GPS卫星导航系统是主要由空间段、控制段和用户段三大部分组成。全球卫星定位系统(CPS)由空间部分、地面监控系统和用户接收系统三部分组成。
1.空间部分。由24颗卫星均匀分布在6条轨道面上组成空间卫星网，其中有3颗备用工作卫星，每条轨道面与地球赤道面的交角是55°，轨道高度为20183公里左右，运行周期约为12小时(717.88分钟)，发射频率为1575.42兆赫 (L1波段)和1227.60兆赫(L2波段)。全球各地用户随时可见4颗以上的卫星，捕获星上发出的距离码，并计算出自己的位置。卫星上有准确的时钟，可同时用于定时和时间同步。
2.地面监控系统。地面监控系统由主控站、监测站、地面跟踪站组成。工作过程为：监测站负责接收卫星发播的信号，并将数据传送到主控站；主控站通过大型数据处理计算机，计算出每颗卫星的轨道和卫星改正值、卫星星历和钟差等；经过处理的数据由主控站传到地面跟踪站，每天发送给卫星一次。
3.用户接收系统。用户接收机的功能是接收卫星发播的信号，并据此求得距离观测量和导航电文，计算出接收机的位置及速度。
美国的第二代卫星导航系统是利用同时收到的四颗星的信号，得到所测目标的位置、速度及时间，而且同时可以有无限个用户使用，全天候地实现全球导航、定位和授时。现已被北美、欧洲、日本等国家和地区广泛应用于军事、航海、航空、公共交通等领域。
全球卫星定位系统（GPS）是美军70年代初在"子午仪卫星导航定位"技术上发展起来的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候优势的导航定位、定时、测速系统，由空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统三大子系统构成，已广泛应用于军事和民用等众多领域。在发达国家，GPS技术已经开始应用于交通运输和道路工程之中。当代我国在这方面的应用也已开始起步。
三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可利用GPS导航接收器进行导航。汽车导航系统是在GPS的基础上发展起来的一门新技术。它由GPS导航、自律导航、微处理器、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。
GPS导航是由GPS接收机接收GPS卫星信号（三颗以上），得到该点的经纬度坐标、速度、时间等信息。为提高汽车导航定位的精度，通常采用差分GPS技术。当汽车行驶到地下隧道、高层楼群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS卫星信号时，系统可自动导入自律导航系统，此时由车速传感器检测出汽车的行进速度，通过微处理单元的数据处理，从速度和时间中直接算出前进的距离，陀螺传感器直接检测出前进的方向，陀螺仪还能自动存储各种数据，即使在更换轮胎暂时停车时，系统也可以重新设定。
由GPS卫星导航和自律导航所测到的汽车位置坐标、前进的方向都与实际行驶的路线轨迹存在一定误差，为修正这两者间的误差，使之与地图上的路线统一，需采用地图匹配技术，加一个地图匹配电路，对汽车行驶的路线与电子地图上道路的误差进行实时相关匹配，并做自动修正，此时，地图匹配电路通过微处理单元的整理程序进行快速处理，得到汽车在电子地图上的正确位置，以指示出正确行驶路线。CD-ROM用于存储道路数据等信息，LCD显示器用于显示导航的相关信息。
GPS技术在汽车导航和交通管理工程中的研究与应用目前在中国刚刚起步，而国外在这方面的研究早已开始并已取得了一定的成果美国研制了应用于城市的道路交通管理系统，该系统利用GPS和GIS建立道路数据库，数据库中包含有各种现时的数据资料，如道路的准确位置、路面状况、沿路设施等，该系统于1995年正式运行，为城市道路交通管理起到了重要作用。
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