Zgodnie z ideą działania satelitarnych systemów nawigacji GNSS (Global Navigation Satellite Systems) na podstawie informacji z trzech satelitów można stwierdzić, że odbiornik znajduje się w przestrzeni
Poprawnie – przy trzech satelitach rozwiązanie położenia odbiornika GNSS daje dwa możliwe punkty w przestrzeni. Wynika to z czysto geometrycznego podejścia: każdy satelita wyznacza sferę o promieniu równym zmierzonej odległości (pseudoodległości) od odbiornika. Przecięcie dwóch sfer to okrąg, a przecięcie tego okręgu z trzecią sferą daje właśnie dwa punkty. System GNSS na tym etapie „wie”, że odbiornik jest w jednym z tych dwóch miejsc. W praktyce jeden z tych punktów zwykle leży daleko od powierzchni Ziemi, ma kompletnie nielogiczne współrzędne albo nie spełnia dodatkowych warunków (np. wysokość, znane przybliżone położenie, dynamika ruchu statku powietrznego). Dlatego oprogramowanie odbiornika i systemów pokładowych (np. FMS) automatycznie odrzuca ten niefizyczny punkt i zostawia tylko ten sensowny. Moim zdaniem warto zapamiętać, że to jest czysta geometria przestrzenna, a nie „magia GPS”. W zastosowaniach lotniczych zgodnie z dobrymi praktykami i wymaganiami ICAO i EASA do pełnego, wiarygodnego wyznaczenia 3D pozycji z korekcją błędu zegara odbiornika przyjmuje się co najmniej cztery satelity. Trzy satelity dają rozwiązanie geometryczne, ale bez uwzględnienia błędu zegara odbiornika, który w rzeczywistości jest jednym z głównych źródeł niepewności pomiaru pseudoodległości. W nowoczesnych instalacjach awionicznych (GNSS jako część systemu nawigacyjnego zintegrowanego z EFIS/FMS) stosuje się jeszcze nadmiar satelitów do poprawy dokładności (DOP) i integralności pozycji, co jest kluczowe np. przy procedurach podejścia RNP i APV.
Klucz do zrozumienia tego pytania leży w geometrii działania systemów GNSS. Każdy satelita, który „widzi” odbiornik, wyznacza sferę o promieniu równym zmierzonej pseudoodległości. Odbiornik musi leżeć gdzieś na powierzchni tej sfery. Jeśli ktoś zakłada, że trzy satelity pozwalają wskazać jeden konkretny punkt, to pomija fakt, że przecięcie trzech sfer w przestrzeni trójwymiarowej w ogólnym przypadku daje dwa punkty, a nie jeden. Taki sposób myślenia jest trochę zbyt intuicyjny, oparty na skojarzeniu „trzy dane – trzy niewiadome”, ale geometria jest tu bardziej uparta niż nasze skróty myślowe. Z kolei pomysł, że z trzech satelitów dostajemy trzy możliwe punkty, to raczej wynik mieszania wyobrażeń z geometrii płaskiej z przestrzenną. Trzy sfery nie mają podstaw, żeby przecinać się aż w trzech punktach – ich wspólna część to najczęściej dwa rozwiązania. Podobnie odpowiedź sugerująca okrąg bardziej pasuje do sytuacji z dwoma satelitami: wtedy przecięcie dwóch sfer faktycznie jest okręgiem i odbiornik może być w dowolnym punkcie tego okręgu. To jest typowy błąd polegający na „przesunięciu” intuicji o jeden krok: to, co jest prawdą dla dwóch satelitów, ktoś przenosi na trzy, nie sprawdzając dokładnie geometrii. W praktyce systemy nawigacji GNSS w lotnictwie, zgodnie z wymaganiami dla RNAV i RNP, wykorzystują co najmniej cztery satelity, żeby oprócz położenia XYZ oszacować też błąd zegara odbiornika. Trzy satelity dają dwuznaczne geometrycznie położenie, a dopiero dodatkowe informacje (czwarty satelita, znajomość przybliżonej wysokości, ograniczenie do przestrzeni wokół Ziemi) pozwalają wybrać właściwy punkt. W kokpicie pilot widzi już tylko jedno rozwiązanie pozycji, ale od strony teorii i algorytmów nawigacyjnych dobrze jest mieć świadomość, skąd biorą się te dwa możliwe punkty i dlaczego uproszczone odpowiedzi o jednym punkcie lub okręgu nie są poprawne.