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全球定位系統（ Global Positioning System, GPS） 系統傳統上被應用於軍事、民用航空、航海、航空測量、農業、地理、油源探測、大氣、地球科學、營建、車輛定位與電子收費等領域，GPS所提供之服務可分為一般民生用途消費性服務（Standard Positioning Service, SPS）與軍事等特殊用途之專業性服務（Precise Positioning Service,PPS）。SPS 服務為24 小時全時、全天候、全球之免費服務，可即時提供極為精確的三度空間位址與時間資訊。

在1996年，美國聯邦通訊委員會（U.S. Federal Communications Commission,FCC）所通過的E911法案中，規定行動電話必須具備精確度為125公尺之定位功能，其定位資訊可作為緊急救護之用。2000年5月，美國對民生用途之GPS使用者終止選擇可用性干擾碼（Selective Availability, SA）之使用，其GPS接收機之接收準確度由原先之100公尺提升至25公尺左右，大幅增加GPS在導航方面之應用性。目前國內外，已大量在汽車上安裝GPS接收機，並配合電子地圖以幫助駕駛者找到捷徑及目的地；同時，如徒步、登山及狩獵者亦可利用GPS提供方位而不致迷途，GPS市場也正逐漸擴展至娛樂、戶外旅遊、汽車與個人導航等領域。GPS是目前最為成熟的一種精確定位技術；因此，新開發的行動電話配備有GPS定位功能，已經是一種趨勢。當行動電話配置GPS，除了能夠提供E911所要求的急難救護定位資訊外，亦可被用來實現許多與定位相關的加值服務（Location-based Value Aid Service）；例如，可根據使用者所在位置，提供附近的餐飲、住宿、娛樂、交通等資訊。

全球定位系統由三大部份組成： 太空衛星群（Space Segment） 單元、地面監控（Control Segment） 單元與GPS接收機（User Segment）單元，如圖一所示。

圖一：GPS系統概念圖。

GPS系統太空衛星群單元由24顆操作衛星及4顆備用衛星所組成。備用衛星的功能為衛星失效時之備用及加強衛星之幾何分佈，28顆衛星分佈於6個軌道面上，衛星軌道相對地球赤道面的傾角為55°，每個軌道面上至少分佈有4 顆衛星，軌道面與另一軌道面上的衛星則相差40°，衛星高度為2萬200公里，每11小時58分繞行地球一周。所以不論在任何時間、地點，同時至少都會有4顆以上的衛星出現在GPS 接收機的上空。GPS採用全球性大地座標系統（World Geodetic System1984,WGS-84），其接收機測量來自GPS衛星所發射之L波段電波延遲時間，再根據所收到之衛星星曆資料，算出GPS接收機與衛星的距離，從有效的衛星中選出接近最小GDOP（Geometry Dilution of Precision）值（1.5811）的四顆衛星進行定位，利用四顆衛星電波資料之四個方程式求得三維的接收機位址（經度、緯度、高度）與時間資訊。【更多內容請閱讀科學月刊第521期】