GPS系统是由美国军方建立起来的，利用围绕地球的24颗卫星发射信号进行经纬度和高度的定位，最早是为了应用在海军军舰进行海上定位使用。GPS实际上是Global Positioning System的缩写，意思是全球定位系统。

GPS基本功能作用

1）定位：通过卫星导航器进行定位，找出当前所在地。由内置天线接收到卫星高频信号后，正常工作需要同时收到4颗卫星，通过CPU分析、计算、处理，得出具体的经、纬度，再匹配到地图上显示出来；

2）计算：输入目的地后，通过导航软件系统，在导航电子地图数据库中进行数据检索，找出目的地（POI点），根据上一步的定位，计算从所在地到目的地的道路；

3）导航：导航器接收到的卫星信号，导航软件会将定位数据和地图数据库实时匹配，从而指导硬件语音提示，并在液晶屏上面显示出该怎样走。

基本常识

我们知道，如果知道两个坐标点，我们可以确定一个平面内的一点，如果知道三个坐标点我们就能够知道空间当中的任意一点位置。而GPS可以利用三颗卫星进行经纬度X，Y的定位，而四颗卫星可以进行经纬度和高度X，Y，Z三维定位，四颗卫星三颗进行坐标定位，一颗卫星进行时钟矫正。

GPS除了具备测量经纬度和高度的作用以外，GPS还具有其他一些功能，比如利用上一次定位的坐标和这次定位的坐标差进行测速，利用两次坐标差进行方向的定位，利用行进轨迹进行里程的计算和面积的计算等等。还有包括计算地理位置的月相，日初日落时间，潮汐，太阳月亮的方位，有些GPS内置电子气压计，还能计算大气压并且预测天气。

GPS定位原理

GPS接收机的定位实际是就是通过计算接收机距不同卫星的距离来完成的：

如果接收机知道它离第一颗卫星的距离，接收机在宇宙中可能的位置就是一个球；如果接收机同时知道它离第二颗卫星的距离，接收机可能的位置就是两个球的交线；如果接收机同时知道它离第三颗卫星的距离，那么接收机的可能位置就是三个球的两个交点。那这两个交点到底哪个是真正的位置点呢，其实非常好判断：一个点在距离地表10公里之内，一个点在距离地表几千公里以外，你说哪个是？

那么大家都知道，GPS需要至少四颗卫星来定位，那这第四颗卫星是怎么回事呢？

第四颗卫星的用处

无线电波以每秒30万公里传输，从卫星发射信号到接收机收到信号，只需要大概0.06秒。如果接收机的时间精度是百万分之一秒，那末折算出来的距离误差就是300000000/100000000=300米。

在卫星上的钟是四个原子钟，精确地同步到精度为几十亿分之一秒。可接收机的时钟是普通石英钟，精度远达不到百万分之一秒，如果也用原子钟的话，重量咱们先不说，每个原子钟造价是二十万美金，那还有谁用的起呀？

所以，第四颗卫星的信号实际上是提供时间基准，给GPS接收机用来计算接收机距离其他三颗卫星的距离：有了时间基准，接收机就可以测量从其他三颗卫星到达接收机的时间，然后把时间转换成距离。

参考：
中国地理信息网
http://www.gisie.net/docc/brow.asp?id=3966
http://blog.sina.com.cn/s/blog_52e0af3b01009leo.html