グローバル・ポジショニング・システム

概要

アメリカ合衆国が軍事用に打ち上げた約30個のGPS衛星のうち、上空にある数個の衛星からの信号をGPS受信機で受け取り、受信者が自身の現在位置を知るシステムである。
元来は軍事用として開発されていたが、大韓航空機撃墜事件の発生後、運用が開始されれば民間機の安全な航行のために非軍事的な用途（民生的用途）でも使えるよう開放する事がレーガン大統領により表明された。その後、民生運用に足る精度を満たした「初期運用宣言」は1993年に、軍事運用可能な精度を満たした「完全運用宣言」は1995年に成された。
GPSは地上局を利用するロラン(LORAN)-Cと異なり、受信機の上部を遮られない限り、地形の影響を受けて受信不能に陥る事が少ない。
GPS衛星からの信号には、衛星に搭載された原子時計からの時刻のデータ、衛星の天体暦（軌道）の情報などが含まれている。GPS衛星からの電波を受信し、その発信時刻を測定し、発信と受信との時刻差に、電波の伝播速度（光速）を掛けることによって、その衛星からの距離がわかる。
もしもGPS受信機に搭載されている時計の誤差が100万分の1秒あったとしたら、距離の誤差は300mにも及んでしまう。そこで、多くの受信機は4つ以上のGPS衛星からの電波を受信することで現在時刻を頻繁に校正し、正確な受信時刻と受信機座標（3次元空間上の点）とを測位計算により同時に求める。
GPS衛星は約20,000kmの高度を一周約12時間で動く準同期衛星である（静止衛星ではない）。いくつかの軌道上に打ち上げられた30個ほどの衛星コンステレーションで地球上の全域をカバーできる。また中地球軌道なので信号の送信電力としても有利であり、ある地域からみても刻々と配置が変化するため、全地球上で誤差を平均化できる（地域によってはカバーする衛星の個数が常に少ない場合もある）。

SS変調による測距

GPS衛星からの情報を変調する方式であるSS（spread spectrum）変調方式（CDMA：code division multiple access方式などともよばれる）は、人工的に作った（真の乱数と区別が付かない）コードである擬似雑音系列に送信データを掛けて送信信号を生成する。
このため、FMやAM変調などに比べて広いバンド幅で低電力で送信でき、秘話性（擬似雑音系列がわからなければデータを復調できない）や秘匿性（白色雑音と区別がつかないため送信していること自体がわからない）、同一バンドを異なる擬似雑音系列で多重利用できることなどの特徴がある。
擬似雑音系列の開始位置の時刻を定めておけば、復調時に精度よく送出時刻を知ることができることも特徴のひとつで、測距の基礎となっている。
GPSではこれらの特徴を活かして測位とデータ（天体暦（軌道）の情報などが含まれる）の送信を同時に行っている。
GPS衛星からのL1電波（1.57542GHz）には公表されているC/Aコードを擬似雑音系列に用いた信号と、公表されていない擬似雑音系列であるP（Y）コードの2種類の信号が載せられている。P（Y）コードは軍事目的を想定しており、系列の生成多項式の次数が大きい（擬似雑音系列が一巡するのに長時間かかる）ため、精度は非常に高く（16cm程度）、ミサイルや誘導爆弾の誘導に用いられている。
民間利用が許されている暗号化されていないC/Aコードのデータを用いると、95%以上の確率で正確な緯度経度から10m以内の座標が得られる程度の精度となる。これは短時間での精度であり、長期間受信し続けることにより精密な測量も可能である。

精度

GPS受信機の測位精度には、原理的な誤差による要因・人為的要因などさまざまな要因がある。ここではその他の不具合も含め列挙する。
下記のうち誤差要因については、GPS受信機である程度推定し表示することができる。GPS受信機がある円内にいる確率が50%以上であるところの円を、CEP（Circular Error Probability）とよぶ。地図を表示する場合は、この円も同時に表示し利用者への参考としているものが多い。
また、基本的にGPSでの測位は平面座標に比べて高度の計算精度に誤差が大きい。

電波伝播経路の特性

GPS衛星からGPS受信機まで電波が達する経路では、電離圏や対流圏での電波特性の変化により、若干の電波伝播速度の遅延が生じる場合がある。これによって、計算で定めたはずの空間上の一点の信頼性が損なわれる。一般的に受信機からみてGPS衛星が低仰角の場合、この誤差は増加する傾向がある。これは大気中を電波が伝播するときの遅延による影響が、高仰角（薄い大気を通過する）よりも低仰角（厚い大気を通過する）で大きいからである。またそもそも低仰角衛星からの信号は減衰が大きい。
このための補正手段として、正確な時計をもち座標のわかっている固定局を設置し、GPS受信データから計算した位置と固定局の位置の差から、精度を上げるなどの仕組み（ディファレンシャルGPS、Differential GPS、DGPS）も確立されている。DGPSの補正信号は、かつてFM放送の利用されていない帯域で送信するシステム（JFN系列の放送局で実施）があり、カーナビなどでの利用には有用であった（1997年5月〜2008年3月）。また、WAASやMSAS（MTSATを利用した日本の運用）では、静止軌道の衛星からDGPSの補正信号を各受信機に送信している（WAAS/MSAS静止衛星自体もGPS衛星同様、測位にも使われる）。
このほか、ビル街や谷山ではマルチパス（ひとつの衛星からひとつの受信機までの電波経路が反射によって多数存在すること。テレビのゴースト現象同様）により、信号の時間差が生じたりS/N比が低下し、精度が落ちる。

受信可能な衛星の個数・配置による影響

通常日本（本州）では、理想的に空がひらけている場合、受信可能な衛星は6〜10個程度である。位置の計算に最低必要な4個より多い衛星がみえている場合は、複数の衛星からの情報で測位精度を向上させることができる。それぞれの衛星からの信号強度（S/N比）を観測したりDGPS情報から衛星ごとの信頼度を与え、また4つ組みの取り方をなるべく計算誤差が大きく出ないように取ったり、さらに複数の測位結果の信頼度が低いものを棄却・平均化するなどの方法がとられる。
受信可能な衛星の個数・配置により、電波伝播の誤差が大きく利いてくる場合がある。原理での三脚での喩えを用いると、ある程度伸び縮みする三脚の頭が動く範囲（推定誤差範囲）は、三脚の脚の開き具合によって異なる。計算に用いる衛星のみかけの位置が接近していると、計算に用いる推定誤差が大きくなる（脚を閉じた三脚ではぐらつきが大きい）。また計算に用いる衛星が一直線に並んでいたりする場合は、ある方向への信頼度が大きく低下する（三脚の脚が縦に並んでいると横方向にぐらつきが大きい）。

補助手段による精度の向上

GPSは原理的には最低4つの人工衛星が見えていることが必要であるが、空が開けていない場合などは、補助手段で精度を向上させることも可能である。
まず、GPS受信機内部の時計が正確な時刻に校正された後の一定時間は、時刻情報は内部の時計を用いて3つの衛星で3次元の位置を知ることができる（#原理参照）。しかし、もともとその時計が持っている誤差のため、これも数分で信頼できない時刻になってしまう。
また、地球の形が分かっており、地表（あるいは一定の高度）を移動していると考えられる場合、さらに1つの衛星からの距離を省略しても位置は求められる。地球の形（平均海面）は球体ではなく赤道付近が膨らんだ回転楕円体（扁球）であることは知られているが、これをよく近似した3次元曲面（WGS84など）を多くのGPS受信機がデータとして持っている。
さらに受信機のドップラーシフトを観測すると、C/A信号の1ビット送信時間未満の距離の観測もできる。衛星と受信機の距離が接近または乖離している場合、ドップラー効果により受信周波数の上昇または低下（これは信号の位相変化として観測される）がおきる。これを用いれば、受信機が等速直線運動しかしていないか、それ以外の方向に動いたかも推定できる（1つないし2つの衛星からの信号でもある程度の位置は推定できる）。なお長時間の位相観測によりC/A信号の精度限界以上に精度を上げる方法は、測地用のGPS受信機などでも用いられている。
またカーナビやスマートフォンなどでは、GPSで定期的に位置を決定し、ジャイロ・加速度センサから得られる情報で、自律位置推定している物もある。この場合GPS信号を受信できない状態（トンネル内に入ったとき）も、ある程度の位置は分かる。航空機の慣性航法装置と同様であるが、精度は低いため、複雑な移動や時間経過によって位置の信頼性は落ちる。
現在高度の情報が要求される登山用のGPS受信機では、気圧高度計で高度方向の位置推定の補助手段としたり、磁気コンパスを併用するものもある。空間の (x, y, z) 方向の誤差は均等であるが、前述のようにGPS受信機の多くは地表に沿って動くことを想定しており、地表に沿った方向の位置推定の精度を上げる代わりに高度方向の位置推定を犠牲にしているためである。詳細な地形図情報とGPS信号を組み合わせて現在高度を求めるものもあるが、階層には対応できない。
モバイル機器に搭載のGPSでは、携帯電話の基地局の位置情報（精度数百m〜数km程度）を補助情報として用いることができる。このため初期捕捉を速くしたり、高速移動時に衛星を見失わないための補助手段とすることができる。他にネットワーク通信を利用して、位置演算やGPS情報等を補正し高速化を図っている。（補助GPS）
GIS情報を補助手段として用いる場合もある。カーナビでは地図を搭載しているため、道路情報と照らし合わせることで誤差を修正しているものもある（車は道路以外を走れない・水面を走れない、などという制約を利用している）。

測地系

GPS受信機に経緯度を直接入力してナビゲーションする場合、測地系を整合させる必要がある。（例えば、WGS84もしくは日本測地系を選択）

原子時計の遅れ

受信機側での信号処理には、さまざまな要因によるものが含まれるが、高速で運動するGPS衛星の運動による発振信号の時間の遅れと、地球の重力場による時間の遅れである。後者は、衛星軌道の擾乱や信号到達距離の湾曲、発振信号の時間の遅れなどを引き起こす。
地上の時計は、GPS衛星の時計よりわずかに遅れるので、GPS衛星の時計は、これを補正するため遅く進むように設計されている。この時間の遅れは相対論効果を考慮した計算結果と高い精度で一致しており、身近な相対性理論効果の実証の一つとして挙げられる。

GPS時刻

GPS時刻（GPSの基準時刻系）は1980年1月6日のUTC（TAI−19秒）を開始時刻（基準）とし、その後は、UTCのような閏秒調整は施されない。したがって、現在、GPS時刻はUTCから17秒進んでいる（2015年7月1日の修正後）。
このGPS時刻とUTCとの差はGPS信号の中に含まれているため、受信機ではこの差を補正してUTC時刻を出力することができる。このUTCとのオフセット信号は255（8ビット）の値まで持てるため現状の閏秒挿入のペースであれば2300年頃まで問題ないと考えられる。

安全保障輸出管理

対共産圏輸出統制委員会（ココム）規制の名残で高度18,000 m (59,000 ft)以上、速度1,900km/h以上では大陸間弾道ミサイルのような用途への搭載を防ぐために使用できない。
また、慣性航法装置を複合したGPS端末には規制がある。
近年では、ワッセナー・アレンジメントがココム規制を継承している。
ただし、専用チップを用いずFPGAやオープンソースのプログラムを用いる機器も製作・販売されており、これらの機器を使用することで規制を回避できる。例:Piksi

人為的に加えられた誤差とその解除

1990年から2000年までは、アメリカ軍の軍事上の理由（敵軍に利用されることを防止する）で、C/Aコードにおいて民間GPS向けのデータに対して、故意に誤差データを加える操作（Selective Availability、略称 SA）が行われ、精度が100m程度に落とされていた。
SAが加えられていた時から、既にGPSは民生用として有用であることが知られていたため、2000年5月2日4時5分（協定世界時）から、アメリカ合衆国大統領ビル・クリントンは「GPS技術を広く役立てて欲しい」という主旨で、これを解除した。競合技術であるガリレオ（EUが主体となって推進している）が提案された理由のひとつに、GPSのSAによる誤差により、民生用で精度が上がらないということがあるが、これに対して優位を保ち続け、イニシアチブを取るというアメリカ合衆国連邦政府の意図も含まれている。また民間GPS機器の軍事転用により、調達コストを抑える目的もあると見られている。SA解除以降は、民間GPSでもC/Aコードの技術的な限界までの精度が得られるようになっている。
2000年以降は、米国の政策上の必要に応じて、有事があった際など特定地域において精度低下の措置がとられる可能性があるとされていた。しかし、米国のジョージ・W・ブッシュ大統領と国防総省は2007年9月18日に、次世代GPS（GPS III）にはSA機能を搭載しない（正確には、「SAを持つ衛星を調達しない」）との大統領決定を発表した。したがって、この決定が将来覆されない限り、SAの操作は永久に実施されないこととなった。
多くの天文観測設備では天体追尾にGPSに同期させることで補正するクォーツ時計やルビジウム時計を用いている。このため、米国が秘密裏にSAを加えようとしても、少なくともSAが加えられたこと自体はエラーとして検出される。

1999年8月21日問題（週データのロールオーバー問題）

GPSの時計が桁溢れする日（1999年8月21日など）が1024週ごとにある。これは、GPS衛星に搭載されている時計の週の積算データが10ビットで管理されているため、GPS時計の周期開始日である1980年1月6日から1024週後の1999年8月21日（JSTでは1999年8月22日午前9:00）にリセットされて内部で0週に戻ってしまう仕様となっていたのを無視してカーナビゲーションシステムを製造したために、発生した問題である。当時、対応が迫られていた2000年問題と同根の問題であることもあり、こう呼ぶ。
日本国内において修正ミスが原因の不具合が、一部のカーナビゲーションシステムで生じた。

2019年4月7日問題

2度目にGPSの週の積算が0になるのは、基点から2048週間後の2019年4月6日23時59分42秒 (UTC)である(正時ではないのは閏秒の影響) 。翌7日、日本航空のボーイング787型機の日付表示にトラブルが発生し、確認のため1便が欠航、2便が遅延した。
10ビットのGPSで3度目に積算0となるのは2038年11月21日の予定である。
なお、更新されたGPSは内部処理で週数を13ビットで管理しており、2137年頃にあふれて0に戻る見込み（正確な日時は未定）。（2137年問題）。

携帯電話・スマートフォン用

2018年現在では、ほぼ全ての携帯電話やスマートフォンにGPSが搭載されている。この種の製品では、地図情報・GIS情報をサーバ側にもつことにより詳細な最新の地図を提供したり現在地周辺の付加サービスを実現している。また情報を送信できないGPSと送受信機である携帯電話を組み合わせ、セキュリティ（児童保護や徘徊老人対策、犯罪者の監視等）への応用も拡がっている。
GPSの測位情報を継続的に記録したトラッキング情報は、ランニング、登山、ツーリング等で活発に活用されている。
デジタルカメラでは、撮影記録と共に画像ファイルのExifフィールドに自動的に撮影地の緯度・経度・時刻などが記録されるものもあり、スマートフォンで撮影した画像も撮影地点を自動で記録しているものがある。
現在の携帯電話ではA-GPS（Assisted Global Positioning System）を利用してGPS信号を受信し難い場所でも携帯電話の基地局情報を参考として測位までの時間の短縮を行っているものが多い。GPSチップ・携帯電話搭載のプロセッサの能力が低かった時代は、GPS情報をホストサーバーに送り、緯度・経度・高度情報を携帯端末に送り返してもらうというシステムも存在した。
また、警察、消防へ緊急連絡をした場合、通報を受けた側から発信者へGPS情報の送信を促し、現在位置の早期発見に繋げている。

移動機器（車両等）据付型

民間企業や官公庁ではGPS機能用いて人員や車両配備の効率化を図る利用法が進められており、各国の官公庁にもGPSを用いた公務員管理を導入する動きがある。
その他、ノート型のPCやタブレット、携帯ゲーム機をカーナビとして使えるようにするGPSユニットとソフトも発売されている。なお単体のGPSユニットは、測位等はすべてユニット内で完結しており、NMEAなどの標準フォーマットで緯度・経度その他の情報を送り出すものが多い。PCやPDA本体ではこれを受信し、地図ソフトなどと組み合わせてカーナビ同様に使ったり、トラックの記録をすることができる。PCやPDAの接続も、かつてはシリアルポート接続やPCMCIA（PCカード）・CFカード規格が多かったが、現在はBluetoothで測位情報を本体に転送するものもある。

船舶

船舶にとってGPSは重要な航法支援設備である。航空機同様、陸から離れたら目印をもたない海上において、遭難・衝突や座礁を免れるために、精度の良い航法支援システムを利用することは重要であった。そもそもGPSはロラン-Cに取って代わるためにつくられたシステムである。

カーナビゲーションシステム

カーナビゲーションはGPSの実装において技術的に有利な応用である。自動車は安定した電源が供給でき、GPS用アンテナを良い位置に設置できる。携帯電話と比較して大型の装置が搭載できるため、詳細な地図情報を内蔵できる。
また、速度規制取り締まりやシートベルト着装取り締まり等を頻繁に行っている場所の緯度・経度をデータとして持ち、その近辺で警告を発する機器も存在する（レーダー探知機の項を参照）。

科学技術分野

科学技術分野では、もちろん国土の形状を明らかにしたり、cm単位で地球の動きを知り地震予知に役立てるなどの、いわばGPS本来の用途のほかに、トラッキングや時刻の高精度同期などにも利用されている。
大型の渡り鳥にGPS発信機を装着して、その渡りの過程を追跡することに利用されている。山階鳥類研究所は絶滅が危惧されているアホウドリの繁殖活動を行っており、その一環として伊豆諸島の鳥島で生まれたアホウドリを聟島へ移住させて繁殖地の拡大を図っているが、そのうちの7羽にGPS発信機を装着してその後の足取りを追跡した。その中の1羽がカムチャッカ半島、アリューシャン列島、アラスカ湾、カナダ西海岸を経由してアメリカ・カリフォルニア州のサンフランシスコ沖に辿り着いていることが人工衛星による追跡で判明し、現地での写真撮影によりその個体が確認された。アホウドリの2万km以上におよぶ渡りの経路の詳細がGPSの技術により明らかになった。また、同じく追跡が困難な海洋生物にも装着して研究に役立てている。
このほか、位置が既知の基地局で高精度にGPS測位を行い、その誤差情報からGPS電波伝播経路の大気の状態を知るGPS気象学なども実用化を目指して研究されている。

時刻の取得

GPS衛星搭載の原子時計からの時計情報も科学分野を中心に広く活用されている。GPSの時計情報はGPS衛星に搭載されている原子時計の精度とほぼ一致し、クォーツ時計の精度よりもはるかに高い。そのため、野外で正確な時刻を知る必要がある場合や、複数点で時計情報を高精度で一致させる（同期する）ために用いられる。GPS本来の目的である位置決定とは異なる利用法であるが、とくに地球科学や土木工学分野に大きな効果を与えている。地震を監視しその震源を高精度に決定するためには、広範囲に多数設置された地震計すべての時計を秒未満の精度で一致させ、かつ数ヶ月から数年間にわたりその状態を維持する必要がある。そのために従来はJJY信号を同時に記録し時刻を記録していたり、各地震計に原子時計を接続する必要があり、コスト負担が大きかった。しかしGPS受信機を接続することにより、GPS衛星からもたらされる高精度の時計情報を受信できるようになったため、すべての地震計を容易に時刻同期させることが可能となった。
コンピュータの時刻をネットワークで高精度に同期させるプロトコルであるNTPサーバでは、大元となる超高精度のサーバ（stratum 0）は従来、構築が容易ではなかったが、GPS受信機との接続により比較的容易にstratum 0サーバを構築できるようになった。

防犯

窃盗や誘拐等の特定の物や人物に対する犯罪を防止するために、GPSが活用されている。例えば、建設機械は高価な機械も少なくなく、開発途上国などで需要が高いため日本等において窃盗されることが多いが、メーカーがGPSで現在位置を報告する装置を一台ごとに組み込んだところ、窃盗された建機の位置が特定し犯人が検挙された事例が報道され、建機の窃盗が減っている。また、誘拐等の児童に対する犯罪が社会的関心が高まる中で、保護者が児童の位置を管理しそれらの犯罪を防止するためにGPS付の携帯端末が販売されており、一部の携帯端末（mamorino等）は警備会社と提携して、問題行動があれば保護者に代わりに即応できる体制のサービスも提供されている。近年は、GPS携帯端末を徘徊行動をする認知症を患った高齢者や、一人暮らしもしくは持病のある高齢の親に持たせて、何かあった場合に位置を確認して親類が保護したり、警備員が駆けつけるサービスを利用して保護している家庭もある。それ以外に重要なモノを管理するために活用したり、児童や高齢者同様成年男性や女性の居場所を探すために利用されている。しかし、これらの機能がストーカーの付きまとい行動に悪用されている事件も発生している。
性犯罪者の再犯を防止するための性犯罪者GPS監視が、アメリカ合衆国や、イギリス、フランスなど欧州の国々、韓国などで既に導入されており、日本でも導入の検討がなされているが、人権侵害という指摘もある。
2006年6月、警察庁は全国の警察に通達した運用要領の中で、GPSを使用した犯罪捜査実施状況を容疑者側に伝えず、捜査書類にも記載しないなどと明記し、秘密保持の徹底を求めていたことが報道された。この中で、GPSを仕様した捜査の具体的な実施状況については、文書管理を含めて秘密保持を徹底することとし、「容疑者の取り調べではGPSを用いたことを明らかにしない」 「捜査書類にはGPSの存在を推知させるような記載をしない 」「事件広報の際はGPSを使用した捜査を実施したことを公にしない 」ことを厳命していた。

軍事用途

勿論、本来の目的である軍事用途においてもGPSは活用されている。湾岸戦争やイラク戦争では、アメリカ軍の地上部隊はGPSのおかげで何の目印もない広大な砂漠での進軍を可能にした。誘導爆弾もGPSを利用したタイプ（JDAMや、M982 エクスカリバーなど）が登場し、安価でレーザーなどによる誘導操作が不要である反面、命中精度に劣る事や標的座標エラーによる誤爆の危険があるなどの問題点がある。

高周波信号の生成

従来水晶振動子を用いて生成していたPLLの基準信号をGPSの受信信号に置き換えることにより、PLLの要素機能をほぼそのまま流用しながら、GPS信号とほぼ同等の精度および安定性を持つ高周波信号の発振回路を作ることが出来る。このような回路はGPSDOと呼ばれ、基準信号であるGPS信号と同じく時刻および周波数基準に使用されたり、QRSS等の超狭帯域無線通信(おおむね数Hz以下)の信号生成に用いられる。
なお携帯電話（CDMA2000・WiMAX・TD-LTE）やPHSの基地局では、基地局間の同期にGPSタイミング基準信号（1PPS信号）を利用することが規格で定められている。

移動を想定しない利用

GPSは現在地を明確にする場合に用いられることが多いため、移動する機器に装着されているが、以下に示す例はその逆である。
・国土地理院による定点観測
　国土のあらゆる地点にGPS信号を定期的に発信する基地局を設置し、地形の変化を3次元的に詳細に観測することができる。2011年の東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）では1メートル以上の沈降や、5メートル以上の水平移動が観測されている。　

概要

GPSは、元来は米軍の軍用システムであり、米国政府の支配下にある。そのため、精度や可用性その他について、また他国や民間における利用に対して、種々の制限を受ける事が過去にもあり、また将来的にも有り得る。そのため、米国のシステム依存からの独立や、自身の利益に適合させる目的で、各国でも独自のシステムを保有、運用しようとする動きがみられる。
それでもGPSは、2010年台において世界中で最も普及している衛星航法システムであり、マルチGNSSを採用した利用者受信機でも、"GPS"が衛星測位システムの代名詞的に総称される場合もある。

GNSSとしての一般化

各国でもGPSと同様、類似したシステムを運用開始している事から、従来GPSが独占してきた分野および用語は、「全地球衛星測位システム、全地球衛星航法システム（GNSS：Global Navigation Satellite System）」として一般化される事となった。
また、全地球にかぎらず日本の準天頂衛星システム（QZSS）、インドのインド地域航法衛星システム（IRNSS）などの地球的地域限定のシステムも構築されており、これらは全地球型システムと組み合わせて使用する事を想定している。
2020年頃までには代表的なGNSS（GPS、GLONASS、ガリレオ、北斗/Compass）がいずれも全地球的運用開始が見込まれる事から、「マルチGNSS」対応の受信機も開発、利用されている。2015年前後のスマートフォンはGPS/GLONASSマルチ対応の物が多い。
なお以下に列挙する各国のGNSSのほかにも、ナイジェリア、トルコなどにも他の衛星ナビゲーションシステムの開発の動きがある。

中国

北斗1は、3機の衛星で構成される実験的な衛星測位システムで、中華人民共和国周辺でのみ使用される。北斗2は現在構築中で、完成時には35機の衛星で構成される「全地球測位システム」になる予定である。

ロシア連邦

旧ソ連は米国との対抗上、GPSと同様のGLONASS（グロナス）を構築しようとしたが必要な衛星を全て打上げる前にソ連が崩壊してしまい、予算の縮小から衛星打ち上げが頓挫した。ロシアになってから計画が再開され、2005年には再開後初の衛星を打ち上げ、2010年までに24基の衛星を打ち上げる予定とされる。2011年には全世界で測位可能となり、現在は測位精度を高めるためにGLONASSとGPSを併用する受信機が登場している（GLONASS#受信機も参照のこと）。

欧州連合

GPSを使用する上で米国に頼ることを嫌ったEUは独自のGalileo（ガリレオ）を計画、中華人民共和国も計画に参加している（後に離脱）。2005年にはロシアのソユーズロケットを用いて最初のジオベ衛星を打ち上げた。2016年末に全地球運用開始。

インド

IRNSSシステムは、7機の衛星と地上局から構成される。7機のうち3機の衛星は、それぞれ東経34度、83度、132度の静止軌道に配置される予定で。残り4機のうち2機（IRNSS-1A、IRNSS-1B）は軌道傾斜角29度を有する東経55度の静止軌道へ配置される。残り2機は軌道傾斜角29度を有する東経111度の軌道へ配置される予定。

日本

準天頂衛星システムQuasi-Zenith Satellite System（QZSS）は日本で構築された7機の衛星が交代で待機するシステムでGPSを補完する。 
2010年9月11日に技術実証のための準天頂衛星初号機みちびき（QZS-1）が打ち上げられた。その後2017年に2,3,4号機が打ち上げられ、2018年11月1日にサービスを開始した。
なお、2023年までに衛星を更に3機追加し、7機体制での運用を行うことが閣議決定されている。