在GPS确定高度之前，为什么必须要有4颗卫星发出的信号？

要了解此问题，请先谈谈GPS定位的原理（简短地，请在文章末尾详细查看网站URL）.

从理论上讲，三维定位的过程是: 卫星发送信号，接收信号，并计算卫星与之间的距离；三个卫星和三个距离（球面）在两个点上会聚，在逻辑上排除一个点，获得x，y，z矩形三维坐标. 那么如何计算距离？使用相同的三个公式，卫星1的公式如下:

[（（x1-X）平方+（y1-y）平方+（z1-z）平方]平方根=光速X卫星1信号传播时间

理论上，卫星1信号的传播时间等于接收机的接收时间减去卫星的传输时间（因为接收机接收到信号）. 但是实际上存在一个问题，卫星和的时间不准确，换句话说，它们不同步. 这种不同步是可怕的，因为光速的幅度非常大，即使时间未同步1毫秒，最终的定位结果也将相距数千英里. 因此，时间必须同步. 我们称此正确时间为标准时间. 因此，等式右侧的“卫星1信号传播时间”是指标准时间误差，它等于: （接收机时间-接收机误差时间）-（卫星发射时间-卫星误差时间）

实际上，我们的公式是:

[[（x1-X）平方+（y1-y）平方+（z1-z）平方]平方根=光速X [[（接收机时间-接收机误差时间）-（卫星发射时间-卫星误差时间） ）]

在此公式中，x1，y1和z1表示卫星的空间方向，而x，y和z表示接收机的空间方向. 其中，x1，y1，z1，光速，时间，卫星时间和卫星误差时间是已知条件（对于GPS系统）；未知条件是x，y，z（的三维方向），以及的错误时间.

如果理论上使用该公式三次，则实际上只能找到该位置的经度和纬度. 为什么是这样？原因是这三个公式分别寻求的未知数与理论要求不同. 从理论上讲，没有必要考虑时间误差. 这三个未知数自然会找到x，y，z. 但是实际上，要精确定位，其中一个未知数必须有一个错误，因此其余两个未知数只能找到x和y，即纬度和经度. 然后，如果需要海拔高度，为了找到经度，纬度，海拔高度和时间误差的四个未知数gps信号，该方程式必须使用4次. 这需要来自除三颗卫星以外的另一颗卫星的位置信息. 只有这样，接收机才能使用等式4次来找到4个未知数: 接收机时间误差gps信号，x（纬度），y（经度）和z（海拔）.

4颗卫星发送4组卫星位置信号

此外，还有一个非常沙雕的问题: 当有3个卫星信号时，为什么不问纬度，经度，海拔和接收时间之一？

通过这种方式，GPS用户确实知道海拔高度，但是由于他们只有纬度和经度之一，因此他们无法在显示屏上显示二维位置. 但是通常民用设备（军用设备尚不清楚）更需要知道二维方向而不是海拔，因此GPS系统设置是优先计算纬度和经度以及时间误差，而不是海拔.

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