GPS和北斗导航的原理是什么，两者有什么差别，北斗导航优势在哪里？

GPS的定位原理并不难，其实就是三角定位法。简单来说，就是通过在不同的位置测量卫星和接收器之间的距离，从而确定接收器的位置。通常来说，一个接收器需要随时至少能够和4颗GPS卫星直接联系，才能精确判断自己所处的位置；如果只有3颗卫星，那么就无法判断海拔高度；如果只有2颗，那就无法计算精确位置了。

由于工作原理的限制，全球卫星导航系统的卫星数量也有一个下限。以美国的GPS为例，至少要有24颗卫星在轨道上正常运行，才能保证地球上绝大部分地区能够随时“看到”4颗GPS卫星，从而实现精准定位。

北斗卫星定位导航的原理是：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。

卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。

由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。

卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。

1、覆盖范围：北斗定位系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候定位系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。

　　2、卫星数量和轨道特性：北斗定位系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。

　　3、定位原理：北斗定位系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS定位系统是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。

　　4、定位精度：北斗定位系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。

5、用户容量：北斗定位系统由于是主动双向测距的询问--应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗定位系统的用户设备容量是有限的。GPS是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS定位的用户设备容量是无限的。

6、生存能力：和所有定位卫星系统一样，“北斗”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗”系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。

7、实时性：“北斗”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。

从各项数值来看，目前我们对比于GPS还有一些差距，但为什么我国还要斥巨资打造呢，究其原因还是在于靠人不如靠己，在历史的发展中，我们一路走来饱受冷眼和失败，将希望寄托于他人打造的设备上最终也会受到他人的限制。虽然现在北斗三号在技术方面略逊于GPS，但按照我国的技术发展趋势来看，2035年开启的北斗四号导航系统的组网工作，一定会有着更高的飞跃。

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