GPS的星座由24顆衛(wèi)星組成，不同的衛(wèi)星分配不同的偽隨機(jī)碼進(jìn)行區(qū)別，衛(wèi)星上一般都配有3-4臺的原子鐘以進(jìn)行時間保持，同時地面上的主控站還會將修正數(shù)據(jù)(包括衛(wèi)星軌道，時間修正等)不定期發(fā)給衛(wèi)星，以使24顆衛(wèi)星之間保持時間同步。

     由于GPS的星座經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，所以地球上絕大多數(shù)地方都可以同時看到zui少4顆衛(wèi)星。
     同時用戶接收機(jī)有4個未知數(shù)(經(jīng)度，緯度，高度，本地時間)，通過解一個四元二次方程組即可求出接收機(jī)的坐標(biāo)和時間，這樣就完成了一次定位和授時。
授時可以分為三步來完成：
1、有一個基準(zhǔn)源;
2、知道自己與基準(zhǔn)的差;
3、算個加減法
       1：無論GPS和北斗衛(wèi)星上一般搭載原子鐘，老GPS是銫鐘，部分新星是銣鐘。鐘的頻率考慮了相對論效應(yīng)，保證衛(wèi)星距離引力場的距離和高速運(yùn)動帶來的相對論效應(yīng)下依然能達(dá)到設(shè)計(jì)頻率，做法是假設(shè)要產(chǎn)生10.23Mhz，實(shí)際調(diào)校的頻率是比這個差一點(diǎn)點(diǎn)的，剛好抵消掉相對論效應(yīng)。有了這樣的時鐘，加上地面站的不斷校正，GPS會在自己的電文中播發(fā)一個GPS時間，播發(fā)這個時間的幀的*個bit的邊沿是和這個時間值嚴(yán)格對應(yīng)的。比如播發(fā)的時間是1445s(指從這一周開始經(jīng)過的秒數(shù)，稱周內(nèi)秒)，那么這一幀的*個bit反轉(zhuǎn)的邊沿就應(yīng)該剛好從這個時刻從天線出去。這樣通過測量這個反轉(zhuǎn)沿，可以在本地恢復(fù)出一個的秒的變化邊沿，這個邊沿是與發(fā)射時刻同步的，而接收機(jī)要授時是要獲得的本地時間，那么剩下的就是計(jì)算信號從天線傳播到接收機(jī)經(jīng)過的時間了。
      2：這一步比較復(fù)雜，基本實(shí)現(xiàn)方法是通過解方程的方式完成，通過設(shè)一個本地與衛(wèi)星原子鐘差的未知數(shù)Δt。這一步和定位是一起完成的，也就是說定位精度越高，其授時精度理論上也應(yīng)該越高。基本定位方法是通過對衛(wèi)星信號中播發(fā)的C/A碼進(jìn)行觀測，計(jì)算接收機(jī)與至少4顆衛(wèi)星的距離(這個距離就是前面各位說的偽距，它并不是真實(shí)的距離，實(shí)際上應(yīng)該是真實(shí)距離加上光速乘以之前設(shè)的未知數(shù)Δt，所以接下來可以列方程求出它)。然后是根據(jù)衛(wèi)星播發(fā)的電文中的軌道參數(shù)，計(jì)算出能看到的每一顆衛(wèi)星的具體位置。然后再設(shè)接收機(jī)坐標(biāo)xyz三個未知數(shù)，連立4個三維空間求距離的方程，左邊是xyz與衛(wèi)星的距離，右邊是偽距加上c*Δt，這樣就可以解出xyz和Δt了。由于偽距觀測量會有誤差，所以定位和授時會有誤差，所以GPS的定位精度是有上限的，除非使用載波測量的方式可以*提高精度，這個就不說了....
       3：獲得了2里面的時間差Δt之后，和1里面的秒反轉(zhuǎn)沿進(jìn)行加減運(yùn)算即可獲得的GPS時間，然后根據(jù)GPS和UTC時間的變換關(guān)系就可以獲得的UTC時間。