這裡以我瞭解的全球衛星定位導航系統（GPS）簡單的原理為例來說明。中國北斗系統，俄羅斯格納納斯系統原理基本都一樣：利用天空中4顆不同衛星發射訊號到同一GPS接收機（我們的手機），然後透過裡面軟體解算出4個距離時延。根據解4個地球物理學4個公式，就可以解算出得出你手機位置的經緯度和高度。北斗定位系統與其他不同的是還有個地面中心站。透過它和衛星可以進行接收機（手機）間簡訊通訊。

衛星定位，給衛星一個訊號，然後衛星一直掃描你的位置，幾秒鐘之內給你發一次位置訊號，導航軟體根據衛星給出的訊號進行道路計算，然後進行導航。

導航系統原起始於航海，在海岸上建立無線電發射塔基站，在船上的Navigator如果能收二個以上的電臺訊號就能在海圖上標出自己船隻的準確位置，現在導航系統在太空中設立多個固定衛星（分佈越多越好）標的的事情專門有一套系統，由計算機自動操作，只要你的手機和導航儀裝上了這一系統，只要你輸入目標那麼一切會自動操作，有的目標找不到是因為系統沒更新，或後臺管理系統的工作人員沒輸入。

導航系統的導航原理這是個非常複雜的問題，因為導航並不等價於衛星導航，在衛星導航出現之前，我們就有天文導航、地磁導航等等手段，在無線電出現之後，也有很多非衛星導航的手段，比如地面的長波導航等等，所以導航的原理是很難用統一的一段話來描述的。

如果按照衛星導航系統的原理來解釋的話，那首先衛星導航當中分為有源定位和無源定位這兩種不同的方式。

有源定位系統最典型的是中國的北斗一號系統，需要使用者發起請求，再由衛星來響應這樣的請求，無源定位系統就如中國的北斗二號和北斗全球，還有GPS、GALILEO等系統都是同樣的原理。

衛星一直在不斷的往下發送導航訊號，地面接收機透過接收四顆衛星的導航訊號從而實現定位，四顆衛星的四個觀測量對應可求解出四個未知數，分別是三維位置（精度、維度和高度），以及鐘差資訊。

主要解釋一下衛星導航系統中的鐘差問題，每個鍾都是有自己的精度的，現在衛星導航系統中主要用的是原子鐘，當初北斗二代建設中的一個重要解決難題也是星載原子鐘，因為在衛星導航系統中是無法直接測量距離資訊的，需要將距離資訊透過光速*傳輸時延進行轉換，所以需要每顆衛星都有相對非常精準的時間系統，不然每增加一顆衛星的觀測量又會帶來新的時間誤差引起的測量誤差，就無法最終求解方程了。而使用者的接收機和衛星系統的時間之間一定是有鐘差的，所以需要作為未知數來求解。

導航原理本身很複雜，裡面的每個分枝，都可以寫一本書。因為是答題，我用700字左右，把基本原理介紹一下：

先舉一個例子，比如我們下班了，從公司回家，我們是不需要導航系統的，我們只需要大至想下，回家有那幾條路，那條路最近，然後開車（或走路）回家。這時候，我們自已就是一個導航系統，涉及到

導航的四個基本要素：出發點，目的地，地圖資料，導航演算法。

上面例子裡面，出發點是公司；目的地是家；地圖資料是回家的幾條道路；導航演算法就是怎麼找最近的路。

我們一個一個講：

先講出發點。導航系統是機器，它怎麼知道我們當前所在的位置？這涉及到定位系統，現在用得最多的是美國GPS定位。美國在天上發射了24顆GPS衛星繞著地球旋轉，它們不停的傳送兩項資料：衛星位置，當前時間；導航系統只需要收到其中的4顆衛星的資料，就能夠透過一套複雜的演算法，可以得到自已的位置。

順帶多說一句，導航系統裡面的位置都是透過經緯度計算。

再講目的地。你想去北京天安門，導航系統怎麼知道北京天安門在那裡？有地圖公司外業人員，跑到北京天安門那裡，用gps定位儀，記錄下了該點的位置，然後地圖內業人員儲存到導航系統。當你用“北京天安門”去搜索的時候，導航系統就把儲存的“北京天安門”的經緯度調出來，用於計算。

當然，外業人員，不會為了一個點，跑一次北京天安門，而是一次跑一個城市的資料。

再講地圖資料。地圖外業人員也會每一個城市的道路都用GPS定位儀記錄下來，存在導航系統裡面。

最後是導航演算法。導般演算法，就是實現從出發點到目的地的路徑計算，其中路徑中的每條路，就是前面記錄在導航系統中的地圖資料。導航演算法中，最有名是Dijkstra演算法和A*演算法。

這裡只介紹下最基礎的Dijkstra演算法。該演算法用於計算一個節點到其他所有節點的最短路徑。主要特點是以起始點為中心向外層層擴充套件，直到擴充套件到終點為止。Dijkstra演算法能得出最短路徑的最優解，但由於它遍歷計算的節點很多，所以效率低。具體Dijkstra演算法和A*演算法可以檢視相關資料瞭解。

導航系統透過導航演算法，計算出最短路徑，並顯示出來，就是我們在高德、百度上面的導航路徑。