全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时20年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。

GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。

GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，记作（21+3）GPS星座（见右图）。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，这样就保证了每个轨道面有4颗卫星，卫星离地高度20200km，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°，在每一轨道平面内，各卫星升交角距相差90°，任一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相应卫星超前30°。空间系统的每颗卫星每12小时沿近圆形轨道绕地球一周，由星载高精度原子钟控制无线电发射机在"低躁音窗口"附近发射L1、L2两种载波，向全球的用户接收系统连续的播发GPS导航信号。

GPS工作卫星的地面监控站包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。主控站设在美国本土科罗拉多，主控站的任务是收集、处理本站和监测站收到的全部资料，编算出每颗卫星的星历和GPS时间系统，将预测的卫星星历、钟差、状态数据以及大气传播改正编制成导航电文传送到注入站，主控站还负责纠正卫星的轨道偏离，必要时调整卫星，让备用卫星取代失效的工作卫星。另外还负责监测整个地面监测系统的工作，检验注入给卫星的导航电文，监测卫星是否将导航电文发给了用户；三个注入站分别设在大西洋的阿森松岛、印度洋的迪戈加西亚岛和太平洋的卡瓦加兰，任务是将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器，每天注入三次，每次注入十四天的星历，此外，注入站能自动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态；五个监测站除了位于主控站和三个注入站之处的四个站以外，还有夏威夷设立了一个监测站，监测站的主要任务是为主控站提供卫星的观测数据，每个监测站均用GPS信号接受机对每颗可见卫星每6分钟进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集气象要素等数据，在主控站的遥控下自动采集定轨数据并进行各项改正，每15分钟平滑一次观测数据，依次推算出每2分钟间隔的观测值，然后将数据发送给主控站。

用户设备就是GPS信号接收机，基本结构包括：天线、信号处理部分、控制显示装置、记录装置、电源，GPS信号接收机任务是能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行交换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。