GPS的工作原理，簡單地說來，是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛星的位置為已知，而我們又能準確測定我們所在地點A至衛星之間的距離，那么A點一定是位于以衛星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步，我們又測得點A至另一衛星的距離，則A點一定處在前后兩個圓球相交的圓環上。我們還可測得與第三個衛星的距離，就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛星的距離，也能進行定位。 以上所說，要實現定位，要解決兩個問題：
其一是要確知衛星的準確位置；
其二是要準確測定衛星至地球上我們所在地點的距離。下面我們看看怎樣來做到這點
怎樣確知衛星的準確位置
要確知衛星所處的準確位置。首先，要通過深思熟慮，優化設計衛星運行軌道，而且，要由監測站通過各種手段，連續不斷監測衛星的運行狀態，適時發送控制指令，使衛星保持在正確的運行軌道。將正確的運行軌跡編成星歷，注入衛星，且經由衛星發送給GPS接收機。正確接收每個衛星的星歷，就可確知衛星的準確位置.
這個問題解決了，接下來就要解決準確測定地球上某用戶至衛星的距離。衛星是遠在地球上層空間，又是處在運動之中，我們不可能象在地上量東西那樣用尺子來量，那么又是如何來做的呢？
如何測定衛星至用戶的距離
我們過去都學過這樣的公式：時間X速度=距離。我們也從物理學中知道，電波傳播的速度是每秒鐘三十萬公里，所以我們只要知道衛星信號傳到我們這里的時間，就能利用速度乘時間等于距離這個公式，來求得距離。所以，問題就歸結為測定信號傳播的時間。
要準確測定信號傳播時間，要解決兩方面的問題。一個是時間基準問題。就是說要有一個的時鐘。就好比我們日常量一張桌子的長度，要用一把尺子。假如尺子本身就不標準，那量出來的長度就不準。另一個就是要解決測量的方法問題。
GPS系統在每顆衛星上裝置有十分精密的原子鐘，并由監測站經常進行校準。衛星發送導航信息，同時也發送時間信息。GPS接收機接收此信息，使與自身的時鐘同步，就可獲得準確的時間。所以，GPS接收機除了能準確定位之外，還可產生的時間信息.
測定衛星信號傳輸時間的方法
為了避免采用過多的技術術語，我們先作一個不太恰當的比喻。我們在所處的地點和衛星上同時啟動錄音機來播放“東方紅”樂曲，那么，我們應該能聽到一先一后兩支“東方紅”的曲子（實際上，衛星上播放的曲子，我們不可能聽見，只是假想能夠聽到），但一定是不合拍的。為了使兩者合拍，我們延遲啟動地上錄音機的時間。當我們聽到兩支曲子合拍時，啟動錄音機所延遲的時間就等于曲子從衛星傳送到地上的時間。當然，電波比聲波速度高得多，電波也不能用耳朵來接收。所以，實際上我們播送的不是“東方紅”樂曲，而是一段叫做偽隨機碼的二進制電碼。延遲GPS接收機產生的偽隨機碼，使與接收到衛星傳來的碼字同步，測得的延遲時間就是衛星信號傳到GPS接收機的時間。至此，我們也就解決了測定衛星至用戶的距離。當然，上面說的都還是十分理想的情況。實際情況比上面說的要復雜得多，所以我們還要采取一些對策。例如：電波傳播的速度，并不總是一個常數。在通過電離層中電離子和對流層中水氣的時候，會產生一定的延遲。一般我們這可以根據監測站收集的氣象數據，再利用典型的電離層和對流層模型來進行修正。還有，在電波傳送到接收機天線之前，還會產生由于各種障礙物與地面折射和反射產生的多徑效應。這在設計GPS接收機時，要采取相應措施。當然，這要以提高GPS接收機的成本為代價。 原子鐘雖然十分，但也不是一點誤差也沒有。GPS接收機中的時鐘，不可能象在衛星上那樣，設置昂貴的原子鐘，所以就利用測定第四顆衛星，來校準GPS接收機的時鐘。我們前面提到，每測量三顆衛星可以定位一個點。利用第四顆衛星和前面三顆衛星的組合，可以測得另一些點。理想情況下，所有測得的點，都應該重合。但實際上，并不*重合。利用這一點，反過來可以校準GPS接收機的時鐘。測定距離時選用衛星的相互幾何位置，對測定的誤差也不同。為了的定位，可以多測一些衛星，選取幾何位置相距較遠的衛星組合，測得誤差要小。在我們提到測量誤差時，還有一點要提到，就是美國的SA政策。美國政府在GPS設計中，計劃提供兩種服務。一種為標準定位服務（SPS），利用粗碼（C/A）定位，精度約為100m，提供給民用。另一種為精密定位服務（PPS），利用精碼（P碼）定位，精度達到10m，提供給*和特許民間用戶使用。由于多次試驗表明，SPS的定位精度已高于原設計，美國政府出于對自身安全的考慮，對民用碼進行了一種稱為“選擇可用性SA（Selective Availability）”的干擾，以確保其軍用系統具有*的有效性。由于SA通過衛星在導航電文中隨機加入了誤差信息，使得民用信號C/A碼的定位精度降至二維均方根誤差在100米左右。
采用差分GPS技術（DGPS），可消除以上所提到大部分誤差，以及由于SA所造成的干擾，從而提高衛星導航定位的總體精度，使系統誤差達到10到15米之內。
GPS技術的錯差
在GPS定位過程中，存在三部分誤差。一部分是對每一個用戶接收機所共有的，例如：衛星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等；第二部分為不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳播延遲誤差；第三部分為各用戶接收機所固有的誤差，例如內部噪聲、通道延遲、多徑效應等。利用差分技術*部分誤差可*消除，第二部分誤差大部分可以消除，這和基準接收機至用戶接收機的距離有關。第三部分誤差則無法消除，只能靠提高GPS接收機本身的技術指標。對美國SA政策帶來的誤差，實質上它是人為地增大前兩部分誤差，所以差分技術也相應克服SA政策帶來的影響。
差分GPS技術消除公共誤差原理
假如在距離用戶500公里之內，設置一部基準接收機。它和用戶接收機同時接收某一衛星的信號，那么我們可以認為信號傳至兩部接收機所途經電離層和對流層的情況基本是相同，故所產生的延遲也相同。由于接收同一顆衛星，故星歷誤差、衛星時鐘誤差也相同。若我們通過其它方法確知所處的三維座標（也可以用精度很高的GPS接收機來實現，其價格比一般GPS接收機高得多），那就可從測得偽距中，推算其中的誤差。將此誤差數據傳送給用戶，用戶就可從測量所得的偽距中扣除誤差，就能達到更的定位。
GPS數據處理軟件是GPS用戶系統的重要部分，其主要功能是對GPS接收機獲取的衛星測量記錄數據進行“粗加工”、“預處理”，并對處理結果進行平差計算、坐標轉換及分析綜合處理。解得測站的三維坐標，測體的坐標、運動速度、方向及時刻。
GPS定位技術是正在發展中的*，數據處理技術也處在不斷更新之中，各系列GPS接收機制造廠家研制的處理軟件也各具特色。 定位系統GPS是近年來開發的有開創意義的*之一，其性、性、全天候性的導航定位、定時、測速優勢必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的應用。在發達國家，GPS技術已經開始應用于交通運輸和道路工程之中。目前，GPS技術在我國道路工程和交通管理中的應用還剛剛起步，相信隨著我國經濟的發展，高等級公路的快速修建和GPS技術應用研究的逐步深入，其在道路工程中的應用也會更加廣泛和深入，并發揮更大的作用。 GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括： 車輛跟蹤 利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上；還可實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤。利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。
提供出行路線規劃和導航 提供出行路線規劃是汽車導航系統的一項重要輔助功能，它包括自動線路規劃和人工線路設計。自動線路規劃是由駕駛者確定起點和目的地，由計算機軟件按要求自動設計*行駛路線，包括zui快的路線、zui簡單的路線、通過高速公路路段次數zui少的路線等的計算。人工線路設計是由駕駛者根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等，自動建立線路庫。線路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。
信息查詢 為用戶提供主要物標，如旅游景點、賓館、醫院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上根據需要進行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖象的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監測中心可以利用監測控制臺對區域內的任意目標所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。
