GPS是美國第二代導(dǎo)航系統(tǒng)。它是在子午儀導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。按目前的方案，GPS的空間部分使用24顆高度約2.02萬千米的組成星座。1988年又進(jìn)行了一次修改：21顆工作和3顆備用工作在互成600的6個(gè)軌道上。這也是目前GPS所使用的工作方式。偽距法單點(diǎn)定位，就是利用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測定與4顆以上GPS的偽距，及從導(dǎo)航電文中獲得的瞬時(shí)坐標(biāo)，采用距離交會法求出天線在WGS-84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

這種發(fā)送測距信號和接收測距信號分別位居兩個(gè)不同地方的測距方式，稱為被動測距。用它所測得的站星距離，并利用已知的在軌位置，可推算出用戶天線的三維位置。這種基于被動測距原理的定位，稱為被動定位。GPS定位系統(tǒng)采用多星高軌測距體制，以距離作為基本觀測量，通過對4顆同時(shí)進(jìn)行偽距測量，即可推算出接收機(jī)的位置。由于測距可在極短的時(shí)間內(nèi)完成，即定位是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的，故可用于動態(tài)用戶。但單程測距要求與用戶接收機(jī)的時(shí)鐘同步。如果兩個(gè)時(shí)鐘不同步，那么在所測量的傳播時(shí)間中，除了因至用戶接收機(jī)之間距離所引起的傳播延遲之外，還包含了兩個(gè)時(shí)鐘的鐘差。要達(dá)到與用戶時(shí)鐘同步，在實(shí)際工作中很難做到，但可通過適當(dāng)方法解決。

初的GPS計(jì)劃是在美國聯(lián)合計(jì)劃局的領(lǐng)導(dǎo)下制定的，該方案將24顆放置在互成1200的三個(gè)軌道上。每個(gè)軌道上有8顆，地球上任何一點(diǎn)均能觀測到6-9顆。GPS屬于被動式導(dǎo)航系統(tǒng)，在被動式測距系統(tǒng)中，用戶天線只需要接收來自這些的導(dǎo)航定位信號，從而就可測得用戶天線至的距離或距離差。但單程測距要求與用戶接收機(jī)的時(shí)鐘同步。如果兩個(gè)時(shí)鐘不同步，那么在所測量的傳播時(shí)間中，除了因至用戶接收機(jī)之間距離所引起的傳播延遲之外，還包含了兩個(gè)時(shí)鐘的鐘差。要達(dá)到與用戶時(shí)鐘同步，在實(shí)際工作中很難做到，但可通過適當(dāng)方法解決。

載波相位測量是測定GPS載波信號到接收機(jī)天線之間的相位延遲。GPS載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，接收機(jī)接收到信號后，先將載波上的測距碼和電文去掉，重新獲得載波，稱為重建載波?，F(xiàn)代測距實(shí)質(zhì)上是使用無線電信號測量其傳播時(shí)間來推算距離。可以測量往返傳播延遲，也可以測量單程傳播延遲。往返傳播測距即主動測距，要求與用戶均具備收發(fā)能力。這樣，粗碼精度可達(dá)100m，精碼精度為10m。由于預(yù)算的壓縮，GPS計(jì)劃不得不減少發(fā)射數(shù)量，改為將18顆分布在互成600的6個(gè)軌道上，然而這一方案保障不了的可靠性。