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早在苏联1957年发射第一颗人造地球卫星时，美国霍普金斯大学的研究人员就在监听卫星发射的无线电信号时发现，在卫星通过其视野的时间内，所接收信号的多普勒频移曲线与卫星轨道有一一对应的关系。这意味着固定于地面的接收站，只要获得卫星的多普勒频移曲线，就可确定卫星的轨道。反之，若卫星运行轨道是已知的，那么根据接收站测到的多普勒频移曲线，便能确定接收站的地面位置。于是卫星定位成为可能，而连续的定位能实现导航，这就是现代卫星导航定位系统的技术由来。
最初卫星导航技术是从军事应用发展起来的，直接服务于美苏两国的军事争霸，夺取军事优势。但该系统发展到今天，也渗透到我们生活的点点滴滴中，成为日常生活必备的工具，形成了巨大的经济产业。美国为了让其它国家放弃发展这种战略性技术，从20世纪90年代初将GPS系统投入民用，对全世界免费开放，甚至外军都可以使用美国的GPS，为此垄断市场多年。特别是GPS设备的销售量与日俱僧，每年有数百亿美元的产值，并以25%至30%的速度逐年增长。它为美国创造巨大收益的同时，也成为其政治渗透、军事干预和经济垄断的工具，其本身已经超出技术范畴，成为国家安全、经济竞赛的重要工具。
卫星导航系统的应用
导航与交通运输管理2001年底，世界上最后一段海岸线基站即南美洲阿根廷沿海差分GPS基站投入使用，标志着全球航海导航实现了GPS化。航空导航GPS化技术上相对复杂。2003年底，美国建成了广域增强系统投入使用，标志着北美洲航路导航、终端导航、进近（机头对准跑道准备着陆那一刻）和飞机一级着陆GPs化基础设施完成。随后美国又建立了局域增强系统（LAAS），为三级着陆GPS化提供保障。在该系统支持下，军用和民用飞机从航路导航、终端导航、进近到零能见度自动着陆、跑道滑行等航行的五个阶段导航全面实现GPS化。卫星导航基本取代二战以来的陆基导航系统，成为海陆空主要导航手段，雷达和地面导航设施逐步退居次要地位。
卫星导航技术的应用实例在我们身边也比比皆是。手持卫星导航仪、装有GPS模块的手机、Ipad等小型电子产品，在旅游和汽车驾驶方面得到了广泛应用。驾驶员能从随车安装的GPS接收机上得知自己在地图上的位置，即使对行车地区的地理状况不熟悉，也不会迷失方向。特别是，个人车载卫星导航系统可以为个人选择最佳的行车路线和速度，缓解交通拥堵。另外，依靠GPS可以实现对车辆的合理调度。只要在车辆上安装GPS接收天线和接收器，并配有相应的小型无线电联系装置，车辆调度中心就可以随时掌握车辆的位置、方向、车况和速度等信息，完成多车辆的合理调度。目前许多城市已经安装了此类系统，实现对公交车辆和长途运输车辆的管理，大幅提高了交通运输效率。
此外，卫星导航可应用于航行的任何阶段，还可以应用于海洋捕捞、集装箱跟踪和海上事故搜救系统。卫星导航在铁路交通管理方面也有着广阔的用途，可用于车流管理、信号系统及列车控制等方面，避免包括高速动车在内的火车碰撞事故。
空间定位与测量在普通测量或大地测量中，应用卫星进行定位的领域非常广泛。卫星技术加上合适的增强系统，甚至能帮助确定数千千米范围内河堤的弯曲变化形状。在精密测量方面，利用GPS系统进行测量的重大工程日益增多，比传统方法简单、快速、节省。这既有利于保持生态平衡，又减少了误差，保证了测量质量。因此，我国今后的地图测量都要使用GPS。在我国西安与南京铁路东秦岭特长隧道定线控制测量中，铁道部门利用GPS技术和成果，仅用4天、1.8个测量时数，就完成了整个测量，采集原始数据1.29万个，测量精度达60万分之一，比规范要求精度提高了近三倍。此外，卫星导航定位技术还应用于航天器的定位与对接。2002年，美国就开发了用于航天飞行器自动对接的GPS接收机（SGR）。它是一个具有24个信道的C/A码多天线接受机，被设计用来为低地轨道航天器定位、定时和确定轨道，在轨道中可在4分钟内冷启动，以10米的精确度定位。
战场感知与武器导引美国在第一次海湾战争中首次使用了全球卫星导航定位系统，之后对全球定位系统产生军事依赖。到阿富汗战争和第二次海湾战争时，美军使用精确制导导弹和炸弹的比例比第一次海湾战争增加了近100倍，全部或部分依靠GPS卫星导航定位系统进行目标引导。其中，“联合直接攻击弹药”在距离目标30千米处投下，命中精度达到10米。这种炸弹造价仅为1.8万美元，正在逐渐取代易受天气影响的激光制导及视频制导武器，确立了其“全天候武器”的地位。
在步兵作战中，GPS也成了标准军事装备中不可或缺的组成部分。目前在多山的阿富汗执行任务的联军士兵需要GPS比对地图作战，战场上各战术单位的排兵布阵、态势变化和诸兵种合成，结合战场电视系统等等都需要GPS，做到了从前线到统帅部的“透明化”，极大地掌握了战场主动权。
俄罗斯方面，2001年，时任俄军参谋总长的柯瓦什宁将军下令，为部队所有连级和排级以上的指挥人员配备卫星导航设备。2005年6月，俄罗斯联邦政府再次决定在所有军用和民用航天器、飞机和舰艇、运输重要危险物资的汽车和火车上装备俄罗斯全球卫星导航系统（GLONASS）或者与美国GPS兼容的接收机。目前部队已经装备了信息导航系统和地理测量系统，大大减轻了专用物资运送监控及化学和生物地形侦察的任务量。部队各级指挥员可实时指挥自己的部队。但由于俄GLONASS系统状态不佳，导致2008年俄军进入格鲁吉亚后严重“失明”，一度处于被动挨打的境地。
灾害监测与救援目前，许多国家都在探索卫星导航系统在灾害监测和救援方面的应用，我国在这方面也卓有成效。在汶川和玉树地震救援期间，无论是“北斗”还是GPS都曾发挥了重要作用。最近，为加快提高灾害紧急救援能力，要研究通过现代化的卫星遥感、卫星通信和“北斗”导航技术，建立全国卫星灾害监测、预警和应急通信与导航定位网络系统，通过北斗导航系统应用进行煤矿瓦斯检测保障安全生产。此外，“北斗”导航系统终端成功参与了“数字黄河”工程的“小花间”水情遥测系统的水文数据传输，显示了其“抗雨衰、容量大、时效强、功耗低”的优势特点。“北斗”导航系统已于2004年初装备森警部队使用，实施防火指挥调度。 卫星导航系统门派
进入新世纪后，掀起了新一轮的自主或联合发展卫星导航系统的热潮，除美国、俄罗斯外，中国、日本、印度也在追求发展独立的卫星定位技术，与此同时，以色列、乌克兰等国纷纷与欧盟签约加入“伽利略”计划，对卫星定位技术的渴求显而易见。
俄罗斯：实用可靠的GLONASS俄罗斯单独研发，直到1995年末1996年初GLONASS才真正实现了完整星座的部署，卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间。由于资金问题，GLONASS系统一直处于降效运行状态。GLONASS与GPS有许多不同之处。从两者整体表现而言，美军GPS的P码精度优于俄国的同类码，水平和垂直误差仅在正负16米之间，但其开放给民间使用的GPS频率从导航精度和可靠性来说，并不比俄国的高。相反，在精度方面，由于操纵GLONASS系统的俄罗斯航天兵没有在导航信号中加入杂波，精度是美国GPS的3倍。在使用的可靠性上，GLONASS的频带较宽，可以不用升级硬件就和欧盟的WAAS、WAGE、ECNOS等地面辅助导航系统共融；另外，GLONASS卫星的轨道倾角高出美国系统10°左右，因此在南北两极，GLONASS信号明显优于GPS。此外，GPS每颗卫星信号频率和调制方式相同，不同卫星信号靠不同伪码区分，从卫星反馈到地面的GPS信号又很弱，对方采取哪种干扰都会使地面GPS接收机无法正常工作，严重影响定位精度。而GLONASS系统的卫星靠频率不同来区分，能有效防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，具有较强的抗干扰能力。
欧洲：兼收并蓄的“伽利略”为摆脱对美国GPS系统的依赖，欧空局和欧盟于1999年合作启动了“伽利略”项目。“伽利略”系统由30颗卫星组成，卫星采用中等地球轨道，均匀地分布在高度约为2.3万千米的3个轨道面上，系统包括27颗工作星，另加3颗备份卫星，可以提供定位精度为1米的民用信号。2005年12月28日，首颗试验卫星Glove—A发射成功，成为“伽利略”系统建设的里程碑。以后又发射了第二颗试验卫星Glove—B。作为“伽利略”系统最早的非欧洲合作伙伴国，中国已开始承担该系统IVO阶段的11个项目，涉及空间段、地面段和应用段的工作任务，并将在未来参与卫星的制造，提供激光反射器、搜索救援组件和其它部件。此外，俄罗斯、巴西、以色列、乌克兰、韩国、印度等国家都参与了“伽利略”计划。据称，覆盖面积将是美国GPS系统的两倍，定位精度比美国GPS系统高出10倍。但“伽利略”系统的发展前景可能会很曲折，因为不但美国曾极力反对和阻挠，欧洲内部的意见也一度分歧严重。虽然目前欧洲内部部分达成共识，但毕竟是多国联合开发，涉及的很多利益影响到该系统的发展。
日本：适应海岛的“准天顶”（QZSS）日本正致力于由3颗卫星组成的“准天顶卫星系统”（QZSS）建设。首颗QZSS卫星“指路”已经完成试验发射，每天覆盖日本8小时。日本宇宙开发战略局计划在2012年内再发射两颗导航卫星，完成对日本的24小时覆盖。
2002年日本政府就开始酝酿建立用于精确制导的全球卫星定位系统，即日本版GPS——“准天顶”。从日本本土上看，无论任何时候都会有一颗卫星停留在靠近天空顶点的地方，因此该系统被称为“准天顶”卫星系统。这使得在大楼林立的城市中心以及山谷地带的用户能够通过这颗不会被遮挡的卫星来“增强”GPS在恶劣环境下的定位能力。根据设计，该系统由3颗导航卫星和1颗定位精度达0.25米的S波段通信卫星组成。它们在距地面约3.6万千米的圆形轨道上以每天绕地球一周的速度运行。然而，与地球同步卫星不同的是，3颗卫星各自有不同的轨道，都与地球赤道所在平面成45°夹角。
“准天顶”卫星发射与GPS同样的导航信号，这使得用户可以将其当作增加的GPS卫星来使用。同时，增加了一个增强信号为日本国内用户提供更高质量的定位服务，还增加了一个试验用信号。据日本海上保安厅宣称，“准天顶”系统一旦与美国全球定位系统（GPS）的24颗卫星并用，定位精度可提高到0.1米。而且，该系统再增加几颗卫星就可扩展成独立的区域导航系统。从原理上来讲，通过将准天顶与静止卫星结合在一起，6颗以上的卫星即可构筑实用的区域三维空间卫星定位系统。
印度：暗藏野心的“区域导航系统”（IRNSS）印度不仅正式加入了GLONASS和“伽利略”，还将在今后几年内建造独立的卫星定位系统，该系统完成后可以覆盖印度全国及南亚整个区域。印度有两个导航计划。一个是天基增强的GPS系统Gagan，以GPS为辅助的静地轨道增强导航，由印度太空研究组织与美国重要的国防公司雷锡恩一起开发，雷锡恩公司正为该系统提供地面终端，该计划将发射一个地球同步卫星系统，以提高印度机场与空中GPS信号的精度。另一个是2006年印度宣布的印度区域导航卫星系统（IRNSS），与美国的全球定位系统（GPS）类似，可覆盖印度海洋地区，提供的定位精度大约为10米，使用7颗卫星，其中3颗在静地转移轨道，4颗在非静地轨道。
最初卫星导航技术是从军事应用发展起来的，直接服务于美苏两国的军事争霸，夺取军事优势。但该系统发展到今天，也渗透到我们生活的点点滴滴中，成为日常生活必备的工具，形成了巨大的经济产业。美国为了让其它国家放弃发展这种战略性技术，从20世纪90年代初将GPS系统投入民用，对全世界免费开放，甚至外军都可以使用美国的GPS，为此垄断市场多年。特别是GPS设备的销售量与日俱僧，每年有数百亿美元的产值，并以25%至30%的速度逐年增长。它为美国创造巨大收益的同时，也成为其政治渗透、军事干预和经济垄断的工具，其本身已经超出技术范畴，成为国家安全、经济竞赛的重要工具。
卫星导航系统的应用
导航与交通运输管理2001年底，世界上最后一段海岸线基站即南美洲阿根廷沿海差分GPS基站投入使用，标志着全球航海导航实现了GPS化。航空导航GPS化技术上相对复杂。2003年底，美国建成了广域增强系统投入使用，标志着北美洲航路导航、终端导航、进近（机头对准跑道准备着陆那一刻）和飞机一级着陆GPs化基础设施完成。随后美国又建立了局域增强系统（LAAS），为三级着陆GPS化提供保障。在该系统支持下，军用和民用飞机从航路导航、终端导航、进近到零能见度自动着陆、跑道滑行等航行的五个阶段导航全面实现GPS化。卫星导航基本取代二战以来的陆基导航系统，成为海陆空主要导航手段，雷达和地面导航设施逐步退居次要地位。
卫星导航技术的应用实例在我们身边也比比皆是。手持卫星导航仪、装有GPS模块的手机、Ipad等小型电子产品，在旅游和汽车驾驶方面得到了广泛应用。驾驶员能从随车安装的GPS接收机上得知自己在地图上的位置，即使对行车地区的地理状况不熟悉，也不会迷失方向。特别是，个人车载卫星导航系统可以为个人选择最佳的行车路线和速度，缓解交通拥堵。另外，依靠GPS可以实现对车辆的合理调度。只要在车辆上安装GPS接收天线和接收器，并配有相应的小型无线电联系装置，车辆调度中心就可以随时掌握车辆的位置、方向、车况和速度等信息，完成多车辆的合理调度。目前许多城市已经安装了此类系统，实现对公交车辆和长途运输车辆的管理，大幅提高了交通运输效率。
此外，卫星导航可应用于航行的任何阶段，还可以应用于海洋捕捞、集装箱跟踪和海上事故搜救系统。卫星导航在铁路交通管理方面也有着广阔的用途，可用于车流管理、信号系统及列车控制等方面，避免包括高速动车在内的火车碰撞事故。
空间定位与测量在普通测量或大地测量中，应用卫星进行定位的领域非常广泛。卫星技术加上合适的增强系统，甚至能帮助确定数千千米范围内河堤的弯曲变化形状。在精密测量方面，利用GPS系统进行测量的重大工程日益增多，比传统方法简单、快速、节省。这既有利于保持生态平衡，又减少了误差，保证了测量质量。因此，我国今后的地图测量都要使用GPS。在我国西安与南京铁路东秦岭特长隧道定线控制测量中，铁道部门利用GPS技术和成果，仅用4天、1.8个测量时数，就完成了整个测量，采集原始数据1.29万个，测量精度达60万分之一，比规范要求精度提高了近三倍。此外，卫星导航定位技术还应用于航天器的定位与对接。2002年，美国就开发了用于航天飞行器自动对接的GPS接收机（SGR）。它是一个具有24个信道的C/A码多天线接受机，被设计用来为低地轨道航天器定位、定时和确定轨道，在轨道中可在4分钟内冷启动，以10米的精确度定位。
战场感知与武器导引美国在第一次海湾战争中首次使用了全球卫星导航定位系统，之后对全球定位系统产生军事依赖。到阿富汗战争和第二次海湾战争时，美军使用精确制导导弹和炸弹的比例比第一次海湾战争增加了近100倍，全部或部分依靠GPS卫星导航定位系统进行目标引导。其中，“联合直接攻击弹药”在距离目标30千米处投下，命中精度达到10米。这种炸弹造价仅为1.8万美元，正在逐渐取代易受天气影响的激光制导及视频制导武器，确立了其“全天候武器”的地位。
在步兵作战中，GPS也成了标准军事装备中不可或缺的组成部分。目前在多山的阿富汗执行任务的联军士兵需要GPS比对地图作战，战场上各战术单位的排兵布阵、态势变化和诸兵种合成，结合战场电视系统等等都需要GPS，做到了从前线到统帅部的“透明化”，极大地掌握了战场主动权。
俄罗斯方面，2001年，时任俄军参谋总长的柯瓦什宁将军下令，为部队所有连级和排级以上的指挥人员配备卫星导航设备。2005年6月，俄罗斯联邦政府再次决定在所有军用和民用航天器、飞机和舰艇、运输重要危险物资的汽车和火车上装备俄罗斯全球卫星导航系统（GLONASS）或者与美国GPS兼容的接收机。目前部队已经装备了信息导航系统和地理测量系统，大大减轻了专用物资运送监控及化学和生物地形侦察的任务量。部队各级指挥员可实时指挥自己的部队。但由于俄GLONASS系统状态不佳，导致2008年俄军进入格鲁吉亚后严重“失明”，一度处于被动挨打的境地。
灾害监测与救援目前，许多国家都在探索卫星导航系统在灾害监测和救援方面的应用，我国在这方面也卓有成效。在汶川和玉树地震救援期间，无论是“北斗”还是GPS都曾发挥了重要作用。最近，为加快提高灾害紧急救援能力，要研究通过现代化的卫星遥感、卫星通信和“北斗”导航技术，建立全国卫星灾害监测、预警和应急通信与导航定位网络系统，通过北斗导航系统应用进行煤矿瓦斯检测保障安全生产。此外，“北斗”导航系统终端成功参与了“数字黄河”工程的“小花间”水情遥测系统的水文数据传输，显示了其“抗雨衰、容量大、时效强、功耗低”的优势特点。“北斗”导航系统已于2004年初装备森警部队使用，实施防火指挥调度。 卫星导航系统门派
进入新世纪后，掀起了新一轮的自主或联合发展卫星导航系统的热潮，除美国、俄罗斯外，中国、日本、印度也在追求发展独立的卫星定位技术，与此同时，以色列、乌克兰等国纷纷与欧盟签约加入“伽利略”计划，对卫星定位技术的渴求显而易见。
俄罗斯：实用可靠的GLONASS俄罗斯单独研发，直到1995年末1996年初GLONASS才真正实现了完整星座的部署，卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间。由于资金问题，GLONASS系统一直处于降效运行状态。GLONASS与GPS有许多不同之处。从两者整体表现而言，美军GPS的P码精度优于俄国的同类码，水平和垂直误差仅在正负16米之间，但其开放给民间使用的GPS频率从导航精度和可靠性来说，并不比俄国的高。相反，在精度方面，由于操纵GLONASS系统的俄罗斯航天兵没有在导航信号中加入杂波，精度是美国GPS的3倍。在使用的可靠性上，GLONASS的频带较宽，可以不用升级硬件就和欧盟的WAAS、WAGE、ECNOS等地面辅助导航系统共融；另外，GLONASS卫星的轨道倾角高出美国系统10°左右，因此在南北两极，GLONASS信号明显优于GPS。此外，GPS每颗卫星信号频率和调制方式相同，不同卫星信号靠不同伪码区分，从卫星反馈到地面的GPS信号又很弱，对方采取哪种干扰都会使地面GPS接收机无法正常工作，严重影响定位精度。而GLONASS系统的卫星靠频率不同来区分，能有效防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，具有较强的抗干扰能力。
欧洲：兼收并蓄的“伽利略”为摆脱对美国GPS系统的依赖，欧空局和欧盟于1999年合作启动了“伽利略”项目。“伽利略”系统由30颗卫星组成，卫星采用中等地球轨道，均匀地分布在高度约为2.3万千米的3个轨道面上，系统包括27颗工作星，另加3颗备份卫星，可以提供定位精度为1米的民用信号。2005年12月28日，首颗试验卫星Glove—A发射成功，成为“伽利略”系统建设的里程碑。以后又发射了第二颗试验卫星Glove—B。作为“伽利略”系统最早的非欧洲合作伙伴国，中国已开始承担该系统IVO阶段的11个项目，涉及空间段、地面段和应用段的工作任务，并将在未来参与卫星的制造，提供激光反射器、搜索救援组件和其它部件。此外，俄罗斯、巴西、以色列、乌克兰、韩国、印度等国家都参与了“伽利略”计划。据称，覆盖面积将是美国GPS系统的两倍，定位精度比美国GPS系统高出10倍。但“伽利略”系统的发展前景可能会很曲折，因为不但美国曾极力反对和阻挠，欧洲内部的意见也一度分歧严重。虽然目前欧洲内部部分达成共识，但毕竟是多国联合开发，涉及的很多利益影响到该系统的发展。
日本：适应海岛的“准天顶”（QZSS）日本正致力于由3颗卫星组成的“准天顶卫星系统”（QZSS）建设。首颗QZSS卫星“指路”已经完成试验发射，每天覆盖日本8小时。日本宇宙开发战略局计划在2012年内再发射两颗导航卫星，完成对日本的24小时覆盖。
2002年日本政府就开始酝酿建立用于精确制导的全球卫星定位系统，即日本版GPS——“准天顶”。从日本本土上看，无论任何时候都会有一颗卫星停留在靠近天空顶点的地方，因此该系统被称为“准天顶”卫星系统。这使得在大楼林立的城市中心以及山谷地带的用户能够通过这颗不会被遮挡的卫星来“增强”GPS在恶劣环境下的定位能力。根据设计，该系统由3颗导航卫星和1颗定位精度达0.25米的S波段通信卫星组成。它们在距地面约3.6万千米的圆形轨道上以每天绕地球一周的速度运行。然而，与地球同步卫星不同的是，3颗卫星各自有不同的轨道，都与地球赤道所在平面成45°夹角。
“准天顶”卫星发射与GPS同样的导航信号，这使得用户可以将其当作增加的GPS卫星来使用。同时，增加了一个增强信号为日本国内用户提供更高质量的定位服务，还增加了一个试验用信号。据日本海上保安厅宣称，“准天顶”系统一旦与美国全球定位系统（GPS）的24颗卫星并用，定位精度可提高到0.1米。而且，该系统再增加几颗卫星就可扩展成独立的区域导航系统。从原理上来讲，通过将准天顶与静止卫星结合在一起，6颗以上的卫星即可构筑实用的区域三维空间卫星定位系统。
印度：暗藏野心的“区域导航系统”（IRNSS）印度不仅正式加入了GLONASS和“伽利略”，还将在今后几年内建造独立的卫星定位系统，该系统完成后可以覆盖印度全国及南亚整个区域。印度有两个导航计划。一个是天基增强的GPS系统Gagan，以GPS为辅助的静地轨道增强导航，由印度太空研究组织与美国重要的国防公司雷锡恩一起开发，雷锡恩公司正为该系统提供地面终端，该计划将发射一个地球同步卫星系统，以提高印度机场与空中GPS信号的精度。另一个是2006年印度宣布的印度区域导航卫星系统（IRNSS），与美国的全球定位系统（GPS）类似，可覆盖印度海洋地区，提供的定位精度大约为10米，使用7颗卫星，其中3颗在静地转移轨道，4颗在非静地轨道。