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GPS定位为何至少需要4颗卫星而不是3颗？
GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。
由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，故共有4个未知数。
需要用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。
扩展资料
当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能，以便测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文。
实时地计算出测站的i维位置，甚至三维速度和时间。GPS信号接收机不仅需要功能较强的机内软件，而且需要一个多功能的GPS数据测后处理软件包。接收机加处理软件包，才是完整的GPS信号用户设备。
参考资料来源：百度百科-GPS定位
以gps为例,实现地球上物体的定位需要几颗卫星?分别起到什么作用?
是4个。因为 GPS定位要保证每一时刻所在位置要至少能看到4颗卫星。GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。下面是具体的解释。
GPS定位的原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式。
空间部分
GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。此外，还有4颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
GPS卫星产生两组电码，一组称为C/A码，一组称为P码，P码因频率较高，不易受干扰，定位精度高，因此受美国军方管制，并设有密码，一般民间无法解读，主要为美国军方服务。
GPS卫星导航定位系统至少需要几颗卫星才能准确进行定位？
由于地球不是一个规则的球体，我们要测量的目标位置往往不在同样的海平面内，且还存在海陆空天的平台区别，因此只能确定水平位置的两个卫星定位方法，不可能普遍适用，必须用三个参考点（卫星）才能最终确定经纬度和高程。这就如同在直角坐标系内确定一个空间点位必须要确定X、Y、Z三维坐标值原理一样。图2所示为空间三维定位原理。
图2.空间三维定位原理
由此可知，在空间确定一个目标点位置，必须要三个卫星的测量值，才能给出三维位置，那为什么卫星导航一般要求有四个卫星才能定位呢？这是因为实际上参与导航位置计算的过程中，还有个时间变量参数，因为卫星导航的距离测量实际上是以时间度量来实现的，当每秒钟时间误差为百万分之一时，所带来的位置误差会达到300m以上，而人们所用的卫星导航接收机的时钟是用石英晶体振荡器来实现的，必须用卫星的原子时钟作为同步标准才能确保定位精度，故需要第四颗星来参与定位，实际上这第四颗卫星是作为时间参考标准加以应用。
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