在衛星導航系統出現之前，遠程導航與定位主要用無線電進行，其中包括羅蘭－C系統、Om ega（奧米茄）系統、多卜勒系統等，這些系統精度都不高。
1958年，美國開始研制第一代衛星定位裝置子午儀系統（T ran s it）。1964年，子午儀系統投入使用。該系統只有5－6顆衛星，不能從地面站進行連續的觀測和控制，因而無法提供連續的實時三維導航，精度也不高。
為滿足軍事部門和民用部門對連續、實時、三維導航的要求，1973年，美國國防部制定了GPS計劃。該計劃分三個階段：
第一階段為方案論證和初步設計階段。從1973年到1979年，發射了4顆試驗衛星，研制了地面接收設備。
第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，陸續發射了7顆試驗衛星。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設計標準。
第三階段為實用組網階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，1993年底實用的GPS網正式建成。
GPS使用24顆高度約兩萬公里的衛星，分布在六個軌道面上（每軌道面4顆）。這樣的分布使得用戶在全球任何地方、任何時間都可觀測到四顆以上的衛星，并接收衛星信號，從而實現精確、連續、實時的定位導航。
由于每一顆衛星都有使用壽命，因此，GPS運行之后，美國仍在不間斷發射新星。到目前為止，GPS至少已經發射了55顆衛星。這種連續的發射不但保證了GPS維持工作狀態，還使得GPS的功能得到持續改進。目前，美國正在實施新的GPS現代化計劃，這個計劃完成之后，GPS系統的功能將變得更加強大，處于遙遙領先的地位。
GPS發射的信號分為兩種：軍用的和民用的，其中軍用信號專供美國軍方使用，民用信號免費開放給全球用戶使用。一般而言，民用信號較軍用信號的精度要差，而且，美國軍方隨時可以對特定區域的信號進行調整，使其誤差變大，甚至關閉特定區域的信號，讓GPS暫時失靈。
在國際軍火市場，GPS也擁有特殊的地位，不少國家對外出口的精確制導武器，是基于GPS導航系統開發的。
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