導(dǎo)航衛(wèi)星一般由多顆衛(wèi)星組成導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)，只要用戶測(cè)出與4顆導(dǎo)航衛(wèi)星之間的距離變化率，并根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出電波的時(shí)間、軌道參數(shù)，就可以確定自己瞬時(shí)所在經(jīng)緯度位置和速度方向。

　　衛(wèi)星導(dǎo)航的方法有兩種，一種是多普勒測(cè)速導(dǎo)航，另一種是時(shí)間距離導(dǎo)航，簡(jiǎn)稱時(shí)距導(dǎo)航。

　　多普勒測(cè)速導(dǎo)航。我們知道，導(dǎo)航衛(wèi)星上發(fā)出的無(wú)線電波的頻率是不變的，但由于導(dǎo)航衛(wèi)星在高速運(yùn)動(dòng)，相對(duì)地面的觀測(cè)者來(lái)說(shuō)，頻率會(huì)發(fā)生變化(頻移)。由遠(yuǎn)而近時(shí)，頻率會(huì)增高，由近而遠(yuǎn)時(shí)，頻率會(huì)降低，這與我們站在鐵路旁聽火車的汽笛聲一樣，由遠(yuǎn)而近時(shí)，聲音越來(lái)越尖銳，由近遠(yuǎn)去時(shí)，聲音越來(lái)越低沉。其實(shí)火車汽笛聲的頻率是不變的，這種現(xiàn)象被科學(xué)家稱為多普勒效應(yīng)。飛機(jī)、輪船、車輛等用戶，通過(guò)測(cè)量導(dǎo)航衛(wèi)星無(wú)線電波的多普勒頻移，就可以推算自己與導(dǎo)航衛(wèi)星之間的距離變化率。

　　時(shí)距導(dǎo)航。用戶通過(guò)測(cè)量從導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的導(dǎo)航信號(hào)的傳播時(shí)間，推算自己與導(dǎo)航衛(wèi)星之間的距離，從而確定自己的瞬時(shí)所在位置。

　　目前，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了大發(fā)展，目前的北斗二號(hào)一期采用多普勒測(cè)速定位，即用戶根據(jù)接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)的多普勒曲線和軌道參數(shù)，推算出用戶位置。北斗二號(hào)一期采用時(shí)間測(cè)速導(dǎo)航定位，即用戶首先要測(cè)量來(lái)自天上至少4顆導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)的傳播時(shí)間，然后完成數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到用戶的三維坐標(biāo)和速度。

　　衛(wèi)星導(dǎo)航的精度是由衛(wèi)星的數(shù)量決定的。如果導(dǎo)航對(duì)象同時(shí)只能觀測(cè)到一顆衛(wèi)星，根據(jù)衛(wèi)星和自身的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)判斷自身的位置，那么，精確的定位往往要持續(xù)一段時(shí)間才能做出，由于在這期間導(dǎo)航對(duì)象處于運(yùn)動(dòng)中，導(dǎo)航精度就必然產(chǎn)生很大的誤差。在衛(wèi)星數(shù)量少的情況下，高精度的定位必須在停止運(yùn)動(dòng)的情況下才能做出，顯然這是不現(xiàn)實(shí)的。這種情況決定了第一代衛(wèi)星導(dǎo)航還不能完全取代傳統(tǒng)的導(dǎo)航，高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)必須由多顆衛(wèi)星組網(wǎng)。

　　根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航原理，最基本的全球?qū)Ш骄W(wǎng)至少需要18顆衛(wèi)星來(lái)維持，再加上必要的修補(bǔ)衛(wèi)星，同時(shí)要有近30顆衛(wèi)星在軌，才能可靠地對(duì)全球99%以上的地區(qū)提供導(dǎo)航信號(hào)。

　　如此之多的導(dǎo)航衛(wèi)星，可以在天空沒有遮擋的情況下，保證地球上的用戶任何時(shí)候都能接收到來(lái)自4顆衛(wèi)星的信號(hào)。每個(gè)信號(hào)源都可以測(cè)出從衛(wèi)星到用戶的時(shí)間，再乘以光速(無(wú)線電波的速度)就是到衛(wèi)星的距離。根據(jù)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)原理，兩個(gè)球面交匯于弧線，三個(gè)球面交匯于點(diǎn)。所以同時(shí)取得三個(gè)衛(wèi)星信號(hào)就能夠確定任何一點(diǎn)的坐標(biāo)。為了保證用戶的時(shí)鐘和衛(wèi)星時(shí)鐘一致，第4個(gè)衛(wèi)星信號(hào)要用來(lái)校正系統(tǒng)時(shí)間。于是4個(gè)衛(wèi)星信號(hào)就可以保證高精度的定位，再通過(guò)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)變化率的測(cè)量，用戶就能知道當(dāng)下的運(yùn)行方向和速度。

　　衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)是預(yù)先設(shè)定好的，但也在緩慢變動(dòng)。所以，任何一個(gè)時(shí)刻衛(wèi)星的位置也是個(gè)變量。為了保證三個(gè)“球面”的球心位置準(zhǔn)確，衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)實(shí)際上是一段內(nèi)容豐富的電文，向用戶隨時(shí)通報(bào)衛(wèi)星的位置。衛(wèi)星本身不具備計(jì)算能力，所以分布在全球的測(cè)控站必須隨時(shí)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的運(yùn)行，根據(jù)各種環(huán)境的微小變化來(lái)計(jì)算軌道，再把軌道信息傳遞給衛(wèi)星，由衛(wèi)星傳送給用戶。

　　在計(jì)算中，地球各部分引力的微小變化、太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)電離層的影響、甚至衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的相對(duì)效應(yīng)都必須納入考慮。如果沒有豐富的地球物理數(shù)據(jù)以及強(qiáng)大的計(jì)算、通訊能力，衛(wèi)星導(dǎo)航的數(shù)據(jù)很快就會(huì)被誤差淹沒。因此，建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不僅需要具備衛(wèi)星組批生產(chǎn)、發(fā)射，需要具備多方面的技術(shù)做后盾，同時(shí)，還需要足夠的資金來(lái)保證，所以，具備建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家如鳳毛麟角。(汲露)