隨著GPS開放民用，再加上近幾年休閒風氣的提高以及民眾導航需求的高漲，消費性導航產品在所有GPS應用產品的市占率也逐年提高。雖然將衛星導航導入各種可攜式裝置，可望提高人類工作效率，不過同時，GPS廠商也面臨設計上的種種挑戰，在期待GPS創造巨大的經濟效益與應用前景之前，廠商有幾項重要問題待克服。
隨著GPS開放民用，再加上近幾年休閒風氣的提高以及民眾導航需求的高漲，消費性導航產品在所有GPS應用產品的市占率也逐年提高。雖然將衛星導航導入各種可攜式裝置，可望提高人類工作效率，不過同時，GPS廠商也面臨設計上的種種挑戰，在期待GPS創造巨大的經濟效益與應用前景之前，廠商有幾項重要問題待克服。
GPS最早是美國國防部為了軍事目標的精確位置而發展的定位系統，之後延伸使用於車輛、砲台、偵測定位等戰術，發展至今已超過20年。美國軍方在2000年取消選擇性接收(Selective Availability, SA)後，GPS民間應用的精準度隨之提高，也大幅度帶動民眾對於相關應用與導航需求。911事件之後，美國制定了E911法案，嚴格要求輸往美國境內的手機需有AGPS功能，更進一步帶動全球GPS的發展。
GPS產品優劣的分野有三大指標包括靈敏度、第一次定位時間(TTFF)以及精確度。靈敏度通常可區分為捕獲(Acquisition)和追蹤(Tracking)兩種能力。GPS的干擾是一個嚴重問題，尤其GPS衛星位於22,000公里的高空，訊號微弱，極易受干擾，而靈敏度愈好，愈能克服環境的干擾、嘈雜因素。第一次定位時間代表的是捕獲衛星的速度，時間愈短，定位速度愈快。至於精確度，通常則是以統計資訊或圖表來表示(圖1)，以明確顯示目標物所在位置。
三大架構支撐GPS系統
GPS由三個架構所組成：太空部分(Space Segment)、控制部分(Control Segment)及使用者部分(User Segment)。太空部分是針對運行的衛星而言，由於24顆GPS衛星平均分布於6個軌道面上，而衛星軌道面相對於地球赤道面傾角為55慼A每個軌道面上分布4顆衛星，衛星軌道高度約為20,200公里，每繞行地球一周的時間約為11小時58分。這樣的分布使得全球各地在任何時間都可同時觀測到至少4顆以上的衛星，以利三度空間之定位測量。
GPS衛星進入軌道運行之後，衛星皆須由地面設備進行監測及控制(圖2)。整個控制部分包括一個主控站，3個地面天線及5個監測站，其中主控制站位於Colorado Springs。監測站主要負責追蹤所有衛星的運行位置、氣象電離層資料等，將觀測到的所有資料，傳送到主控制站後，由主控制站加以統合，計算出衛星星曆、電離層修正係數，再轉換成導航訊息，以維護衛星系統的精度與正常運作，因為此部分由美國國防部掌控，使用者無從了解此部分的技術。
至於使用者部分所指的是能夠接收GPS衛星訊號及資料處理之接收裝置。基本的功能是接收L1(Link 1)載波，分離出C/A電碼，進行最簡單的虛擬距離定位，也是一般車輛定位所使用的機型。GPS衛星產生兩組電碼，一組為C/A碼，另一組稱為P碼。C/A碼主要開放給民間使用，因此在精度上刻意降低，P碼則是美國軍事用途的電碼，精度比C/A碼高很多，不過因為進行加密，一般民間使用者無法解讀。一般而言，GPS衛星傳送兩種頻率的載波，L1載波的頻率為1575.42 MHz，L2(Link 2)載波的頻率為1227.60MHz。其中C/A碼僅調置在L1載波上，P碼則分別調置在L1與L2載波上，並區別為P1與P2電碼(圖3)。
衛星參考點量測精確位置
GPS衛星傳輸的導航訊息包含有星曆資料(Ephemeris)及年曆(Almanac)。這些資料讓使用者的接收裝置接收現在時間及各衛星所在天空之位置。C/A電碼是一顆衛星的ID，可幫助使用者知道衛星訊號是由那一顆衛星所發射。衛星編碼從1至32，使用者可從GPS接收機上看到所接收到的衛星編號。簡而言之，接收機可從每一顆衛星得知衛星編號。位置及訊息傳送的時間。當接收機接收到這些資料後，再將星曆資料及年曆儲存起來使用，而這些衛星資料也用以修正GPS接收機上的時間。
GPS定位利用三角定位原理，GPS接收裝置以測量無線電訊號的傳輸時間來量測距離。有了GPS衛星的位置與距離，就可得一球面方程式。三球面方程式可得兩解。但其中一點並非使用者所在的位置，極有可能在太空中的某一點，因此，捨棄此點，選擇另一點為位置參考點。如果要獲得更精確的定位，則必定要再測量第4顆衛星。在GPS的測量上，所測量的是無線電訊號，訊號傳輸的時間乘以速度即為接收器與衛星的距離，我們將此測得的距離稱為虛擬距離。
GPS接收器量測每一顆衛星訊號的傳送時間，而計算出每一衛星到接收器的距離。3顆衛星只能進行經度與緯度的2D定位，4顆衛星則可進行除了經度、緯度，還有高度的3D定位，透過每秒鐘位置的差異，可計算出移動方向及速度。
當建築物近鄰GPS接收器時，會阻擋衛星訊號的接收，所接收到的衛星數目減少，當接收器周邊越多阻礙物時，接收器就越難定位。多重路徑指的是無線電波被障礙物所反射，受到反射而延遲到達接收器的時間，這會使接收器誤認為衛星的實際位置更遠。其他誤差還有受大氣層的影響如電離層及對流層、內部時鐘誤差等。
GPS加值可攜式裝置
過去手機、PDA若要執行導航應用功能，必須透過外接GPS接收器的方式。隨著GPS模組及晶片單價下降，加上導航需求逐漸高漲，使得行動裝置內建GPS的比例逐年提高。而目前各家PDA產品差異性逐漸縮小，也讓內建GPS的PDA成為產品區隔的重要選擇功能。
GPS晶片吹起整合風
在消費性電子產品強調輕、薄、短、小的前提下，不論GPS是產品的主功能還是附屬功能，GPS單晶片化是必然的發展趨勢。此外，晶片架構的簡化，也能降低耗電量以及成本，對於消費性電子產品廠商而言，這些問題的改進將有更多的應用機會。
以往GPS晶片組由射頻前端(RF Front End)、基頻(Base Band)及微處理器(Microprocessor)的三晶片(Three-chip)架構組成，目前已走向整合基頻及微處理器的雙晶片(Two-chip)架構，市場甚至還將推出單晶片架構的GPS晶片。雙晶片解決方案就是將後端晶片組原本的基頻解碼器與微控制器(MCU)運算核心結合。而前端的射頻部分，則整合放大器、濾波器等。
模組廠商亟欲蛻變
長期而言，GPS單晶片將使得GPS模組市場逐漸萎縮，但也使GPS應用面更為多元，模組系統廠商如何將過去研發GPS相關模組的經驗應用於其他相關產品的整合，將是其未來產品開發的重點。而在行動裝置內建GPS的風氣之下，勢必壓縮GPS接收器模組的市場，加上GPS接收器進入門檻較低，對於國內多數GPS模組廠商來說，是否朝高技術門檻產品的研發，例如可攜式裝置將成為全球GPS熱潮帶動下的發展方向。而隨著外露式天線漸漸往隱藏式發展，天線廠商正面臨新的挑戰，如何設計出精巧、靈敏且不易受干擾的天線，則是天線廠商現階段亟需克服與努力的方向。
圖資及搜尋引擎人性化
當各家GPS晶片廠商的定位技術能力逐漸拉近，且價格差距持續縮短之下，其所提供圖資的完整性、精緻度、引擎的流暢度及聰明度，便成為能否爭取廣大市場的關鍵因素。而針對GPS從車用導航趨於行路導航的發展趨勢，圖資將內含更多的餐飲和玩樂資訊，不但從以往的2D演進至3D地圖，更能模擬真實全景導航視野，使得使用者從地圖上看見的畫面，幾乎等同實際行走的過程(圖4)。
面對衛星定位導航長驅直入可攜式電子產品的趨勢，有別於以往軍用、車用的導航產品設計，廠商須花更多心思解決體積、耗電、靈敏度等問題，尤其可攜式電子產品為與人類互動相當頻繁的裝置，須以簡易、人性化為前提，方能刺激使用者購買意願，進一步加快消費性GPS市場的普及。