Global Positioning System（汎地球測位システム）の略で，地球の周囲を公転する人工衛星の電波を受信して，衛星までの距離を測定し，受信点の位置を決定する米国の測位システムである．測定には，同時に４個の衛星の電波を受信する必要があること，地球上，任意の地点で常時測位が可能であることなどの条件をみたすため，24個の専用衛星（NAVASTAR: NAVigation System with Timing And Ranging）を配備する．1978年の最初の打ち上げ以来，逐次衛星数も増加し，1993年7月，3台の残存実験機を含めてではあるが，24個の衛星が運行するようになり，一応のシステムが完成した．
　衛星からは，L1（1.57542GHz）波と呼ばれる主電波と，電離層の影響補正用のL2（1.22760GHz）波の２種の電波が発射されている．電波は，疑似乱数コード信号で変調を受けている．このコード信号は，衛星識別信号，時刻信号として使われる．コード信号には，C/Aコード（1.023Mbps，コード長１ms），Pコード（10.23Mbps，コード長１週間）の2種類がある．時刻信号としてのコード信号を受信機内の時刻信号と比較して，電波伝搬時間（衛星距離に対応）を測定する．C/Aコードは，一般利用者が自由に利用できるが，L1波のみを変調する．Pコードは，L1，L2両波を変調するが，コード情報は，一般には，公開されていない．
　測位精度は，C/Aコード利用の場合，水平位置100m，高度150m程度になる．この測位精度は，SA（Selective Availability，排他的利用）による意図的精度劣化措置の結果であり，本来の測位精度は，十数m程度である．C/Aコード信号を利用した測位法は，単独測位と呼ばれ，リアルタイムで測位が可能であり，そのための受信機も容易に入手できる．なお，受信機を船舶，航空機などの運動体に搭載して，その速度を測定することも可能である．
　単独測位がGPS本来の用法であるが，これとは別に，搬送波の波長を測距の目盛り（一目盛り19cm）として利用する測位法が開発された．これは，相対測位（２点間の座標差の決定）になるが，108～1010台の精度で測定が可能である．この精度は，地上の位置決定システムとして，VLBI（超長基線干渉法），SLR（衛星レーザー測距）に準ずる高いもので，受信機の簡便さとあいまって，地球物理の世界に革命的な影響をおよぼすことが予想されている．両測位方式とも，3次元測位であり，測点の空間位置を知ることができる．
　衛星の電波には，さらに軌道要素，衛星搭載時計の規準時系からのずれなどの諸情報が50bpsの割合でのっている．衛星の挙動は，地上の監視局により常時点検が行われ，軌道情報は，ほぼ2時間に1回の割合で最新のものに更新される．
　衛星には，Cs周波数標準が2台ずつ搭載されており，高精度のコード信号を生成する．衛星のコード信号をそのまま時刻信号として利用することも可能で0.1μsの精度で時刻情報を入手できる．この場合，受信点の正確な座標値がわかれば，伝搬時間の厳密な補正が可能で，さらに高精度の時刻を得ることが可能である．また，GPSの電波を利用した時計比較は，時計比較の各種手法の中で，現在もっとも高精度のものと目されており，20nsの精度が実現している．
　衛星の質量は約2000kg，軌道面は６面あり，昇交点が60°ずつ隔たる．軌道傾斜はいずれも55°，各軌道に4個ずつの衛星を配置する．公転周期は，0.5恒星日である．地球自転速度と1：2で同期しているので，衛星は地上と固定関係にあり，決まった地点を連ねる線の上空のみを通過する．したがって，各衛星は地上から見て，毎日それぞれが決まった経路を通過するが，太陽時と恒星時との差により，通過時刻が毎日約4分ずつ早まる．高度が約20000kmと十分高いので，地上の広い範囲で利用できる．

【村田一郎】