Từ những năm 1960, cùng với sự tiến bộ của kỹ thuật điện tử, chế tạo tên lửa và lý thuyết định vị vệ tinh, người ta đã xây dựng được các hệ thống định vị vệ tinh đầu tiên. Ngày 22 tháng 02 năm 1978 vệ tinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được đưa lên quỹ đạo. Từ ngày 08 tháng 12 năm 1993, trên 6 quỹ đạo của hệ thống GPS đã đủ 24 vệ tinh. Với hệ thống GPS, vấn đề thời gian, vị trí, tốc độ được giải quyết nhanh chĩng, chính xác trên phạm vi toàn cầu trong bất kỳ thời điểm nào.
Trước năm 1980 hệ thống GPS chỉ được dùng cho mục đích quân sự, do Bộ quốc phịng Mỹ quản lý, từ năm 1980 chính phủ Mỹ cho phép sử dụng trong dân sự. Các ứng dụng của GPS vào nhiều lĩnh vực khác nhau được nghiên cứu và phát triển rộng rãi trên hầu hết các nước.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm 3 bộ phận cấu thành, đĩ là đoạn khơng gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng. Chúng ta sẽ lần lược tìm hiểu cụ thể về từng bộ phận cấu thành của hệ thống và chức năng của chúng.
* Đoạn khơng gian:
Đoạn này gồm 24 vệ tinh, trong đĩ cĩ 3 vệ tinh dự trữ, quay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều nhau và cĩ gĩc nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo của trái đất. Quỹ đạo của các vệ tinh hầu như trịn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20 000 km so với mặt đất. Chu kỳ quay của vệ tinh là 718 phút và do vậy vệ tinh sẽ bay qua đúng điểm cho trước trên mặt đất mỗi ngày một lần.
Mỗi vệ tinh GPS cĩ trọng lượng 1830 kg khi phĩng và 930 kg khi bay trên quỹ đạo. Các máy mĩc thiết bị trên vệ tinh hoạt động nhờ năng lượng do các tấm pin mặt trời với sải cánh dài 580 cm cung cấp.
* Đoạn điều khiển:
Đoạn này gồm 4 trạm quan sát trên mặt đất trong đĩ cĩ một trạm điều khiển trung tâm tại Colorado Springs và 4 trạm theo dõi đặt tại Hawaii (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (ấ Ấn Độ Dương) và Kwajalein (Tây Thái Bình Dương). Các trạm này tạo thành một vành đai bao quanh trái đất.
Nhiệm vụ của các đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh cũng như hoạt động của đồng hồ trên đĩ. Tất cả các trạm đều cĩ máy thu
GPS, và chúng tiến hành đo khoảng cách và sự thay đổi khoảng cách tới tất cả các vệ tinh cĩ thể quan sát được, đồng thời đo các số liệu khí tượng. Tất cả các số liệu đo nhận được ở mỗi trạm đều được truyền về trạm ở trung tâm. Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi về cùng với các số liệu đo của chính nĩ. Từ trạm trung tâm các số liệu này được truyền trở lại cho các trạm theo dõi để từ đĩ truyền tiếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh điều khiển khác.
* Đoạn sử dụng:
Đoạn sử dụng bao gồm tất cả các máy mĩc, thiết bị thu nhận thơng tin từ vệ tinh để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của khách hàng kể cả ở trên trời, trên biển và trên đất liền.
4.3. Ứng dụng chính của GPS
Với khả năng bảo đảm độ chính xác định vị từ hàng chục mét đến vài ba mét, thậm chí đến cỡ centimét và milimét trên phạm vi toàn cầu trong mọi điều kiện thời tiết vào bất cứ lúc nào, Hệ thống GPS đã và đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực hoạt động của con người cả trên đất liền, biển cả và bầu trời. Cĩ thể liệt kê một số ứng dụng chính của hệ thống này như sau:
4.3.1. Trên sơng biển: