北斗/GPS是怎么实现定位的？为什么卫星定位需要4颗以上卫星才能定位？相信很多人都会有这种困惑，通过本文的专业解答，为你揭开卫星导航的神秘面纱。
在无高度的一维空间上，当知道信号发射位置时，准确定位接收机位置只需要消除信号发生器和接收机之间的时间差值，通常称该时间差值为钟差。消除钟差常见方法通常为多增加一路信号发射装置，如下图所示
图１-1 平面定位示意图
如将∆τ_1-∆τ_2表示一侧信号多走的距离部分，则有
式中，C表示信号传播速度。可推算出接收机与信号发生器之间得距离
由上述一维空间确定距离推算可知，若需要精确计算沿线的时间和位置，需要两个时间信号发生器，由此可以推出以下结论：当计算位置采用不同步的时钟系统时，时间信号发生器的数量必须超过未知维度，但也只需要大于一即可。
图１-２ 四星定位示意图
由一维空间上的距离推论，卫星导航系统使用星载原子钟作为时间信号发射器，接收机为确定经度、纬度、高度三维坐标和确切时间，至少需要接收四颗卫星的信号。
GNSS卫星将其准确位置和星载时钟时间传输到地球。用于定位的电磁波信号以光速传输，需要大约67.3ms到达卫星包围的地球表面位置。每增加一公里的行程，信号还需要3.33us时间传输。为建立位置，所需要的只是一个接收器和一个准确的时钟。通过比较卫星信号的到达时间与信号播发时刻的板载时钟时间，以此可以确定信号传播时间。通过使用两颗卫星的信号传播时间1和2，可以在卫星周围绘制半径为D1和D2的两个圆，圆的半径对应于计算到卫星的距离，相对于卫星接收机所有可能位置都位于这些圆上。如果排除卫星上方的位置，则接收机的位置位于两个圆与卫星下方相交的确切点，因此，两颗卫星足以确定X/Y平面上的位置，如图(１-3)所示。
图１-３卫星平面定位示意图
在现实世界中，必须在三维空间而不是在平面上确定位置。由于平面和三维空间之间的差异由额外维度高度Z组成，因此必须有另外的第三颗卫星来确定真实位置。如果已知三颗卫星信号传播的距离，则所有可能的位置都位于三个球体的表面上，球体半径等于各卫星计算的信号传播距离，接收机位置为三球体共同相交的点。
图１-４立体定位示意图
卫星和地面定位接收器之间的测量传播时间即使只有1us的误差，也会产生300m的位置误差。假设所有GNSS卫星上的时钟是同步且认为传输过程中无误差情况下，接收机接收卫星的观测信息时，所有信号传播时间与接收机接收时间具有相同的不准确量。在进行计算时，如果未知变量有N个，则需要至少N个独立方程联立方程组求解，如果测量伴随着未知时间误差Δt，在三维空间中将有四个未知变量：x,y,z,Δt。因此，为获得位置信息至少需要四个方程，四颗独立卫星的观测数据能够建立所需方程并获得解算。通过人为控制，使得在地球上的任何一点，至少有四颗卫星是“可见的”，因此，尽管接收器时钟的部分不准确并且导致时间误差，但仍然可以计算位置。