很快我们就能从星历星座图上看到第55颗北斗导航卫星了，其有效载荷成功开通了。这是北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星、第三颗地球静止轨道卫星。经过遥测数据判读，星载基准频率合成器、原子钟、导航任务处理单元、星间链路等载荷设备均工作正常，地面接收信号正常。

这意味着我们的北斗导航系统"收官之作"正式完成，开始为全世界提供定位服务。那么卫星导航系统究竟是什么原理？拿好纸笔，一起来看这段西瓜视频涨涨知识。

假如小明想要通过卫星知道自己的位置要怎么办呢？他只要知道天上的卫星的位置，以及它距离每颗卫星有多远就行了，这要如何实现？

两点定位，排除法定位

举个例子，小明距离第一颗卫星是1000公里，那么它有可能在的位置就是在以这颗卫星为球心1000公里为半径的这样一个球面上，如果再知道它距离第二颗卫星是1500公里的话，那么它就又在以第二颗卫星为球心，1500公里为半径的一个球面上，而这两个球面相交的地方就是小明可能在的地方了。 具体看图理解。

空间想象能力好的朋友已经想到了，这样相交出来的是一个什么样的形状？没错，是个圈，而这个圈又会与地球表面相交于两点，那么这两点中有一点就会是小明所在的位置。事实上北斗一号系统就是这样工作的，他只用了两颗卫星，再结合地球的半径就可以完成定位。

有些朋友就问了，你刚才说了这样出来是两个点了，哪个点才是小明呢？事实上那个时候北斗一号系统只能在我国使用而计算，出来的另外的一个点是在南半球，所以一看这两个点，北半球一个，南半球的那个点肯定就是不对的。

这样的方法肯定是不精确的，一来地球的半径跟哪都不太一样。另外一个如果要给飞行器导航的话，飞行器的高度它也是不确定的，该怎么办呢？

三点定位，更加精准

好办，再加一个卫星，这样就变成了以三个卫星为球心，分别以到三颗卫星的距离为半径作三个球形，这三个球形也会相交于两点，但是其中有一点的位置会比三颗卫星的位置还要高，这个点肯定是不对的，剩下的点就是真实位置。

我又要如何测量自己跟卫星之间的距离呢？就用无线电信号就可以了。导航卫星它会不断的发出信号，这个信号记录着他发出来的时间。

"举个例子来说，如果我在8:00:01收到了一条信息，而这条信息上说它是8:00:00被发射出来的，这就可以表明这条信号传播了一秒钟，而无线电信号它是以光速传播的，光速是个定值，我们就可以算出这颗卫星距离我们是3×10的8次方米，可见卫星上的表走得越稳，距离就算得越准。所以说卫星上的表它不能是一般的表，一般它是用原子钟，利用原子特殊的共振频率在计时，这种频率非常的稳定，2000多万年才会差出一秒钟，而北斗导航系统用的时钟都是自主研发的。" 西瓜视频创作人"Mr苟胜"如是说。

精准授时，计算速度

可是另外一个问题出现了，卫星上的钟是原子钟，难道地面的接收器，比如手机里面也要装原子时钟吗？那么手机上GPS模块里面有原子钟吗？如果没有的话，我收到信号的时间是不是就不准了，位置算的也不准了？

没关系，既然你都想到这里了，所以来列个方程。你收到信号的时间，既然它不准，我们就可以把它看成一个未知量，我们设为t（未知）；那么第一颗卫星告诉我，它发出信号的时间是t1（已知量），所以我们到这颗卫星的距离就是：（t-t1）*光速，设我们现在的坐标是：（x，y，z）都是未知量。

第一颗卫星的坐标x1，y1，z1是已知量，根据中学的立体几何知识可以列出如下的方程。

左边是用时间差计算出来的距离，而右边是使用坐标计算出来的距离，这两个距离相等，这里面有4个未知量数：x，y，z，t，所以只要4颗卫星列出4个同样的式子，我不但能把我自己的位置算出来，还可以把我收到信号的时间计算出来，既能定位又能对表，也就是我们常说的授时功能。

所以北斗系统就是不断的发出一个时间信号，然后地面的设备不断的解方程的一个系统。

星基增强，精密定点

我们文章开头说的第55颗卫星是由中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院研制，是北斗三号系统"收官"卫星，也是北斗全球卫星导航系统提供定位导航授时、短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务的关键卫星。卫星于6月23日在西昌卫星发射中心成功发射，经过5次变轨和3次定点捕获，成功定点到东经110.5°工作轨位。

文章部分素材来源西瓜视频创作人"Mr苟胜"：

北斗导航系统组网完毕投入运营，卫星定位的基本原理是什么？

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