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

　　衛(wèi)星導航的方法有兩種，一種是多普勒測速導航，另一種是時間距離導航，簡稱時距導航。

　　多普勒測速導航。我們知道，導航衛(wèi)星上發(fā)出的無線電波的頻率是不變的，但由于導航衛(wèi)星在高速運動，相對地面的觀測者來說，頻率會發(fā)生變化(頻移)。由遠而近時，頻率會增高，由近而遠時，頻率會降低，這與我們站在鐵路旁聽火車的汽笛聲一樣，由遠而近時，聲音越來越尖銳，由近遠去時，聲音越來越低沉。其實火車汽笛聲的頻率是不變的，這種現(xiàn)象被科學家稱為多普勒效應。飛機、輪船、車輛等用戶，通過測量導航衛(wèi)星無線電波的多普勒頻移，就可以推算自己與導航衛(wèi)星之間的距離變化率。

　　時距導航。用戶通過測量從導航衛(wèi)星發(fā)出的導航信號的傳播時間，推算自己與導航衛(wèi)星之間的距離，從而確定自己的瞬時所在位置。

　　目前，衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了大發(fā)展，目前的北斗二號一期采用多普勒測速定位，即用戶根據(jù)接收到的導航衛(wèi)星發(fā)送信號的多普勒曲線和軌道參數(shù)，推算出用戶位置。北斗二號一期采用時間測速導航定位，即用戶首先要測量來自天上至少4顆導航衛(wèi)星發(fā)送信號的傳播時間，然后完成數(shù)學運算，得到用戶的三維坐標和速度。

　　衛(wèi)星導航的精度是由衛(wèi)星的數(shù)量決定的。如果導航對象同時只能觀測到一顆衛(wèi)星，根據(jù)衛(wèi)星和自身的相對運動軌跡來判斷自身的位置，那么，精確的定位往往要持續(xù)一段時間才能做出，由于在這期間導航對象處于運動中，導航精度就必然產(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動的情況下才能做出，顯然這是不現(xiàn)實的。這種情況決定了第一代衛(wèi)星導航還不能完全取代傳統(tǒng)的導航，高精度的衛(wèi)星導航系統(tǒng)必須由多顆衛(wèi)星組網(wǎng)。

　　根據(jù)衛(wèi)星導航原理，最基本的全球導航網(wǎng)至少需要18顆衛(wèi)星來維持，再加上必要的修補衛(wèi)星，同時要有近30顆衛(wèi)星在軌，才能可靠地對全球99%以上的地區(qū)提供導航信號。

　　如此之多的導航衛(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候都能接收到來自4顆衛(wèi)星的信號。每個信號源都可以測出從衛(wèi)星到用戶的時間，再乘以光速(無線電波的速度)就是到衛(wèi)星的距離。根據(jù)簡單的數(shù)學原理，兩個球面交匯于弧線，三個球面交匯于點。所以同時取得三個衛(wèi)星信號就能夠確定任何一點的坐標。為了保證用戶的時鐘和衛(wèi)星時鐘一致，第4個衛(wèi)星信號要用來校正系統(tǒng)時間。于是4個衛(wèi)星信號就可以保證高精度的定位，再通過對衛(wèi)星信號變化率的測量，用戶就能知道當下的運行方向和速度。

　　衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)是預先設定好的，但也在緩慢變動。所以，任何一個時刻衛(wèi)星的位置也是個變量。為了保證三個“球面”的球心位置準確，衛(wèi)星發(fā)送的導航信號實際上是一段內(nèi)容豐富的電文，向用戶隨時通報衛(wèi)星的位置。衛(wèi)星本身不具備計算能力，所以分布在全球的測控站必須隨時監(jiān)測衛(wèi)星的運行，根據(jù)各種環(huán)境的微小變化來計算軌道，再把軌道信息傳遞給衛(wèi)星，由衛(wèi)星傳送給用戶。

　　在計算中，地球各部分引力的微小變化、太陽活動對電離層的影響、甚至衛(wèi)星高速運動帶來的相對效應都必須納入考慮。如果沒有豐富的地球物理數(shù)據(jù)以及強大的計算、通訊能力，衛(wèi)星導航的數(shù)據(jù)很快就會被誤差淹沒。因此，建設衛(wèi)星導航系統(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做后盾，同時，還需要足夠的資金來保證，所以，具備建設衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家如鳳毛麟角。(汲露)