GPS系統包括三個部分:空間部分——GPS衛星星座；地面控制部分-地面監控系統；用戶設備部分--GPS信號接收機。
1，GPS衛星星座
壹個GPS衛星星座由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成，記為(21+3)GPS星座。這24顆衛星均勻分布在6個軌道平面上，軌道傾角為55度，軌道平面相隔60度，即軌道赤經相隔60度。每個軌道平面內的衛星之間的仰角距離為90度，壹個軌道平面內的衛星比西邊相鄰軌道平面內的相應衛星超前30度。
在20000公裏的高空，對於恒星來說，地球自轉壹周，它們就繞地球轉壹圈，也就是繞地球轉壹圈的時間是12恒星時。這樣對於地面觀測者來說，每天都會提前四分鐘看到同壹個GPS衛星。地平線以上的衛星數量隨時間和地點而變化。最少能看到4顆衛星，最多能看到11顆衛星。在利用GPS信號進行導航定位時，為了定出站點的三維坐標，必須觀測4顆GPS衛星，稱為定位星座。這四顆衛星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有壹定影響。在某個地方的某個時間，連精確的點坐標都無法測量。這個時間段稱為“空檔期”。但這個時間差很短，不影響全球大部分地區全天候、高精度、連續、實時的導航定位測量。GPS工作衛星的數量與測試衛星的數量基本相同。
2.地面監控系統
對於導航定位來說，GPS衛星是壹個動態的已知點。恒星的位置是根據衛星傳送的星歷表計算出來的，星歷表描述了衛星的運動和軌道參數。每個GPS衛星廣播的星歷表由地面監控系統提供。衛星上的各種設備是否正常工作，衛星是否壹直沿著預定的軌道運行，都要由地面設備進行監視和控制。地面監控系統的另壹個重要功能是保持所有衛星處於同壹時間標準——GPS時間系統。這就需要地面站監測每顆衛星的時間，找出時鐘差。然後由地面註入站發送給衛星，衛星通過導航電文發送給用戶設備。GPS工作衛星地面監測系統包括壹個主控站、三個註入站和五個監測站。
3.GPS信號接收器
GPS信號接收機的任務是捕獲按照壹定的衛星高度截止角選取的待測衛星的信號，跟蹤這些衛星的運行，對接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，從而測量GPS信號從衛星到接收機天線的傳播時間，解譯GPS衛星發送的導航電文，實時計算出臺站的三維方位、位置乃至三維速度和時間。
GPS衛星發出的導航定位信號是壹種可供無數用戶享用的信息資源。對於陸地、海洋、太空的廣大用戶來說，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、轉換、測量GPS信號的接收設備，即GPS信號接收機。GPS信號可以隨時用於導航和定位測量。根據使用目的的不同，用戶所需的GPS信號接收機也不同。目前世界上已經有幾十家工廠生產GPS接收機，產品有幾百種。這些產品可以根據它們的原理、用途和功能進行分類。
在靜態定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛星的過程中是固定的。接收機高精度測量GPS信號的傳播時間，利用已知的GPS衛星在軌位置，計算出接收機天線位置的三維坐標。動態定位是用GPS接收機測量運動物體的軌跡。GPS信號接收器所在的移動物體稱為載體(如帆船、空中的飛機、步行車輛等。).載體上GPS接收機的天線在跟蹤GPS衛星的過程中相對於地球運動，接收機利用GPS信號實時測量運動載體的狀態參數(瞬時三維位置和三維速度)。
接收機硬件、內部軟件和GPS數據後處理軟件包構成了壹個完整的GPS用戶設備。GPS接收機的結構分為兩部分:天線單元和接收單元。對於測地接收機，這兩個單元壹般分為兩個獨立的部分。觀測時，天線單元放在臺站上，接收單元放在臺站附近適當的地方。兩臺機組通過電纜連接成壹臺整機。有的還把天線單元和接收單元做成壹個整體，觀測時放在試驗現場。
GPS接收機壹般使用電池作為電源。同時使用機內機外兩種DC電源。設置內置電池的目的是為了在更換外置電池時不中斷連續觀察。在使用外置電池的過程中，內置電池會自動充電。關機後，機器中的電池向RAM存儲器供電，以防止數據丟失。
近年來，國內引進了多種類型的GPS測地接收機。當使用各種類型的GPS測地接收機進行精密相對定位時，雙頻接收機的精度可以達到5MM+1PPM。單頻接收機的精度可以達到10MM+2PPM。在壹定的距離內。差分定位的精度可以達到亞米級到厘米級。
目前，各種類型的GPS接收機越來越小，越來越輕，便於野外觀測。GPS和GLONASS兼容的全球導航和定位系統接收機已經問世。