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以美國全球定位系統為例，來說明衛星定位的基本原理。
24顆GPS衛星在離地面2萬200千米的高空上，以12小時的周期環繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。
由于衛星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用3顆衛星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X,Y,Z）。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經緯度和高程。
事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星，這時，接收機可按衛星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。
由于衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策(2000年5月1日取消)，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術，建立基準站 (差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，并對外發布。接收機收到該修正數后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差GPS，定位精度可提高到5米。
 
根據差分GPS基準站發送的信息方式可將差分GPS定位分為三類，即：位置差分、偽距差分和相位差分。這三類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準站發送改正數，由用戶站接收并對其測量結果進行改正，以獲得精確的定位結果。所不同的是，發送改正數的具體內容不一樣，其差分定位精度也不同。
　　1. 位置差分原理
　　這是一種最簡單的差分方法，任何一種GPS接收機均可改裝和組成這種差分系統。　安裝在基準站上的GPS接收機觀測4顆衛星后便可進行三維定位，解算出基準站的坐標。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應以及其他誤差，解算出的坐標與基準站的已知坐標是不一樣的，存在一個差值。基準站利用數據鏈將此改正數發送出去，由用戶站接收，并且對其解算的用戶站坐標進行改正。
　　最后得到的改正后的用戶坐標已消去了基準站和用戶站的共同誤差，例如衛星軌道誤差、 SA影響、大氣影響等，提高了定位精度。以上先決條件是基準站和用戶站觀測同一組衛星的情況。 位置差分法適用于用戶與基準站間距離在100km以內的情況。
　　2. 偽距差分原理
　　偽距差分是目前用途最廣的一種技術。幾乎所有的商用差分GPS接收機均采用這種技術。國際海事無線電委員會推薦的RTCM SC-104也采用了這種技術。
　　在基準站上的接收機要求得它至可見衛星的距離，并將此計算出的距離與含有誤差的測量值加以比較。利用一個α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差。然后將所有衛星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距來解出本身的位置，就可消去公共誤差，提高定位精度。
　　與位置差分相似，偽距差分能將兩站公共誤差抵消，但隨著用戶到基準站距離的增加又 出現了系統誤差，這種誤差用任何差分法都是不能消除的。用戶和基準站之間的距離對精度有決定性影響。
　　3. 載波相位差分原理
　　載波相位差分技術又稱為RTK技術（real time kinematics），是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎上的。它能實時提供觀測點的三維坐標，并達到厘米級的高精度。
　　與偽距差分原理相同，由基準站通過數據鏈實時將其載波觀測量及站坐標信息一同傳送給用戶站。用戶站接收GPS衛星的載波相位與來自基準站的載波相位，并組成相位差分觀測值進行實時處理，能實時給出厘米級的定位結果。
　　實現載波相位差分GPS的方法分為兩類：修正法和差分法。前者與偽距差分相同，基準站將載波相位修正量發送給用戶站，以改正其載波相位，然后求解坐標。后者將基準站采集的載波相位發送給用戶臺進行求差解算坐標。前者為準RTK技術，后者為真正的RTK技術。