我们应了解用导航卫星进行定位有一个前提，就是导航卫星星座中所有的卫星的空间位置都是确定的，已知的。用户接收机从接收到的卫星信号中，获得卫星空间位置的数据，同时通过测距测出用户接收机到发射信号卫星的距离。

要用三角学在地球上任何地方进行定位，要求非常精确地测量从卫星到用户机间的距离，是个难题。接着，还要解决知道了至3颗卫星的距离，又如何在空间找到接收机所在位置。

     （一）      几何法
  初等几何学原理告诉我们：若一个点与另一个（固定的）已知点P的距离是一个常值R时，则这个点一定位于以已知点P为中心，R为半径的球面上。
  卫星导航系统就是根据这个简单的原理，用几何学方法来确定用户接收机的位置的。
  设用户接收机同时接收来自A、B、C、D  4颗卫星的信号，并测定它到这4颗卫星的距离分别是R1、R2、R3、R4。根据上述几何学原理可知，用户接收机一定同时位于以这4颗卫星为中心，分别以R1、R2、R3和R4为半径的4个球面S1、S2、S3和S4上，具体说，就是位于R1、R2、R3和R4这4个球面的交点上，这就是所谓的“四球面相交法”。

确定了这个前提之后，我们可以用两种方法来解释用户接收定位为何需要4颗星的信号。
       （二）      代数法
  我们也可以用解析的方法来回答这个问题。
  在以地心为中心的直角坐标系中，A、B、C、D 4颗卫星的坐标是确定的，已知的，分别表示为A（x1， y1，z1），B（x2， y2，z2），C（x3， y3， z3），D（x4， y4， z4），而用户接收机P的坐标是未知的，待求的，用P（x,y,z）表示，用户接收机到这4颗卫星的距离已经测出，分别为R1、R2、R3、R4。
  应用直角坐标系中两点间距离的表达式，可得到：
  接收机用户P与卫星A的距离PA为：
  （x－x1）2+（y－y1）2+（z－z1）2=R12………(1)
  同理，可得距离PB、PC和PD分别为：
  （x－x2）2+（y－y2）2+（z－z2）2=R22………(2)
  （x－x3）2+（y－y3）2+（z－z3）2=R32………(3)
  （x－x4）2+（y－y4）2+（z－z4）2=R42………(4)
  于是，得到一组三元二次联立代数方程组，解方程组求出x,y,z，就得到用户接收机的位置。按理，求解3个未知数，有3个方程式即可。但是因为这是一个二次方程，由3个方程式解出的3个未知数x,y,z，往往各有二个解（根）（相当于前面几何法中所述的头两个球面S1、S2的交线C与第三个球面S3一般有2个交点）由此可知，在空间确定一个目标点位置，必须要三个卫星的测量值，才能给出三维位置，那为什么卫星导航一般要求有四个卫星才能定位呢？这是因为实际上参与导航位置计算的过程中，还有个时间变量参数，因为卫星导航的距离测量实际上是以时间度量来实现的，当每秒钟时间误差为百万分之一时，所带来的位置误差会达到300m以上，而人们所用的卫星导航接收机的时钟是用石英晶体振荡器来实现的，必须用卫星的原子时钟作为同步标准才能确保定位精度，故需要第四颗星来参与定位，实际上这第四颗卫星是作为时间参考标准加以应用。