24顆GPS衛星在距離地面12000公裏的高度繞地球運行，周期為12小時，這樣就可以在任何時間和地面的任何壹點同時觀測到4顆以上的衛星。
因為衛星的位置是精確已知的，所以在GPS觀測中，利用三維坐標中的距離公式和三顆衛星，可以將衛星到接收機的距離組成三個方程，就可以求解出觀測點的位置(X，Y，Z)。考慮到衛星鐘和接收機鐘的誤差，實際上有四個未知數，X，Y，Z和鐘差，所以需要引入第四顆衛星，形成四個方程求解，從而得到觀測點的經緯度和高程。
事實上，接收機往往可以鎖定四顆以上的衛星。此時可以根據衛星的星座分布將接收機分成若幹組，每組四顆衛星，然後通過算法選擇誤差最小的壹組進行定位，提高了精度。
由於衛星軌道和衛星鐘的誤差以及大氣對流層和電離層對信號的影響，民用GPS的定位精度僅為10米。為了提高定位精度，差分GPS(DGPS)技術被廣泛應用於建立GPS觀測的參考站(差分站)，將已知的參考站精確坐標與觀測值進行比較，從而獲得壹個修正數並對外發布。接收方收到修正數後，將其與自己的觀測值進行比較，消除大部分誤差，得到更準確的位置。實驗表明，利用差分GPS可以將定位精度提高到5米。
什麽是GPS模塊？
GPS模塊是GPS信號接收器，可以通過無線藍牙或有線的方式與電腦或手機連接，將接收到的GPS信號傳輸到電腦或手機中的GPS軟件進行處理。我們常說的GPS定位模塊稱為用戶部分，它像“收音機”壹樣接收並解調衛星的廣播C/A碼信號，中頻為1575.42MHz，GPS模塊不廣播信號，屬於無源定位。
GPS模塊應用的關鍵在於串行通信協議的制定，即模塊相關的輸入輸出協議格式。主要包括數據類型和信息格式，其中數據類型主要包括二進制信息和NMEA國家海洋電子協會數據信息。這兩種信息都可以通過串口與GPS接收機進行通信。
GPS模塊計算距離各顆衛星的偽距，采用距離交會法計算接收機的經度、緯度、高度、時間改正等四個參數，特點是點速高但誤差大。初始定位模塊至少需要4顆衛星參與計算，稱為3D定位。三顆衛星可以實現2D定位，但是精度不好。GPS模塊通過串口連續輸出NMEA格式的定位信息和輔助信息，供接收機選擇應用。