、高度、移动速度等资讯，也具有校对标准时间的功能，服务范围遍及地球表面98%的区域。

然而GPS却不是世界上第一套运作的定位系统，它的前身是美国军方研发的子午仪卫星（Transit），它也被称为海军导航卫星系统（Navy Navigation Satellite System，简称NNSS）。子午仪卫星于1958年开始研发制，并于1964年正式启用，虽然该系统的定位精准度并不理想，且无法标定高度，但是也验证了藉由人造卫星进行定位的可能性，并让美国累积了相关的技术经验。

GPS的研发工作从1978年开始，期间经历了方案验证、初步设计、研发、试验等阶段，直到1989年2月14日发设第一颗GPS工作卫星，并于1994年落成。

GPS卫星系统由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星，均匀分布在6个轨道平面上（每个轨道面上有4颗卫星），这种布局的目的能够保证任何时间、地点，都能观测到4颗卫星。在使用GPS定位时候，只需接受到其中3颗卫星的讯号，就能迅速确定在地球上所处的位置及海拔高度，如果能接收到更多颗卫星的讯号，还能提高定位精确度。

GPS讯号分为民用的标准定位服务（Standard Positioning Service）和军用的精确定位服务（Precise Positioning Service）。由于SPS无须任何授权与费用即可任意使用，但是在营运初期，美国政府为了避免其他国家或组织将GPS用于军事用途，因此在民用讯号加入选择性误差讯号（Selective Availability），让定位的误差范围从10公尺增加到100公尺，直到2000年才取消误差讯号，让民用系统也能享有10公尺的定位精确度。

其他卫星定位系统

虽然说GPS的普及度相当高，但是因为这种定位系统除了具有一般民间用途外，用于作战的军事用途才是其主要目的，所以当战争发动后，定位系统的拥有国必定会将讯号加密锁定，或是封锁其他国家使用其定位系统，所以当国家希望能在战时确保定位功能的话，就必需研发自己的卫星定位系统。

在欧洲区域部分，由欧盟主导伽利略定位系统（Galileo），已有不少电子产品支援该模组，其第一颗正式卫星于2011年发射，并于2020年完成所有30颗卫星的部署任务。它最大的特色是具有求救讯号接收功能，当有人员发出求救讯号时，伽利略定位系统就能透过卫星锁定事故地点，并回传讯号通知受难人员。

在冷战期间身为美国敌对国的俄罗斯，也具备格洛纳斯系统（GLONASS），它的前身为1960年代开始部署的西科琳卫星定位系统（Tsiklon），第一颗卫星于1982年发射，但是到2010年才完成100%覆盖俄罗斯领土，饼于2011年10月完成24颗卫星的部署，不要以为它在西方国家很罕见，其实iPhone 4S就开始支援这套系统啰。

除了上述3套系统之外，中国也自行研发了北斗卫星导航系统，先后部署了于2000年开始服务的北斗一号系统，以及2012年完成的北斗二号系统，这2代分别够对中国境内与亚太地区提供卫星导航服务。北斗三号系统则于2015年开始建设于2020年完成，并提供全球定位服务。