GPS 是如何工作的 - 通俗易懂地解释卫星导航

GPS -「通过太空信号测量位置的技术」

用 Google 地图导航、玩 Pokémon GO 四处走动、在 Instagram 上添加位置信息-这些都得益于 GPS。GPS（Global Positioning System）是一种利用地球上空约 2 万公里处飞行的人造卫星发出的信号来确定自身位置的技术。

GPS 最初是美国军方开发的军事技术，1983 年向民间开放。目前有 31 颗 GPS 卫星环绕地球运行，全球任何地方都可以免费使用。

GPS 的工作原理 - 3 颗卫星即可定位

GPS 的原理其实很简单：

GPS 卫星通过无线电波发送「当前时间」和「自身位置」

手机接收来自多颗卫星的信号

根据信号到达的时间计算到各卫星的距离

知道到 3 颗以上卫星的距离后，就能通过三角测量原理确定自身位置

实际上会使用 4 颗以上的卫星。第 4 颗用于校正时间偏差。GPS 卫星搭载了原子钟，1 秒的误差会导致 300 米的位置偏差，因此时间的精确性极为重要。

GPS 的精度 - 有多准确？

环境

精度

室外（开阔地带）

约 3-5 米

城市（建筑物之间）

约 10-30 米（建筑物反射导致精度下降）

室内

几乎无法使用（卫星信号无法到达）

A-GPS（结合 Wi-Fi/基站）

约 1-3 米

手机不仅使用 GPS，还结合 Wi-Fi 接入点和移动基站的信息来确定位置。这被称为「A-GPS」（Assisted GPS）。互联网如何知道你的位置一文中有详细解释。

GPS 以外的卫星定位系统

GPS 是美国的系统，但其他国家也拥有自己的卫星定位系统。

系统

国家

卫星数量

GPS

美国

31 颗

GLONASS

俄罗斯

24 颗

Galileo

欧盟

30 颗

北斗

中国

35 颗

准天顶（QZSS）

日本

4 颗

最新的智能手机通过同时使用多个系统来实现更精确的定位。

GPS 与隐私

GPS 虽然方便，但位置信息是非常敏感的个人信息。

照片中的位置信息：用手机拍摄的照片可能嵌入了 GPS 坐标。发布到社交媒体上可能导致住址被确定

应用的位置权限：地图应用需要位置权限，但游戏和社交媒体建议限制为「仅在使用时」

位置历史记录：Google 地图的时间轴记录了所有过去的移动历史。如果不需要，可以在设置中关闭

请检查手机隐私设置，重新审视位置信息的共享范围。

GPS 的意想不到的用途

农业：拖拉机自动驾驶，以厘米级精度耕作农田

地震观测：通过 GPS 检测地面的微小移动，捕捉地震前兆

运动：跑步手表精确记录跑步距离和配速

时间同步：银行交易系统和移动基站使用 GPS 的原子钟进行时间同步

想更深入了解 GPS 工作原理的读者，推荐阅读GPS 原理相关书籍。在 IP 确认酱还可以体验通过 IP 地址估算大致位置的功能。

本文相关术语

GPS

通过人造卫星信号确定位置的技术。31 颗卫星环绕地球运行，全球免费使用。

IP 地址

互联网上的地址。除 GPS 外，也可以通过 IP 地址估算大致位置（省/市级别）。

数字足迹

在互联网上留下的行为痕迹。在帖子里附带 GPS 坐标会留下足以推断居住地或工作地的「足迹」，事后也很难收回。