北斗三号卫星的运行轨道
每一颗GNSS卫星在飞行的过程中都会一刻不停地向地面广播自己的坐标和时间，也就是说我什么时间位于天上的某一个位置：“我在这里，我在这里，我在这里......”我们知道电磁波的传输是需要时间的，这就是光速。当地面设备接收到卫星的信息时，它可以根据电磁波走过的时间算出与卫星的相对距离（伪距）并且知道卫星大致的方位。
但一颗卫星并不足以定位地面上的物体坐标，因为当卫星的位置已知时，同样的伪距在地面上划出的是一个大大的圆。为了更精确地测量，任何一台设备需要同时接收至少四颗不同位置的卫星信号，通过对这些卫星的距离和方位角进行分别运算，算出信号汇聚的一个共同点，就是你自己的位置信息。
单颗卫星与四颗卫星的信号分析
GNSS定位的精度是多少？要想知道GNSS的精度极限，我们先得搞清楚两个重要概念：时间和光速。
时间是什么？时间是对物质变化过程的度量，地球绕太阳运动一周是一年；地球自转一周为一日；人的心脏跳动一下大约是0.8秒；眨一下眼睛大概是0.1秒，我们常以“眨眼之间”来形容时间过得很快。对于时间的定义有很多，科学家定义的最短时间间隔称为“普朗克时间”，它是1.911×10^-43 秒。
普朗克时间是指光在真空中行进1个普朗克长度所需要的时间，而光在真空中的速度被定义为每秒299792458米。在物理学中，光速是一个测量出来的值，也是一个规定的常量，现代物理学认为光在真空中的速度是不变的。
科学家拍摄到的“光波”
尽管普朗克时间非常精确，但到目前为止它只是一个计算出来的结果，没有哪台科学仪器可以达到这个精度。而科学家们普遍采用的是铯原子钟来计量时间，因为铯原子在两个超精细基态之间的振动频率是9192631770Hz，这是目的可以测量的最精细单位了。
光在铯原子振动一个周期时间里走过的距离是3.26厘米，因此这也是单颗GNSS卫星距离精度的理论极限。
但实际上你可能也听说过，北斗三号的定位精度可以达到毫米级，这究竟是为什么呢？
后来者有“后发优势”，北斗卫星确实比GPS的精确度更高，但我们在前面也说了由于铯原子钟的频率关系，伪距计算的极限是3.26厘米，卫星定位系统更精确的数值都是通过对地面站坐标的精确测量、多颗卫星数据再经过复杂计算得出来的结果。一般来说，北斗的民用版本的定位精度为米级，军用的可以达到10厘米以内。
北斗导航卫星
在珠峰顶上放一部手机，测量的误差如果是十几厘米，这对于科学研究来说没太大意义，不如不测。
手机测海拔的误差实际要大得多细心的朋友也许注意到，我前边计算卫星定位极限时用的是铯原子钟的频率9192631770Hz，也就是大约9200MHz。实际上这是时钟频率，无论GPS、北斗或其它的导航卫星都不会以这个频率发送信号，它们的信号频率大约在1200~1600MHz之间，所以理论上这些导航系统的最高伪距精度应该大于10厘米。
不仅如此，影响GNSS定位精度的因素还有很多。
GNSS卫星在距离地面2万公里的高度飞行，它的信号在到达地面之前需要穿越大气层上区的电离层，电磁波会在电离层发生折射。折射会拉长电磁波传输的距离，使其到达接收机的时间出现延迟；并且，当对流层天气状况不理想时，云层中大量的电荷也会对卫星传输信号造成干扰。
