GNSS（Global Navigation Satellite System，全球衛星導航系統）是所有衛星定位系統的總稱。許多人習慣統稱「GPS」，但 GPS 其實只是其中一個系統。目前全球可用的衛星定位系統有 GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou（北斗）、QZSS（準天頂） 等，接收機同時接收多個系統的訊號（稱為多星系／multi-constellation），能大幅增加可見衛星數、加快收斂速度，並在山谷、城市峽谷等遮蔽環境下維持穩定定位。以下說明五大系統的差異、定位原理、訊號與誤差來源。
五大衛星系統快速對照
| 系統 | 營運國家／組織 | 涵蓋範圍 | 軌道高度 |
|---|---|---|---|
| GPS | 美國 | 全球 | 約 20,200 km（MEO） |
| GLONASS | 俄羅斯 | 全球 | 約 19,100 km（MEO） |
| Galileo | 歐盟 | 全球 | 約 23,200 km（MEO） |
| BeiDou 北斗 | 中國 | 全球 | MEO／IGSO／GEO 混合 |
| QZSS 準天頂 | 日本 | 亞太區域增強 | IGSO／GEO |
此外印度的 NavIC（IRNSS） 提供印度及周邊的區域服務。台灣位於亞太地區，可同時受益於 GPS、BeiDou 與日本 QZSS 的訊號涵蓋。
各系統簡介
GPS（美國）
最早全面運作、應用最廣的系統，是「GNSS」一詞普及前的代名詞。提供 L1／L2／L5 等多頻段訊號，全球涵蓋、相容性最佳，幾乎所有接收機都支援。
GLONASS（俄羅斯）
與 GPS 互補的全球系統，採用頻分多址（FDMA，新世代亦導入 CDMA）。在高緯度地區與 GPS 併用時，可增加可見衛星數、改善幾何分布。
Galileo（歐盟）
歐盟自主建置的民用導航系統，提供高精度的多頻訊號，與 GPS／其他系統高度相容，已成為高精度定位的重要組成。
BeiDou 北斗（中國）
採 MEO、IGSO、GEO 混合星座，在亞太地區衛星數量多、幾何條件佳，對台灣等亞太使用者的可見衛星貢獻顯著。
QZSS 準天頂（日本）
區域增強系統，衛星多以傾斜地球同步軌道（IGSO）長時間停留在亞太高仰角位置，特別有助於改善城市峽谷與山區的遮蔽問題，並提供增強訊號。
GNSS 如何定位
GNSS 定位的核心是到達時間（Time of Arrival）與三邊測量（trilateration）：
- 每顆衛星持續廣播自身位置與精確時間。
- 接收機量測訊號傳播時間，乘以光速得到與各衛星的「虛擬距離（pseudorange）」。
- 理論上 3 顆衛星即可定出三維位置，但因接收機時鐘誤差，至少需 4 顆衛星同時解算位置與時間。
- 可見衛星越多、空間幾何分布越好（DOP 值越低），定位越穩定精確——這正是多星系併用的價值。
主要誤差來源
- 電離層延遲：訊號穿越電離層產生延遲，可用雙頻／多頻觀測有效消除。
- 對流層延遲：低層大氣的水氣造成延遲，以模型修正。
- 多路徑（Multipath）：訊號經建物、地面反射後抵達天線，造成量測偏差。
- 衛星軌道與時鐘誤差：可由精密星曆與差分／改正服務降低。
單點定位（單機、無改正）精度約在公尺級。若要達到公分級，必須採用差分定位技術（RTK、PPK、PPP 等），詳見 差分定位是什麼？DGNSS、RTK、PPK、PPP 差異與選擇。
在工程監測的應用
在結構物與邊坡的長期變形監測中，GNSS 即時動態定位（RTK）監測結合多星系觀測，可提供 24 小時連續、公分級的三維位移資料，並能與 InSAR、傾斜儀等資料整合判釋。
常見問題
Q：GPS 和 GNSS 有什麼不同？ GPS 是美國的系統，GNSS 是所有衛星定位系統的總稱。現代接收機通常同時使用 GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou、QZSS 等多個系統。
Q：為什麼要同時使用多個衛星系統？ 多星系可增加可見衛星數、改善幾何分布，在山谷、城市峽谷等遮蔽環境下維持定位，並加快收斂、提升精度與可靠度。
Q：GNSS 定位至少需要幾顆衛星？ 理論上 3 顆可定三維位置，但因需同時解算接收機時鐘誤差，實務上至少需 4 顆衛星。
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