GPS定位需要四颗卫星的原因在于，三颗卫星可以确定一个点的位置，但无法准确校准时间。第四颗卫星则用于校正时间，提高定位精度。
在GPS系统中，定位的基本原理是通过测量物体到卫星的距离来进行计算。这个距离是通过光速乘以时间得到的。卫星上装备了高精度的原子钟，而地球上的设备则使用石英钟。石英钟的精度不如原子钟，因此需要一颗额外的卫星来校准时间，确保石英钟与原子钟的时间同步。
具体而言，当接收器接收到四颗卫星的信号时，它会计算出从卫星到接收器的时间差。通过这个时间差，接收器可以计算出接收器到卫星的距离。这个距离与卫星的位置相结合，可以精确确定接收器的位置。而额外的一颗卫星则用于校准时间，确保所有卫星的时间一致，从而提高定位的准确性。
此外，四颗卫星的信号可以提供冗余，即使一颗卫星出现故障，其他卫星仍可以继续提供定位服务。这在实际应用中非常重要，尤其是在军事和航空领域，高精度和可靠性是必不可少的。
总之，四颗卫星的使用不仅提高了GPS定位的精度，还增强了系统的稳定性和可靠性。这使得GPS在各种领域，如导航、地理信息系统、精准农业等，都得到了广泛的应用。
