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全球導航衛星系統（GNSS）發展與未來趨勢

全球導航衛星系統（GNSS）發展與未來趨勢


什麼東西能放進口袋裡，每週至少使用一次，並且受比任何個體更強大的力量所掌控？這是一個令人驚嘆的工具，現代人已經極度依賴它，就在此刻，它正為你提供來自數十顆衛星的訊號，隨時準備引導你到達目的地。

但我們對 GPS 和衛星導航究竟了解多少呢？

什麼是 GNSS？

當你需要前往某個地方時，很可能會拿出手機上的 GPS（全球定位系統，Global Positioning System）應用程式，輸入地址，規劃路線，它不僅會告訴你最佳路徑，還會預測所需時間，甚至提供沿途的相關資訊；有趣的是，GPS 不僅僅是一個接收器，它實際上是一種 GNSS（全球導航衛星系統，Global Navigation Satellite System）。

GNSS 是一組繞行地球的衛星星座，透過與地面接收器的通訊來計算精確位置，其運作原理基於三角測量法（Triangulation），該方法利用至少三顆衛星的已知位置和發送的訊號來確定接收器的位置；每顆衛星會發送一個帶有時間標記的訊號，接收器會測量這些訊號抵達的時間差，並根據光速計算接收器與每顆衛星之間的距離，當接收器獲取來自三顆或更多顆衛星的距離數據後，透過幾何計算得出其在地球上的確切位置；如果有第四顆衛星的訊號，接收器還能進一步修正時間誤差，提高定位的準確度；這種方法廣泛應用於導航、地理測繪、精準農業以及許多工業領域，以確保精準且可靠的定位服務。
 


全球主要的全球導航衛星系統（GNSS）現況

GNSS 包括多種衛星定位系統，分為全球性與區域性星座，以及衛星輔助增強系統（Satellite-Based Augmentation Systems, SBAS），截至2025年2月，全球主要的全球導航衛星系統（GNSS）現況如下：
  • 全球性星座（GNSS）：
    • GPS（美國）：
      全球定位系統（GPS）是由美國國防部開發並維護的系統，截至 2025 年 1 月，GPS 星座擁有 31 顆在軌運行的衛星，3 顆處於備份或測試狀態，並廣泛應用於民用和軍事領域；GPS 星座要求至少有 24 顆運行中的衛星，而目前的配置通常為 31 顆，GPS 接收器需要同時觀測到 4 顆衛星來計算其在三維空間中的位置。
       
    • GLONASS（俄羅斯）：
      俄羅斯的全球導航衛星系統（GLONASS）截至 2024 年 2 月擁有 26 顆衛星，其中 24 顆處於運行狀態，2 顆處於飛行測試階段；GLONASS 系統設計為至少 24 顆運行衛星，以提供全球導航服務，在高緯度地區（如俄羅斯北部）表現特別優異，並與 GPS 相比在高緯度區域具有更好的覆蓋與精度。
       
    • Galileo（歐盟）：
      伽利略系統由歐洲聯盟開發，提供獨立於 GPS 和 GLONASS 的高精度導航，截至 2024 年 9 月，已發射 32 顆衛星，完成了星座配置；其中 27 顆衛星處於運行狀態，4 顆不可用，1 顆已退役；該系統的最終目標是部署 30 顆衛星，包括 24 顆運行衛星和 6 顆備用衛星；然而，由於發射計劃的延遲，預計在 2026 年開始部署第二代伽利略衛星（G2G），以增強現有網絡。因此，伽利略系統的全面運作時間表已延後至 2026 年。
       
    • 北斗（中國）：
      北斗導航衛星系統（BDS）截至 2024 年 9 月已成功發射 60 顆衛星，最新的兩顆於 2024 年 9 月 19 日發射；北斗三號系統由 24 顆中地球軌道（MEO）衛星、3 顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星和 3 顆地球靜止軌道（GEO）衛星組成，提供全球範圍內的高精度定位和通訊服務；此外，北斗系統還計劃在未來發射約 10 顆衛星，以進一步提升系統的覆蓋範圍和服務能力。
       
  • 區域性星座：
    • 準天頂衛星系統（QZSS，日本）：
      截至 2025 年 2 月，日本的準天頂衛星系統（QZSS）已成功發射第六顆衛星，「引導號 6 號」衛星於 2025 年 2 月 2 日由 H3 運載火箭 5 號機從鹿兒島縣種子島宇宙中心成功發射，並順利進入預定軌道；目前，QZSS 系統由 5 顆衛星組成，主要服務於日本及亞洲地區，針對城市高樓環境優化定位；日本政府計劃在 2026 年 3 月前再發射 2 顆導航衛星，建立 7 顆衛星的系統，以便在不依賴包括美國在內的國外服務的情況下，擁有更精準的全球定位能力；最終目標是在 2030 年代後期建立一個由 11 顆衛星組成的網路，實現完全獨立的高精度定位服務。
       
    • 導航衛星系統（NavIC，印度）：
      印度區域導航衛星系統（NavIC）由印度衛星研究組織（ISRO）開發，為印度及其周邊地區提供精確的定位服務；截至 2025 年 1 月，NavIC 星座由 8 顆衛星組成，提供標準定位服務（SPS）和限制服務（RS）兩種服務；為了增強 NavIC 系統的性能，ISRO 正在部署第二代導航衛星，2023 年 5 月，ISRO 成功發射了 NVS-01 衛星，這是第二代導航衛星系列的首顆衛星，配備了本土研製的銣原子鐘，並引入了新的 L1 頻段訊號，以提高對可穿戴設備和物聯網裝置的支援；2025 年 1 月，ISRO 進一步發射了 NVS-02 衛星，替換功能失效的 IRNSS-1E 衛星；然而，由於推進系統故障，NVS-02 未能進入預定軌道，ISRO 正在尋求對該衛星的替代用途；此外，印度政府的長遠目標是將 NavIC 系統擴展為全球導航系統，計劃將工作衛星增至 24 顆，以實現全球覆蓋。
       
    • 北斗區域系統（中國）：
      北斗導航衛星系統（BDS）最初提供亞洲區域服務，現已發展為全球系統，截至 2024 年 9 月，中國已成功發射第 59 和第 60 顆北斗衛星，進一步強化其全球導航能力；這些新衛星的加入提升了北斗系統的定位精度和服務穩定性；此外，北斗系統的應用範圍持續擴大，已在全球 230 個國家和地區提供服務，全球接入北斗系統的智慧裝置累計超過 15 億台。
       
  • 衛星輔助增強系統（SBAS）：
    • WAAS（美國）：
      由美國聯邦航空管理局（Federal Aviation Administration, FAA）運營的廣域增強系統（WAAS）自 2003 年起投入使用，主要應用於航空導航。
    • EGNOS（歐盟）：
      EGNOS 是歐洲的區域衛星增強系統，如 GPS 和未來的伽利略系統（Galileo）。
    • MSAS（日本）：
      由日本國土交通省（Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism）運營的多功能衛星增強系統（MSAS）自 2007 年起投入使用，支援航路、終端和非精密進近操作。
    • GAGAN（印度）：
      由印度太空研究組織（Indian Space Research Organisation, ISRO）和印度機場管理局（Airports Authority of India, AAI）聯合開發的 GAGAN 系統於 2013-2014 年間全面投入運營，主要應用於航空導航。
    • SDCM（俄羅斯）：
      由俄羅斯航太國家集團（Roscosmos）運營的 SDCM 系統目前正在開發中，計劃在未來投入運營。
    • BDSBAS（中國）：
      中國的 BDSBAS（原稱 SNAS）目前正在實施中，，計劃在未來投入運營。

此外，區域性導航系統如日本的準天頂衛星系統（QZSS）和印度的導航衛星系統（NavIC）也在持續發展中，現況如下：


準天頂衛星系統（Quasi-Zenith Satellite System, QZSS）

日本政府於 2002 年開始研發準天頂衛星系統（QZSS），最初的目的是作為美國 GPS 的時間傳輸補充系統，涵蓋亞洲-大洋洲地區，並著重於日本；這 4 顆衛星的軌道設計，特別適用於高樓大廈密集的街道，以優化定位服務。

日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）於 2025 年 2 月 2 日成功發射了「導引」6 號衛星（Michibiki 6），這是日本準天頂衛星系統（QZSS）的一部分，該系統目前由 5 顆衛星組成，日本計劃在 2026 年前將衛星數量增至 7 顆，最終目標是在 2030 年代後期擁有 11 顆衛星，以實現全球定位能力，減少對其他國家衛星系統的依賴。


印度區域導航衛星系統（Indian Regional Navigation Satellite System, IRNSS）

印度區域導航衛星系統（IRNSS）目前已進入軌道，但仍在建設中，該系統預計覆蓋印度及周邊 1,500 公里的區域，由印度政府擁有，為軍方與民間提供高精度定位服務；2020 年 11 月，國際海事組織（International Maritime Organization, IMO）的海事安全委員會（Maritime Safety Committee）批准 IRNSS 為全球無線電導航系統（World Wide Radio Navigation System）。
 

GNSS 設備安裝基數成長趨勢


根據最新的市場預測，全球 GNSS 設備的安裝基數在 2023 年已達到約 56 億台，預計到 2033 年將增至近 90 億台；此外，全球 GNSS 設備的年度出貨量將從 2023 年的 16 億台增至 2033 年的 22 億台，年複合增長率達到 3.2%。

主要的市場增長來自於消費者解決方案、車載系統整合、智慧型手機與穿戴裝置的技術進步；然而，道路與汽車產業的 GNSS 應用也將顯著增長，預計市場份額將從 10% 增長到 15%；此外，航空與無人機（Drones）市場將從 2023 年的 4,400 萬台增長到 2033 年的 5,000 萬台，而農業市場的 GNSS 應用將超越海事市場，成為第二大應用領域，市場占比將達到 20%。

結論


全球導航衛星系統（GNSS）已成為現代社會不可或缺的技術支柱，無論是日常導航、精準農業、智慧交通，還是航空航太、軍事應用，GNSS 都在持續改變我們的生活方式，隨著各國積極推進 GNSS 衛星星座的部署與升級，未來的定位精度、覆蓋範圍和抗干擾能力將進一步提升，推動無人駕駛、物聯網（IoT）及智慧城市等應用發展。

根據市場預測，全球 GNSS 設備的安裝基數將持續增長，並於 2033 年突破 90 億台，除了消費性電子設備，車載導航、無人機（Drones）、精準農業與智慧交通等領域的 GNSS 應用需求將進一步攀升，為相關產業帶來更多創新機會。

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隨著 GNSS 技術的進步與應用場景的擴展，全球定位與導航市場將持續蓬勃發展。未來，如何整合 GNSS 技術與人工智慧、5G 及雲端計算等新興科技，將成為提升導航精準度與擴展應用邊界的關鍵；對於產業界而言，把握 GNSS 的技術趨勢，並透過高效測試與驗證來確保裝置的可靠性，將是未來競爭中的重要優勢。

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參考資料


 
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