GPS的定位原理其实并不复杂，只要GPS卫星不断的发送自己的时间、位置信号，手机端接收到多个GPS的信号就可以确定自己的三维坐标位置。一共需要坐标的XYZ及时间T四个常量，这也是GPS设计的时候要求至少收到4个卫星信号的原因，3个卫星是无法定位的。
GPS如何工作的（图：si.edu)
这其中时间的单位T就很重要，因为轨道高度只有两万公里，对于以光速传播的电磁波来说瞬间就到了地球，这个时间越准，那么定位精度就越高，所以GPS卫星上的原子钟一直在升级。
GPS卫星上使用的铷原子钟（图：si.edu)
早期试验型卫星采用由霍普金斯大学研制的石英振荡器，相对频率稳定度为 10^{{-11}}秒。误差为14m。1974年以后，GPS卫星采用铷原子钟，相对频率稳定度达到 10^{-12}/秒，误差8m。1977年，BLOCK II型采用了马斯频率和时间系统公司研制的铯原子钟后，相对稳定频率达到10^{-13}/秒，误差再降为2.9m。1981年，休斯公司研制的相对稳定频率为 10^{-14}/秒的氢原子钟使BLOCK IIR型卫星误差降至仅为1m。新的BlockII F卫星使用的则是使用了两个铷钟一个铯钟，时间信号精度比Block IIR再提高一倍。
狭义相对论和广义相对论共同作用下，GPS的时钟比地球快（图：worldpress.com)
早在1955年，就有科学家想象了把精准的原子钟放到卫星上去比较和地球上时间的差别来验证狭义相对论的理论：速度越快时间流逝的越慢。实际上GPS卫星速度很快，时速1.4万公里，根据狭义相对论，每天慢7微妙；但是根据广义相对论，地球的巨大质量扭曲了时空，所以地球表面的时间流逝也要比2万公里上的GPS卫星慢，根据广义相对论的计算就是GPS每天反而快45微秒，抵消之后就是每天快38微秒。
组装GPS卫星的时候要调整时钟（图:boeing.com)
要知道GPS卫星时钟精度是纳秒级别的，38毫秒就是38000纳秒，相当于每天积累10公里定位误差，所以GPS卫星上天之前要把时钟频率调慢100亿分之4.465，即10.23兆赫调为10.22999999543兆赫.
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