首先，我們應了解用導航衛(wèi)星進行定位有一個前提，就是導航衛(wèi)星星座中所有的衛(wèi)星的空間位置都是確定的，已知的。用戶接收機從接收到的衛(wèi)星信號中，獲得衛(wèi)星空間位置的數(shù)據(jù)，同時通過測距測出用戶接收機到發(fā)射信號衛(wèi)星的距離。

確定了這個前提之后，我們可以用兩種方法來解釋用戶接收定位為何需要4顆星的信號。

（一）幾何法

初等幾何學原理告訴我們：若一個點與另一個（固定的）已知點P的距離是一個常值R時，則這個點一定位于以已知點P為中心，R為半徑的球面上。衛(wèi)星導航系統(tǒng)就是根據(jù)這個簡單的原理，用幾何學方法來確定用戶接收機的位置的。

設用戶接收機同時接收來自A、B、C、D 4顆衛(wèi)星的信號，并測定它到這4顆衛(wèi)星的距離分別是R1、R2、R3、R4。根據(jù)上述幾何學原理可知，用戶接收機一定同時位于以這4顆衛(wèi)星為中心，分別以R1、R2、R3和R4為半徑的4個球面S1、S2、S3和S4上，具體說，就是位于R1、R2、R3和R4這4個球面的交點上，這就是所謂的“四球面相交法”。

我們不妨將這個方法說得再明白一些：從A星和R1及B星和R2可知，用戶接收機既位于以A星為中心、R1為半徑的球面S1上，又位于以B星為中心、R2為半徑的球面S2上，也就是說位于球面S1和S2的交線上，交線是一個圓。由于用戶接收機同時位于以C星為中心、R3為半徑的球面S3上，也就是說位于圓C和球面S3的2個交點上，（一個圓和一個球面一般有兩個點相交），其中有一個交點，必然位于以D星為中心、R4為半徑的球面S4上，這個點就是用戶接收機所在的位置。

（二）代數(shù)法

我們也可以用解析的方法來回答這個問題。
在以地心為中心的直角坐標系中，A、B、C、D 4顆衛(wèi)星的坐標是確定的，已知的，分別表示為A（x1， y1，z1 ），B（x2， y2，z2 ），C（x3， y3， z3 ），D（x4， y4， z4 ），而用戶接收機P的坐標是未知的，待求的，用P（x,y,z）表示，用戶接收機到這4顆衛(wèi)星的距離已經(jīng)測出，分別為R1、R2、R3、R4。

應用直角坐標系中兩點間距離的表達式，可得到：
接收機用戶P與衛(wèi)星A的距離PA為：
（x－x1）2+（y－y1）2+（z－z1）2=R12………(1)
同理，可得距離PB、PC和PD分別為：
（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，得到一組三元二次聯(lián)立代數(shù)方程組，解方程組求出x,y,z，就得到用戶接收機的位置。按理，求解3個未知數(shù)，有3個方程式即可。但是因為這是一個二次方程，由3個方程式解出的3個未知數(shù)x,y,z，往往各有二個解（根）（相當于前面幾何法中所述的頭兩個球面S1、S2的交線C與第三個球面S3一般有2個交點），因此，需要用第4個方程，來進一步確定兩個解中哪一個是真解。

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