GPS 原理 (Global Positioning System)

目前全球有 2 套 GPS (Global Positioning System) 全球定位系统人造衛星，分别由美國及俄羅斯擁有，全球大多數用戶都是使用美國的系统。
﹒ GPS 人造衛星定位技術，原只是在軍事上使用，現在已擴展至民用，提供國際民航、海事、救援等服務。在民航 上看到電視不時顯示時速，方向、地圖、距離目的地等報告，便是 GPS 的應用。
﹒ 依據國際協議，美國國防部需發射至少 24 個人造衛星及維持系统的運作，系统由 6 個圓環型軌道圍着地球及地面控制站組成，每一軌道有至少 4 個 GPS 人造衛星，由於衛星會老化，美國國防部一直有增加衛星數目。國際協議規定 GPS 人造衛星部份功能必須免費開放民用，但美國國防部已經宣布為其本國利益，可以在没有預警下關閉局部地區 (如戰區) 的民用服務。
﹒ 請注意 GPS 衛星是「非定位衛星」，假設你拿着 GPS 接收器站着不動，GPS衛星會不停地在軌道上運行而轉變 你的相對位置。所以你的 GPS 接收器常收到不同的衛星编號。我們家中的電視衛星是「定位衛星」即是 地球同步轉動，例如在南中國海上空的衛星停留在南中國海上空同一位置，你只要把電視天線固定面向衛星，便可以收到電視訊號。
﹒ GPS 接收器定位方法，是要可以直射收到 4 個或以上衛星，用訊號反射來回時間計算。另外，還有一些其它定位方法，例如日本政府在主要城市道路增加修補的定位訊號，但這是重大的政府投資，以目前港府的財力，短期内都不會有具體計劃。亦可以用機械加電子方法量度車輛行駛時的 動資料補足，但車主就要特别投資在這 系统上。
﹒ 正確使用 GPS 接收器，可以减少接收干擾，例如GPS 不能在室内、停車場、天橋底應用，因為根本不能收到衛星直射的訊號。在汽車内，應使用有長天線的 GPS，并把天線用磁石置在汽車外，不應使用没有延長天線的型號。在香港 90% 以上地方都可以接收成功，但如在灣仔道及皇后大道中部份路段，因為路如蛇一般彎曲，而且四周都是高樓大厦，嚴重阻擋電波，會常常收不到訊號。但同樣在市中心，彌敦道、佐敦道、窩打老道、亞皆老街等，因為是一條很直的大道，不會受到兩旁高樓大厦的遮擋，所以接收訊號都没有問題。
﹒ 為何要使用 4 個衛星﹖ 用最簡單的說法，是因為定位要由數個衛星和你的相對位置决定，用接收訊號方程式包括時間/衛星軌跡/距離計算。有如幾何學用圓弧相交求交叉點般。在平面幾何上，2 個圓弧相交於 2 點，要知道那一點正確便要量度 第 3 個點的距離 (即第 3 個圓弧)﹔所以平面幾何上用到 3 點距離便可定位。在立體的情形下，多了高度，便要利用第 4 個衛星了。
﹒ 當衛星剛好在你的 GPS 上，距離最近，訊號最强，為何又不是最好的呢﹖ 因為定位是要由數個衛星和你的相對位置决定，當幾個圓的中心十分接近，則交點便不准 (見圖)。這 誤差，可以由 GPS 系统的内置方程式計算。稱為 GDOP (Geometric Dilution of Precision)，例如GDOP 4m是指衛星 你的相對位置有 4 米誤差。
﹒ 一些不正確的GPS測試報告，主要是没把GPS妥善安裝，例如進行行車測試時卻把天線放在車内、或書寫成在公園東面收到，在西面收不到定位等。其實在公園東面收到定位，可能在 5 分鍾後會收不到，反過來說，西面現在收不到，在下一秒卻可能收到訊號﹔因有些 GPS 出 用省電設定，每數秒或 10 秒始更新一次、所以可能會出現以上所述的情况。因此使用者必須正確安裝和了解 GPS 的功能和局限。

衛星全在頭頂，GDOP 不精，相交圓弧不清，引致誤差。

精確的 GDOP，交點清晰。