GPS衛星星座
GPS工作衛星及其星座由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成GPS衛星星座，記作（21+3）GPS星座。
24顆衛星均勻分布在6個軌道平面内，軌道傾角為55度，各個軌道平面之間相距60度，即軌道的升交點赤經各相差60度。
每個軌道平面内各顆衛星之間的升交角距相差90度，一軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度。
在兩萬公裡高空的GPS衛星，當地球對恒星來說自轉一周時，它們繞地球運行二周，即繞地球一周的時間為12恒星時。
這樣，對于地面觀測者來說，每天将提前4分鐘見到同一顆GPS衛星。
位于地平線以上的衛星顆數随着時間和地點的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。
在用GPS信号導航定位時，為了結算測站的三維坐标，必須觀測4顆GPS衛星，稱為定位星座。
這4顆衛星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。
對于某地某時，甚至不能測得精确的點位坐标，這種時間段叫做“間隙段”。
GPS工作衛星的編号和試驗衛星基本相同。
地面監控系統
對于導航定位來說，GPS衛星是一動态已知點。
星的位置是依據衛星發射的星曆—描述衛星運動及其軌道的的參數算得的。
每顆GPS衛星所播發的星曆，是由地面監控系統提供的。
衛星上的各種設備是否正常工作，以及衛星是否一直沿着預定軌道運行，都要由地面設備進行監測和控制。
地面監控系統另一重要作用是保持各顆衛星處于同一時間标準—GPS時間系統。
這就需要地面站監測各顆衛星的時間，求出鐘差。
然後由地面注入站發給衛星，衛星再由導航電文發給用戶設備。
GPS工作衛星的地面監控系統包括一個主控站、三個注入站和五個監測站。
GPS信号接收機
GPS信号接收機的任務是：能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信号，并跟蹤這些衛星的運行，對所接收到的GPS信号進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信号從衛星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛星所發送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，位置，甚至三維速度和時間。
靜态定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛星的過程中固定不變，接收機高精度地測量GPS信号的傳播時間，利用GPS衛星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的三維坐标。
而動态定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運行軌迹。
GPS信号接收機所位于的運動物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車輛等）。
載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信号實時地測得運動載體的狀态參數（瞬間三維位置和三維速度）。
接收機硬件和機内軟件以及GPS數據的後處理軟件包，構成完整的GPS用戶設備。
GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩大部分。
對于測地型接收機來說，兩個單元一般分成兩個獨立的部件，觀測時将天線單元安置在測站上，接收單元置于測站附近的适當地方，用電纜線将兩者連接成一個整機。也有的将天線單元和接收單元制作成一個整體，觀測時将其安置在測站點上。
GPS接收機一般用蓄電池做電源。
同時采用機内機外兩種直流電源。
設置機内電池的目的在于更換外電池時不中斷連續觀測。
在用機外電池的過程中，機内電池自動充電。關機後，機内電池為RAM存儲器供電，以防止丢失數據。
近幾年，國内引進了許多種類型的GPS測地型接收機。
各種類型的GPS測地型接收機用于精密相對定位時，其雙頻接收機精度可達5mm+1PPM.D，單頻接收機在一定距離内精度可達10mm+2PPM.D。
用于差分定位其精度可達亞米級至厘米級。
目前，各種類型的GPS接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測。
GPS和GLONASS兼容的全球導航定位系統接收機已經問世。
GPS定位原理
GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離後方交會的方法，确定待測點的位置。
如圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信号到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛星星曆等其它數據可以确定以下四個方程式）
1.空間部分
GPS的空間部分是由24顆衛星組成（21顆工作衛星；3顆備用衛星），它位于距地表20200km的上空，均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），軌道傾角為55°。
衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，并能在衛星中預存導航信息，GPS的衛星因為大氣摩擦等問題；随着時間的推移，導航精度會逐漸降低。
2.地面控制系統
地面控制系統由監測站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天線（Ground Antenna）所組成，主控制站位于美國科羅拉多州春田市（Colorado Spring）。
地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息，并計算衛星星曆、相對距離，大氣校正等數據。
3.用戶設備部分
用戶設備部分即GPS信号接收機。
其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，并跟蹤這些衛星的運行。
當接收機捕獲到跟蹤的衛星信号後，就可測量出接收天線至衛星的僞距離和距離的變化率，解調出衛星軌道參數等數據。
根據這些數據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。
接收機硬件和機内軟件以及GPS數據的後處理軟件包構成完整的GPS用戶設備。
GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。
接收機一般采用機内和機外兩種直流電源。
設置機内電源的目的在于更換外電源時不中斷連續觀測。
在用機外電源時機内電池自動充電。關機後機内電池為RAM存儲器供電，以防止數據丢失。
目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。
其次則為使用者接收器，現有單頻與雙頻兩種，但由于價格因素，一般使用者所購買的多為單頻接收器。
