硬核科普来了。所有的全球卫星导航系统（GNSS），包括GPS在内，全部都在解决一个问题：时间同步。解决好了时间同步问题，定位、导航就是顺理成章的事情了。我们其实可以说GNSS或者GPS就是一个超级精密的时间同步系统，它将卫星时钟和用户设备（手机，车载导航仪，带定位功能的电子表）时钟完成精密同步，从而实现授时、定位功能。
为什么GPS是一个时间同步问题呢？可以用这么一个例子简单理解GPS的原理，首先假设我们手上有一块手表，这块手表和卫星上的手表完全同步，换句话说就是同一时刻这两块手表显示相同时间。在此前提下，卫星发出信号，在信号发出的那一时刻给信号盖一个时间戳，记为t0；接收机接收信号，接收那一时刻也盖一个时间戳，记为t1。那么卫星到接收机的距离S = ( t1 - t0 ) * 光速。再根据三角定位原理，需要三颗卫星到接收机的距离测量值，以及卫星的位置，便可以推算出接收机的位置，这就是GPS单点定位的基本原理。
原理说起来很简单，但是这里面最重要的前提却很难实现，即卫星和地面接收机的时钟完全同步，这就回到我们刚才讲到的话题，其实GPS/GNSS问题就是一个时间同步的问题，GPS接收机怎么实现与卫星时间同步的呢？答案是引入一个的接收机钟差，通过多颗卫星到接收机距离之间的约束关系来求解这个接收机钟差。上述约束过程比较抽象，可以用下图所示的场景帮助理解。
图中顶部表示的是正确求解钟差的情况，黑色箭头是卫星到汽车的距离测量值，红色箭头是估计的接收机钟差。注意，这里接收机的钟差是指接收机相对GPS时的钟差，所以它跟卫星无关，换句话说接收机钟差对每颗卫星是一样的。正确求解的情况下，两颗卫星对应的距离加上钟差后会指向同一个点，这是我们可以说定位结果收敛了。上图中底部是定位结果不收敛的情况。接收机内部反复尝试各种钟差结果，直到找到一个可以让定位结果收敛的钟差为止。
注意，定位结果收敛后，我们可以认为接收机时钟与卫星时钟完全同步了，也就是说我们手机上看的时间，带GPS功能电子表上的时间，车载导航的时间是通过GPS卫星精密授时的，这样的一个授时关系是通过GPS的原子钟，以及多颗卫星定位结果强约束条件下得到的，理论上应该是非常精确的。
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坑先挖这儿，如果有人继续看我再更。GPS/GNSS的设计有很多有意思的技术细节可以科普，慢慢更吧。各位看完点个赞，谢谢啦！
