全球定位系统（以下简称GPS）包括三大部分，它们分别是空间卫星星座、地面监控系统和用户信号接受机。
GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗轨道备用卫星组成。这24颗卫星均匀地分布在6个轨道平面内，相邻两个轨道平面的夹角是60°。位于地平线上的卫星颗数随时间和地点的变化而变化。不过，对于地面观测者来说，最少可见到4颗，因为要解算观测站点的三维坐标，必须观测到4颗以上GPS卫星。每颗GPS卫星的重量是1 500千克，设计寿命是7.5年，上面装有无线收发两用机、铯原子钟、计算机、太阳能翼等设备。在GPS系统中，GPS卫星主要有三方面作用：1．用19厘米和24厘米两个波长的无线载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号；2．在卫星飞跃注入站上空时，接受由地面注入站用10厘米波长发送的导航电文和其他有关信息，然后，通过GPS信号电路，适时地发送给广大用户；3．接受地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟。
地面监控系统一般由主控站、注入站和监测站组成。它的作用一方面是监测和控制卫星上各种设备的工作状况和卫星的轨道运行状况，然后向卫星发送运行参数和轨道参数，确定卫星的位置；另一方面就是监测各颗卫星的时间，保证各颗卫星处于同一时间标准──GPS时间系统。
GPS信号接受机由硬件、软件和GPS数据的后处理软件包三部分组成。它能够跟踪卫星运动，对接受的GPS信号进行变换、放大和处理，测算GPS信号从卫星到接受天线之间的传播时间，解译出导航电文，适时地算出用户所在的三维位置，甚至三维速度和时间。