1960年4月13日，美國發射成功世界上第一顆導航衛星——子午儀IB號。那麼，為什麼導航衛星能夠指路呢？
我們的日常生活離不開導航，一出門，眼睛就在為我們導航，它和腦海裡記憶的地圖一起匹配來指路。出遠門怎麼辦呢？古人最初依靠太陽、北極星等天體來辨別方向，後來依靠指南針和羅盤。進入20世紀後，無線電信標的問世，開創了海洋船舶和航空器導航的新篇章。
1957年10月4日，蘇聯發射了第一顆人造地球衛星。此後，美國科學家在跟蹤它的過程中，觀察到了多普勒效應：衛星飛向地面接收機時，收到的信號頻率升高；而飛離時，頻率就降低。一高一低之差就是頻率的偏移，簡稱頻移。他們認識到，衛星的運行軌跡可以由衛星通過時所測得的多普勒頻移來確定。知道了衛星的軌跡，就能夠反推出接收機所在的位置。正是由於這一有趣而科學的發現，揭開了人類利用人造衛星進行高精度、全天候導航定位的新紀元。
現在大家提起導航，腦海中就會浮現“GPS”這三個字母。其實GPS（Global Positioning System的縮寫）是由美國軍方建造的全球定位系統，由於先入為主的關係，人們常把它當作衛星導航系統的代名詞。那什麼是衛星導航系統呢？
衛星導航系統由三部分組成，分別是導航衛星、地面臺站和用戶定位設備。我們以GPS為例，來說明衛星定位的基本原理。
GPS由32顆中高軌道衛星組成，它們均勻地分佈在距離地面約20?200千米的6個傾斜軌道上，以12小時的週期環繞地球運行。這些衛星與地面臺站組成網絡，每隔1～3秒向全球用戶播報信息，使地球上任何地方的用戶在任何時候均可以利用接收機同時接收到至少4顆衛星的信號。
為何要接收4顆衛星的信號？按照初等幾何學原理：若一個點與另一個（固定的）已知點P的距離是一個常值R時，則這個點一定位於以點P為球心，R為半徑的球面上。由於衛星的位置精確可知，可得到衛星到接收機的距離，利用三維座標中的距離公式，利用3顆衛星，就可以組成3個方程式，求解觀測點的位置（經度、緯度和高度分別以X、Y、Z來表示）。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和時鐘偏差，因而需要引入第4顆衛星，建立4個方程式進行求解。接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星，這時，接收機可按衛星的星座分佈分成若干組，每組4顆，然後通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。GPS最新的實際定位精度已經達到5米以內。
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