北斗/GPS是怎么實現定位的？為什么衛星定位需要4顆以上衛星才能定位？相信很多人都會有這種困惑，通過本文的專業解答，為你揭開衛星導航的神秘面紗。
　　在無高度的一維空間上，當知道信號發射位置時，準確定位接收機位置只需要消除信號發生器和接收機之間的時間差值，通常稱該時間差值為鐘差。消除鐘差常見方法通常為多增加一路信號發射裝置，如下圖所示

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖１-1 平面定位示意圖
如將?τ_1-?τ_2表示一側信號多走的距離部分，則有
　　　　　　　　
式中，C表示信號傳播速度。可推算出接收機與信號發生器之間得距離
　　　　　　　
由上述一維空間確定距離推算可知，若需要精確計算沿線的時間和位置，需要兩個時間信號發生器，由此可以推出以下結論：當計算位置采用不同步的時鐘系統時，時間信號發生器的數量必須超過未知維度，但也只需要大于一即可。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖１-２ 四星定位示意圖
　　由一維空間上的距離推論，衛星導航系統使用星載原子鐘作為時間信號發射器，接收機為確定經度、緯度、高度三維坐標和確切時間，至少需要接收四顆衛星的信號。
　GNSS衛星將其準確位置和星載時鐘時間傳輸到地球。用于定位的電磁波信號以光速傳輸，需要大約67.3ms到達衛星包圍的地球表面位置。每增加一公里的行程，信號還需要3.33us時間傳輸。為建立位置，所需要的只是一個接收器和一個準確的時鐘。通過比較衛星信號的到達時間與信號播發時刻的板載時鐘時間，以此可以確定信號傳播時間。通過使用兩顆衛星的信號傳播時間?1和?2，可以在衛星周圍繪制半徑為D1和D2的兩個圓，圓的半徑對應于計算到衛星的距離，相對于衛星接收機所有可能位置都位于這些圓上。如果排除衛星上方的位置，則接收機的位置位于兩個圓與衛星下方相交的確切點，因此，兩顆衛星足以確定X/Y平面上的位置，如圖(１-3)所示。

　　　　　　　　　　　　　圖１-３衛星平面定位示意圖
　　在現實世界中，必須在三維空間而不是在平面上確定位置。由于平面和三維空間之間的差異由額外維度高度Z組成，因此必須有另外的第三顆衛星來確定真實位置。如果已知三顆衛星信號傳播的距離，則所有可能的位置都位于三個球體的表面上，球體半徑等于各衛星計算的信號傳播距離，接收機位置為三球體共同相交的點。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　圖１-４立體定位示意圖
　　衛星和地面定位接收器之間的測量傳播時間即使只有1us的誤差，也會產生300m的位置誤差。假設所有GNSS衛星上的時鐘是同步且認為傳輸過程中無誤差情況下，接收機接收衛星的觀測信息時，所有信號傳播時間與接收機接收時間具有相同的不準確量。在進行計算時，如果未知變量有N個，則需要至少N個獨立方程聯立方程組求解，如果測量伴隨著未知時間誤差Δt，在三維空間中將有四個未知變量：x,y,z,Δt。因此，為獲得位置信息至少需要四個方程，四顆獨立衛星的觀測數據能夠建立所需方程并獲得解算。通過人為控制，使得在地球上的任何一點，至少有四顆衛星是“可見的”，因此，盡管接收器時鐘的部分不準確并且導致時間誤差，但仍然可以計算位置。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的北斗/GPS如何实现定位的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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