假定卫星的位置为已知,通过一定的方法我们能准确测出地面点A到卫星间的距离,那么A点一定位于以卫星为中心,以所测得距离为半径的圆球上.若我们同时测得点A到另两颗卫星的距离,则该点一定处在三圆球相交的两个点上.根据地理知识则可以很容易的找到我们需要的点.
在此假设下,即已知卫星位置又已同时测定到三颗卫星的距离,即可进行定位.但由于GPS卫星是分布在20000多公里高空的运动载体,只能在同一时间测定三个距离才可定位,要实现同步必须具有统一的时间基准,从解析几何角度出发,GPS定位包括确定一个点的三维坐标与实现同步四个未知参数,因此必须通过测定到至少4颗卫星的距离才能定位.
GPS定位需要4颗卫星是因为各自不同的卫星在这里负责不同的工作.3颗是测量在用WGS-84作为标准的三维坐标,本来3维数据已足够定位,但是因为卫星传播的工具是用电磁波(而不是光),而电磁波经过传播会产生误差,会导致传播时间的不同步.而为了使这传播的数据同步,所以引入多一颗卫星来提供时间数据.
参考资料：GPS测量原理及其应用
