GPS發展簡介

1. 新一代衛星定位系統 發展現狀研討 遠碩科技股份有限公司 莊世璿 協理

2. 前言 全球衛星定位系統以美國的GPS(Global Positioning System)最為成熟且提供全球用戶免費使用，然而系統的營運權為美國軍方所有，使得美國隨時有權以國防安全理由將系統關閉，因此各國為免受制於美國此一不確定性政策因素及準確度、覆蓋率等缺點，紛紛自行建置自己的衛星定位系統。包括歐盟、俄羅斯與中國等國家皆已發射或規劃建置新一代衛星定位系統，並將於數年後開始營運。本文將剖析各新一代衛星定位系統之發展現況與趨勢，提出在未來新產業環境下，所可能衍生的新商機與廠商因應策略。

3. 全球天空定位衛星

12. 資料來源：TRG ＊Gartner: 2000年 63億美金 2005年 270億美金 ＊IDC: 2010年 420億美金 ＊Mckinsey: 2010年 1000億美金 ．Telematics市場簡介

15. 歐盟伽利略衛星定位系統 伽利略原本將營運權交給一家新成立的合資民營企業ESNI(European Satellite Navigation Industries)，然而民間資本陸續退出之下，歐盟在2007 年接掌原ESNI 之經營，使得伽利略成為全部由公部門出資經營的衛星系統。

20. GPS 系統從1995 年開始運作

21. 並於2000 年取消干擾開放民用之後，在精準度上仍未達消費者需求，且在伽利略的競爭下，美國為了繼續掌握全球衛星定位系統之產業領導地位，

22. 於是在2000 年正式批准GPS 最新的現代化更新計畫，稱為GPS III。這項計畫包含了新的衛星與新的地面控制站，及增加新的衛星訊號以提升精準度與覆蓋範圍，

23. 計畫在2012~2013 年完成整個系統的規劃，

25. 俄羅斯GLONASS GLONASS(Global Navigation Satellite System)為蘇聯在1970 年代所發展的衛星系統，目前由俄羅斯太空部門營運。第一顆GLONASS 衛星於1982 年10 月發射，於1991年完成所有衛星發射作業，1995 年開始完整運作。GLONASS 系統共設計24 顆衛星，其中21 顆為工作衛星，另3 顆為備用衛星。

28. 由於蘇聯的解體，GLONASS 在建置完成不久便立刻面臨經費與營運問題，使得多顆衛星缺乏維修紛紛失去作用，至2008 年僅有8 顆運作正常的衛星。直到2001 年俄羅斯政府決定重整整套系統，並與印度、美國合作，取得現代化技術，計畫在2011 年恢復正常運作。2007 年俄羅斯宣布將開始發射另外8 顆衛星，計畫於2009 年達到全球覆蓋，並於2011 年達到總數24 顆可運作衛星。2007 年10 月~12 月俄羅斯發射了兩顆第二代衛星，預計2008 年再發射兩顆第三代衛星。 俄羅斯為了與GPS 抗衡，也在更新計畫中規劃衛星訊號與GPS 相容的可能性。2006 年在莫斯科舉行的GPS-GLONASS Interoperability and Compatibility Working Group (WG-1)討論GLONASS 是否可能改變原來的FDMA 技術，換成與GPS 及Galileo相容的CDMA技術，然而初步並未有結論，並在2007 年的再次會議協商中，仍未發表任何聲明。

29. 中國北斗衛星系統 北斗(Beidou)(西方世界稱COMPASS)衛星導航定位系統是由中國大陸獨立建置、發射的區域衛星導航系統，它由兩顆工作衛星和一顆備份衛星組成。 2000 年10 月中國發射了第一顆衛星，截至2004 年止，三顆衛星皆已升空運作。 這個系統主要用於中國大陸之國家經濟建設，如交通運輸、氣象、石油、海洋、森林防火、災害預報、通信、公安以及其他特殊行業導航定位服務。但由於只有2 顆衛星，因此現階段只能提供中國大陸地區使用，且精確度不及美國GPS 系統。

31. 2007 年初又發射了兩顆北斗導航衛星，

32. 2008 年左右滿足中國及周邊地區用戶對衛星導航系統的需求，並開始進行系統組網和試驗，預計逐步擴展為全球衛星導航系統。

34. 日本QZSS系統 日本的衛星定位系統稱為Quasi-Zenith Satellite System (QZSS)，由三顆衛星組成，主要用來提供區域定時與輔助GPS系統。整套系統在2002年開始規劃，預計第一顆衛星在2009年發射。QZSS由Advanced Space Business Corporation (ASBC)所發展，該公司由Mitsubishi 、Hitachi與GNSS公司合資組成。原本該衛星設計上為多用途，包括導航定位、音樂、視訊等多媒體應用，但後來民間企業退出，改由政府出資交由JAXA(Japan Aerospace Exploration Agency)負責，且僅提供導航功能。

37. QZSS系統的發展源由為日本都會區擁有許多遮蔽物，GPS的收訊往往被高樓所遮蔽，且日本位於中緯度地區，該地區對衛星訊號的接收較為微弱，因此較難提供精準的定位。由於QZSS的發展為輔助GPS的不足，因此訊號與GPS完全相容。

39. 伽利略

40. 北斗衛星等建置中之衛星系統

41. 及升級中的GPS 系統，皆顯示出新一代的衛星定位系統即將在未來的幾年內開始運作。

42. 這些新衛星系統帶來的影響最主要便是

43. 定位精準度、穩定度、覆蓋率的提升。

45. 航海應用：舊版的GPS 系統由於誤差在幾十公尺左右，在導引船隻時仍需要人工輔助或使用DGPS 技術。新的衛星系統能夠免除仰賴DGPS 即可提供船隻識別、暗礁避開、狹窄河道之導引等應用。

46. 軌道運輸：過去需要使用各種不同基礎建設與技術才能獲知車輛位置，在新衛星定位的輔助下可大幅降低成本，如提供車輛位置、協助班次調度、危險物貨車監控等。

48. 汽車導航更為精確： 更精確的定位能提供以車道為基準的導航指引，例如車道導航能避免傳統導航無法分辨車輛位於慢車道或快車道之困擾，並能提前指引車輛進入轉彎車道。此外，現有GPS對水平定位經度不夠，導致導航系統無法判定車輛行駛於高架道路或平面道路，新衛星應可解決此問題。

49. 人員定位、追蹤與救援更為精確 傳統GPS 行人導航僅能導引出正確路徑，導入高精確度定位後，可以更精確的規劃出最短路徑，精確導航至門牌號碼，而非某個路段，誤差可在數公尺內。未來在多衛星系統的運作下，衛星覆蓋率提升，可有效降低過去都會區高樓所造成的遮蔽導致定位失效等問題。除了導航應用外，亦可提供失明或肢體殘障的人以導航器具移動，對數量龐大的殘疾人士擁有相當大的幫助與商機。發生事故時，手機亦可自動發出救援訊息至救難單位，準確找到需要救援的人，此方面可應用在登山救援、居家照護等。

51. 而為了更廣泛的室內應用，GPS業界持續強化GPS訊號，ABI Research指出，包括Assisted GPS（即AGPS，利用手機基地台訊號縮短定位時間、強化室內GPS定位效果），而與WiFi系統、無線電視廣播系統結合，也可望進一步加強在GPS在室內有更好的接收效果。 不僅GPS終端設備與訊號接收系統持續升級，GPS衛星系統也進行更新，由歐盟主導的伽利略（Galileo）GPS衛星系統，日前也已經通過投資金額加碼計畫。