什麼是全球導航系統（Global Navigation Satellite System, GNSS）呢？其實我們最常聽到的美國全球定位系統（Global Positioning System, GPS）、俄國的格洛納斯系統（Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, GLONASS）、中國北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System, BDS）與歐盟的伽利略定位系統（Galileo）都可以算是一種GNSS。
那麼這些衛星系統如何運作呢？它們之間有什麼不同呢？與我們的日常生活又有何關聯呢？就讓我們來一探奧秘吧！
各國GNSS比較
美國、歐盟、中國與俄羅斯有自己的全球導航系統（GNSS）。（圖／http://w3.uch.edu.tw/ccchang50/gps_gnss_201503.pdf）
衛星導航系統並非遙不可及，它們就存在我們的生活中，例如手機定位、交通導航、測時等等，為我們的生活帶來許多便利。當多個衛星系統共同合作，就能互補互足，造福人民。
全球定位系統（GPS）
由美國國防部設計，是一個全地球、全天候、24小時工作的立體定位系統，運用於交通導航、工程施工測量等等，提供精確的位置、時間，進而推導運動速度與方向。
GPS主要分為三部份：太空、控制與用戶。太空部份由24~32顆衛星環繞地球組成；控制部份由遍佈全球的監控站組成，負責掌控衛星在軌道上的位置與校正衛星時鐘的誤差；用戶部份則是指所有使用GPS接收衛星訊號者，例如汽車導航、手機GPS定位等等。
那麼GPS又是如何定位的呢？ GPS的定位原理很簡單：由訊號接收器接收來自至少3顆GPS衛星的電磁波訊號，接著藉由訊號傳遞時間計算出接收器與個別衛星間的距離（距離＝速度ｘ時間），進而解算出用戶的位置與海拔高度，通常用戶端的GPS接受器會接收到4顆(或以上)的衛星的電磁波訊號，能夠再解算出接收時間及更多接收器與個別衛星間的距離，藉由交互檢核，使定位更加精準！
定位系統。(圖片來源：http://w3.uch.edu.tw/ccchang50/gps_gnss_201503.pdf)
格洛納斯系統（GLONASS）
俄羅斯為國防需要而發展出的定位系統，後來才普及於民間使用，一樣是全球性、全天候24小時運作。主要構成與GPS相同，定位原理也與GPS類似，都是藉由距離的量測來進行定位！
但GLONASS與GPS系統在時間、座標系統以及訊號傳送方式是不一樣的。GLONASS系統目前總共有24顆衛星在宇宙中運行，衛星主要分布於高緯度地區，與分布於中、低緯度的GPS正好互相合作，完成整個地球的定位工作。
北斗衛星系統（北斗二代）（BDS）
中國獨立建設的衛星系統。目前已發射16顆衛星，預計最終會有35顆衛星。北斗衛星除了提供全球定位服務外，還特別加強亞太地區的定位服務，目前中國的漁船、公車等交通運輸工具都已使用BDS。BDS的組成與上述兩者相同，但有獨創的「簡訊通信」、「目標定位」功能，除了能知道「我在哪裡」，也能告訴別人「你在哪裡」，緊急救災時非常實用。
伽利略衛星系統（Galileo）
由歐盟製造，獨立於GPS與GLONASS系統， Galileo主要作為民用，而非軍事用途。Galileo目前仍在發展中，截至2016年12月，已發射18顆衛星，預計於2020年，將會完成共30顆衛星的發射。因為歐洲緯度高，因此Galileo特別加強高緯度地區的覆蓋。Galileo系統因更能抵抗衛星訊號干擾與反射，因此能提供較其他衛星系統精準的定位。
未來GNSS在新興產業應用上，具有相當大的潛力，包括智慧城市、物流運輸、大數據分析與物聯網通訊等等，其發展值得期待。
責任編輯：張志立／國家太空中心、傅麗玉/國立清華大學
審校：品保組型管小組／國家太空中心
