グローバル・ポジショニング・システム
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。GPSの受信信号としては、時刻同期時に得られる1PPS信号を用いることが多い。
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。これらの用途では、GPS由来の高精度の周波数が、周波数やサブキャリアの正確な分割に不可欠となっている。
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。
国土地理院は、日本列島のあらゆる地点にGPSを定期的に受信する電子基準点を設置し、地殻の変化を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メートル以上の地盤沈降や、5メートル以上の水平移動が観測されている。
以下の言説は、すべて誤解である。
GPS衛星はGPS受信機(カーナビ等)に直接その受信機がいる座標値 (x, y, z) を教えている。
GPS衛星がカーナビのルートを作成している。
GPS衛星はGPS受信機の位置を逆探知できる。
GPS衛星とGPS受信機が相互に通信をしている。
GPS信号によって方位も決定している。(ただし、GPSコンパスを実装している製品を除く)
運送荷物の追跡システムは、荷物のどこかにGPS発信機が内蔵されている。販売者が追跡できる。
「GPS信号」とはGPS衛星が発している電波のことであり、受信機が発する信号は「GPS情報」である。
GPS衛星は、地球に向けて時報と発信元衛星の天体暦(軌道)情報を発しているのみの衛星である。GPS受信機はGPS衛星からの電波を受信して、GPS衛星それぞれとの距離を算出しているに過ぎない。
また、方位についてはGPSコンパスと呼ばれるような機能によって、ある程度離した二つ以上のアンテナによって受信したGPSの位相信号と、そのアンテナたちの相対的な位置関係から方位を算出することができる。しかし、その機能を実装していない多くの製品においては、ジャイロ機構や方位コンパスを使用していない場合、静止している受信機器の向いている方位を知ることはできない。なお、進行方向については移動しながら累積した複数の位置座標から、ある程度求める事が出来る。
GPS受信機は、基本的に送信機を保有していないため、位置情報をGPS衛星に通知するのは原理上そもそも不可能である。つまり、GPS受信機は受信するだけ、GPS衛星は送信するだけなのである。映画等で見られる「超小型GPS」と扱われるものは、その受信したGPS信号を何かしらの形で送信する機能まで有している必要があり、正確な位置を測位するには、上方から見やすい箇所に設置しなければならない。車両下部や梱包荷物内に取り付けたりすることは理想的ではなく、また建物内では窓等からのGPS信号を受信し、障害物の乱反射によって位置精度は大きく落ちてしまう。また、地下での測位はGPSだけでは不可能である。電波強度と衛星数の問題なので、受信機が小型高性能化しても解決できない。
日本の航空運送事業者の旅客機の機内では、GPS受信機の使用制限はない が、多くのGPS受信機は通信機器を併用しているため注意が必要である。
この誤解の元となった技術に、運輸業などの車両位置監視システムや、児童・徘徊老人のセキュリティシステムなどがあるが、これらではGPS受信機の位置情報を外部に通知するために、携帯電話回線等による別回線での通信を行っている。運輸される荷物にGPS受信器が装着されていることはなく、該当する荷物を搭載しているトラックの位置情報が提供されている。
2008年2月5日に岡山市で現金自動預け払い機(ATM)が盗まれた事件では、事件発生後約45分でGPSによって盗難ATMを発見するという成果を挙げている。この事例でも、機器に組み込まれた携帯電話モジュールで、警備会社への位置情報を通報をしていた。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。