若你曾借手机导航寻得一家热门餐厅，又或者经导航驾车抵达目的地，那么你已然在运用一项重要定位技术，即全球卫星导航系统GNSS（global navigation satellite system）。此系统把卫星定位与日常生活精妙结合，给我们带来无尽便利。进而我们引领大家知悉GNSS的技术原理，以及其发展历程，还有其广泛应用领域。
无形的指南针：GNSS是怎么定位的？
1、什么是GNSS
全球导航卫星系统是指使用卫星为地面用户提供全球定位和导航服务的系统，它也被叫做GNSS，是我们现代生活里那个能告知你所在位置、方向以及速度的“无形的指南针”。
GNSS系统的核心，是借助处于地球空间轨道的卫星，来发射射频信号，之后由接收器予以接收，再计算卫星信号抵达接收器的时间差，进而确定用户的位置。
组成 GNSS 系统部分的，有卫星，还有地面监控部分，以及用户接收设备 。
为什么要有这么多卫星以及这么些轨道呢，这是为了确保在任何时刻的地球表面任一位置，都能够看见4颗以上卫星，鉴于地形的多样，还有天气等别的因素的作用，系统设定在平坦地面能看见7至12颗卫星。
要借助卫星信号来定位，首先得明确与卫星间的距离。卫星所发射的信号里含有发射的时间信息。接收器接收到信号后，会将发射时间跟当前时间作比较。鉴于卫星发射的电磁波和光速的传播速度大体一致，约每秒30万公里。如此便能算出和卫星之间的距离。比如要是信号传输耗费了0.1秒，那距离就是3万公里。然而因卫星在空间移动具备高速特性，实际上的计算需纳入更为繁杂的校准过程。
卫星定位最终借助三角定位原理来开展，接收器依据卫星发送信号抵达的时间，确定与卫星的距离，当接收到一颗卫星信号时，鉴于已知卫星高度且信号以光速传播，于是能在地球表面以等距离形式画一个圆弧来明确接收器位置，同样，当接收到第二颗卫星信号时，便可画出另一个与之相交的圆弧，那么接收器能定位于两个圆弧交集的两个点中的一个，在接收到第三颗卫星信号时，就能完全确定其确切位置了。
还需要引入第四颗卫星，实际上这是为了保证参与测量的各方的时钟同步性 。我们假设卫星发送的电磁波以光速传播到达接收机 。而在实际情况中，我们必须考虑到影响计算结果的多个变量，其中仪器精度很重要，时钟同步也很重要，大气层影响同样重要 。在时钟方面，若双方时钟出现1微秒的差异，测量结果就会出现300米的误差 。所以系统中采用的都是精确度达到纳秒级的原子钟 。而且地面与卫星上的原子钟运动速度存在极大差异，鉴于相对论，二者之间会出现时钟不同步情况。通过引入第四颗卫星，借助算法能够确保定位系统的时钟同步性。
2、主流GNSS系统介绍
当下，世界上呈现出四个主要的GNSS系统，其一为美国的GPS，其二是俄罗斯的GLONASS，其三是欧洲的伽利略（Galileo）系统，其四是中国的北斗（BeiDou）系统。美国GPS因发射以及使用时间最早，已然成为卫星导航系统的代名词。另外存在一些国家所建造的区域导航系统，诸如日本和印度的QASS，还有IRNSS 。我们都清楚，卫星发射很费钱，卫星维护也很费钱，那为啥会有这么多卫星导航系统存在呢，这主要是由于卫星导航系统涉及国计民生，还涉及军事的各个方面，每个大国都渴望拥有自己的导航系统，而花钱相对少些的是像日本和印度那样的区域导航系统 。
如下图示，是当前卫星导航系统的对比表格，表格里的MEO代表中高轨道卫星，MEO卫星离地面距离在1万到2万公里之间，GEO代表高轨道卫星，GEO处于地球同步轨道3.5万公里高度，大部分全球定位系统采用多颗MEO中高轨道卫星，MEO中高轨道卫星绕地球旋转周期为12小时。
当下，GPS接收器、带有GPS的手持装置如手机极为普遍，普通民众生活中常借助其实现定位、导航功能，工程测量领域，航拍测量范畴，运载工具导航、管理工作，资源勘查等众多领域，它均发挥着关键作用，国防军事层面，它具备更关键的战略意义，导弹、军舰、飞机等，履行任务均需依赖它，这便是我国大力发展自有北斗卫星导航系统所处原因。