GPS實施的是“到達時間差”（時延）的概念：利用每一顆GPS衛星的精確位置和連續傳送的星上原子鐘生成的導航資訊獲得從衛星至接收機的到達時間差。

　　GPS衛星在空中連續傳送帶有時間和位置資訊的無線電訊號，供GPS接收機接收。由於傳輸的距離因素，接收機接收到訊號的時刻要比衛星傳送訊號的時刻延遲，通常稱之為時延，因此，也可以透過時延來確定距離。衛星和接收機同時產生同樣的偽隨機碼，一旦兩個碼實現時間同步，接收機便能測定時延；將時延乘上光速，便能得到距離。

GPS系統的時間到達差原理

　　每顆GPS衛星上的計算機和導航資訊發生器非常精確地瞭解其軌道位置和系統時間，而全球監測站網保持連續跟蹤衛星的軌道位置和系統時間。位於科羅拉多州施裡弗（Schriever）空軍基地內的主控站與其運控段一起，至少每天一次對每顆GPS衛星注入校正資料。注入資料包括：星座中每顆衛星的軌道位置測定和星上時鐘的校正。這些校正資料是在複雜模型的基礎上算出的，可在幾個星期內保持有效。

　　GPS系統時間是由每顆衛星上原子鐘的銫和銣原子頻標保持的。這些星鍾一般來講精確到世界協調時（UTC）的幾納秒以內，UTC是由海軍觀象臺的“主鍾”保持的，每臺主鐘的穩定性為若干個10-13秒。GPS衛星早期採用兩部銫頻標和兩部銣頻標，後來逐步改變為更多地採用銣頻標。通常，在任一指定時間內，每顆衛星上只有一臺頻標在工作。

　　衛星導航原理：衛星至使用者間的距離測量是基於衛星訊號的發射時間與到達接收機的時間之差，稱為偽距。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。衛星導航原理。