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GNSS是什麼?GNSS超級比一比

106/09/18 瀏覽次數 21988
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!
 
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)<
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)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

 
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