GPS基本定位觀念

GPS包含了Space、Control及User三部分。Space部分主要由24顆衛星(21顆主要衛星、三顆備用衛星)所組成。衛星平均分佈於6個軌道面上，每個軌道面則由4顆衛星所組成；軌道平均分隔赤道面，呈現55度角的傾斜。所有的軌道均為橢圓形狀，離心率小於0.03，衛星距離地面的高度約20,200公里。軌道的週期為每12小時重複繞行地球一圈，提供P Code及C/A Code兩種訊號形式。P Code為美國軍方所使用，C/A Code則為一般民間使用。地球上任一點的使用者皆可在任何時間、地點測得5～8顆(至少4顆)以上不等的衛星。

控制部分則是由位於全球各地的監測站利用四顆衛星去換算所謂X、Y、Z三象限分量及T時間的誤差量(圖一)。使用者在經過運算之後，可以得到目標物的經緯度、時間和速度。其距離的計算方式，則是將測出的衛星發射無線電波至接收器所需要的時間來乘以光速即可獲得。

《圖一　》

由於GPS為一種Passive系統，對User只做訊號的單向傳送，且需使用兩種不同的時錶來測量，因此會有誤差的問題產生。衛星裡頭裝置了時錶，用來記錄無線電訊號的傳送時間；接收器內的時錶則用來記錄接收到無線電訊號的時間。由於這兩個時錶並非同步，所以產生了一個時間上的偏差量，一般來說，C/A Code的誤差大概在50～100公尺之間不等。

User部分由GPS接收器及使用者的主機所組合而成。GPS接受器接收衛星之訊號，並將高頻信號轉換為數位訊號，經由信號的解調之後，把訊號轉換成為位置、速度及時間數據，傳送給使用者的主機來作為系統的應用；一般來說，GPS的接收通常應用在導航、定位等研究上(圖二)。

《圖二　》

GPS與GLONASS、DGPS的差異

GLONASS：

GLONASS(Global Navigation Satellite System)為前蘇聯的太空計畫部在1970年開始發展的定位系統。GLONASS的特性在於全球性、全天候及24小時不間斷可運用。GLONASS由24顆衛星所組成，有3個軌道面，每個軌道面有6顆衛星，11個小時繞行地球為一週期，軌道呈現約65度的傾斜，其距地面的高度約為19,000公里。由於GLONASS可以運用在高精密度的測量上，故現在為俄羅斯軍方所使用(表一)。

《表一　GPS與GLONASS之差異》

DGPS：

DGPS(Different Global Positioning Syatem)是利用一已計算出的位置點來修正在任一點衛星地位的偏差。由於DGPS是以地表某一定點做為參考點，故其誤差也較小，約在1公尺之內，精準度相當地高。台灣曾有業者發展過DGPS，利用在全台灣都有電台據點的ICRT做為在地表的參考基準點，依此運算的根據來降低誤差率。雖然DGPS的效果非常顯著，所獲得的誤差率也極為小，不過由於該定位系統必須購置另外一套專用的接收器，在成本的花費上較GPS提高不少，故一般民間仍以GPS為主要應用，DGPS則是軍方使用較多(圖三)。

《圖三　》

GPS的應用與發展

GPS能夠被廣泛地運用在所有可移動物上，舉凡飛機、船舶、甚至人體之內也可植入。其實GPS最簡單的解釋就是讓使用者知道其目標物身在何處。透過這個定位系統，便可以隨時掌握自己或目標物的位置及動向。現在有許多業者看好GPS這個極有潛力的市場，紛紛積極推動GPS相關技術及產品的研究發展。目前各業者的應用約可分為下列幾種模式：

1.結合筆記型電腦，手上型電腦及個人數位助理(PDA)：成為汽車導航，或手持式衛星定位系統，提供給登山、釣魚、遊艇及私人飛機等應用。

2.汽車導航器及汽車電腦：在國外(日本、歐洲等地區)均己將汽車導航器列為汽車基本配備；在美國軟微(Microsoft)及英特爾(Intel)的主導下，汽車電腦將成為未來汽車的配備，目前某些高級車己有汽車電腦之配備。國內汽車製造廠也考慮將汽車導航器及汽車電腦列為中級及高級汽車配備。據悉，目前已經有數家廠商正在開發此類產品。

3.汽車安全及緊急回報系統：國內外汽車廠己考慮將衛星定位系統(GPS)結合到目前汽車安全系統上，國內則己有多家廠商正在開發此類產品。

4.派車系統(ITS)：此類系統應用在貨車、客運的追蹤、調度以及都會區智慧型公司。

5.手持式衛星定位系統：此類產品屬於休閒式產品，用於登山、航海、釣魚、潛水等方面，國內外均有多家廠商正在開發此類產品。

6.孩童、婦女、老人、社區安全追蹤系統：此類產品，將衛星定位產品結合無線通信產品(Pager、SST)，可將外出的小孩、婦女、老人的位置傳輸到系統上，以便追蹤，這是一個在消費性產品上有潛力的市場。

7.119/911緊急回報系統：這將是最有潛力的市場。美國政府規定，在公元2001年時，所有在美國使用的大哥大電話，必需具備有此項功能；國外主要行動電話製造商(Nokia、Ericsson、Motorola等)均已計劃將衛星定位系統(GPS)功能置於行動電話內。

結語

以台灣市場觀點來說，衛星定位系統以前被限定使用於軍事、飛機等方面，其真正可於民間應用的部分相當地少，而目前衛星定位系統則已被廣泛地採用於消費性產品上，可開發的市場自然也呈現大幅成長的趨勢。目前GPS關鍵零組件之一的衛星定位系統晶片組，主要供應廠商目前仍以美國及日本廠商為主，然以台灣現在的生產製造能力及以往的PC開發經驗來看，預料未來台灣將成為此類產品的開發及生產製造中心(表一)。

而根據統計，台灣目前己有超過20家以上的公司正積極計畫投入開發GPS消費性產品的行列中；我們可以預見在不久的未來，GPS將會更廣泛、更普遍地被使用在更多地方，藉以提高安全性及機動性，給予人類更便利，更安全的生活。