衛星定位系統是一種使用衛星對某物進行準確定位的技術，它從最初的定位精度低、不能實時定位、難以提供及時的導航服務，發展到現如今的高精度GPS全球定位系統，實現了在任意時刻、地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星，以便實現導航、定位、授時等功能。衛星定位可以用來引導飛機、船舶、車輛、以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地。衛星定位還可以應用到手機追尋等功能中。

衛星定位技術是利用人造地球衛星進行點位測量的技術。早期，人造地球衛星僅僅作為一種空間的觀測目標，這種對衛星的幾何觀測能夠解決用常規大地測量難以實現的遠距離陸地海島聯測定位的問題。但是這種方法費時費力，不僅定位精度低，而且不能測得點位的地心座標。

20世紀50年代末期美國研製的子午衛星導航系統（NNSS）為GPS的前身，用5到6顆衛星組成的星網工作，每天最多繞過地球13次，但無法給出高度資訊，在定位精度方面也不盡如人意。但子午儀系統使得研發部門對衛星定位取得了初步的經驗，並驗證了由衛星系統進行定位的可行性，為GPS系統的研製埋下了鋪墊，它開創了海空導航的新時代，揭開了衛星大地測量學的新篇章。

全球定位系統（GPS）是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研製的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，並用於情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要組成。經過20餘年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座才佈設完成。

全球定位系統（GPS）的24顆衛星中，其中21顆為工作衛星，3顆為備用衛星。24顆衛星均勻分佈在6個軌道平面上，即每個軌道面上有4顆衛星。如下圖所示，衛星軌道面相對於地球赤道面的軌道傾角為55°，各軌道平面的升交點的赤經相差60°，一個軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星升交角距超前30°。這種佈局的目的是保證在全球任何地點、任何時刻至少可以觀測到4顆衛星。GPS衛星定位系統衛星軌道高度約為20200km，定位精度可以達到10m。

GPS衛星定位基本原理：測量出已知位置的衛星到使用者接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的資料就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查出。而使用者到衛星的距離則透過記錄衛星訊號傳播到使用者所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾，這一距離並不是使用者與衛星之間的真實距離，而是偽距。為了計算使用者的三維位置和接收機時鐘偏差，偽距測量要求至少接收來自4顆衛星的訊號。透過接收機時鐘得到時間差，從而知道四個訊號從衛星到接收機的不準確距離（含同一個誤差值，由接收機時鐘誤差造成），用這四個不準確距離和四個衛星的準確位置構建四個方程，解方程組就得到接收機位置。

另外的比較通俗的解釋還有：

第一種：在確定目標點位置的空間中，需要三次衛星測量以給出三維位置。為什麼衛星導航通常需要四顆衛星定位？這是因為在參與導航位置計算的過程中實際上存在時間變數引數，因為衛星導航的距離測量實際上是透過時間測量來實現的。當每秒時間誤差為百萬分之一時，位置誤差將超過300米，人們使用的衛星導航接收器的時鐘由石英晶體振盪器實現。必須使用衛星原子鐘作為同步標準，以確保定位精度。因此，需要第四個衛星來參與定位。事實上，這第四顆衛星被用作時間參考標準。

第二種：GPS定位需要4顆衛星是因為各自不同的衛星在這裡負責不同的工作.3顆是測量在用WGS-84作為標準的三維座標,本來3維資料已足夠定位,但是因為衛星傳播的工具是用電磁波(而不是光),而電磁波經過傳播會產生誤差,會導致傳播時間的不同步.而為了使這傳播的資料同步,所以引入多一顆衛星來提供時間資料。

三顆星可以定位，第四顆星主要用於時間校準。

第四顆星主要用於時鐘對準，因為衛星的原子時鐘和地面接收站的時鐘會產生誤差，這樣測量的偽距誤差就會很大，所以需要第四顆衛星聯立四個方程求解時間差。

實現精準定位需要3顆衛星，但一般都以4顆星為標準，因為有校準定位的過程需要一顆星的資料實際上就是用方程來計算你所處的位置和速度。