グローバル・ポジショニング・システム
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)
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。
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。
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。受信機は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。受信機座標(3次元空間上の点)はこれらから求められる。
ただし多くのGPS受信機に搭載されている時計では精度が不足し、そのままでは受信時刻値は不正確となる。そこで、多くの受信機の測位計算では、4つ以上のGPS衛星からの電波を受信し、受信機座標に加え受信時刻も未知数とする形で求める。
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)。
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。
しかし、これらの機能がストーカー犯罪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電子監視が、アメリカ合衆国や、イギリス、フランスなどヨーロッパや大韓民国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、人権蹂躙という指摘もある。
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。
2023年5月10日、保釈された被告にGPS搭載端末を装着できる制度の新設を盛り込んだ改正刑事訴訟法が参議院本会議で可決、成立した。カルロス・ゴーン被告のレバノン逃亡事件を受けた措置で目的は海外逃亡防止に絞られており、実際の運用は限定的になる見込み。
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。
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。
GPS時刻では日時を、起点から○週○秒経過と、「週」と「秒」だけで表現する。この「週」データが10ビットで管理されているため、1023までしかカウントできず、1024週目は0に戻る。
そのため、0週目で経過秒数が0秒の場合、これが1980年1月6日なのか1999年8月22日なのか2019年4月7日なのかをGPSデータだけでは区別することができず、受信機側で適切に解釈しなければいけない。ソフトウェアの更新で対応されることもあるが、10年以上前の製品に対しては更新が提供されないことも多く、約20年前の日付に戻ってしまうことを回避する手段がない場合もある。
干渉測位方式。測量地点で、複数のアンテナを固定設置し、測位時間30分以下、誤差1cm以下が可能。
GPSの測位方法は、コード(搬送波の変調)に基づく方法(コード測位方式)と、搬送波の位相に基づく方法(搬送波測位方式)に分けられる。一般にはコード測位が用いられているが、精密測位には搬送波測位が用いられる。