1.2 GNSS发展现状
1.2.1 GPS
GPS（Global Positioning System,全球定位系统）是目前应用最为广泛、成熟的导航系统，该系统是美国的第二代卫星导航系统。系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02×104km的卫星组成星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球的任何地方（不考虑当地山体、楼群及植被等条件遮挡）、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP），这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS坐标系统为世界大地坐标系WGS-84系统，时间系统为GPS时（1980年1月6日UTC的0时）。
地面监控部分包括4个监控站、1个上行注入站和1个主控站，其他卫星导航系统构成与此类似。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地，对地面监控站实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地，主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。其他导航系统都采用了与GPS类似的地面控制机制。
美国东部时间2015年3月25日下午2:36，ULA(United Launch Alliance，美国联合发射联盟)的德尔塔Ⅳ型火箭将美国空军的最新一颗全球定位系统卫星GPS ⅡF-9送入了预定轨道。GPS ⅡF-9卫星是波音公司研发Block ⅡF批次计划12颗卫星中的第9颗，截至2016年2月，12颗卫星已全部发射升空。GPS现代化实现后，将在很大程度上提高GPS系统的安全性、连续性、可靠性和测量精度。
GPS是最早在工程测量中成功应用的导航系统，截至2016年11月，其所获取精度和可靠性总体优于其他系统，更适用于开展精密工程测量。工程应用实践已经证明，在观测条件理想的情况下，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100～500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在300～1500m工程精密定位中，在较理想的观测环境下，1h以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，较差中误差为±0.3mm。
1.2.2 GLONASS
GLONASS（格洛纳斯卫星导航系统）项目是苏联在1976年启动的项目，于2011年1月1日在全球正式运行。根据俄罗斯联邦太空署信息中心提供的数据（2012年10月10日），目前有24颗卫星正常工作、3颗维修中、3颗备用、1颗测试中。GLONASS作用类似于美国的GPS、欧洲的GALILEO和中国的BDS。相对于GPS，俄罗斯的GLONASS采用了军民合用、不加密的开放政策。
GLONASS在控制段、空间段和信号结构上，都不同于GPS。一是卫星发射频率不同。GPS的卫星信号采用码分多址体制，每颗卫星的信号频率和调制方式相同，不同卫星的信号靠不同的伪码区分。而GLONASS采用频分多址体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。由于卫星发射的载波频率不同，GLONASS可以防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，因而，具有更强的抗干扰能力。二是坐标系不同。GPS使用世界大地坐标系（WGS-84），而GLONASS使用前苏联地心坐标系（PE-90）。三是时间标准不同。GPS系统时与世界协调时相关联，而GLONASS则与莫斯科标准时相关联。
1.2.3 BDS
中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。在2014年11月17—21日的会议上，联合国负责制定国际海运标准的国际海事组织海上安全委员会，正式将中国的BDS纳入全球无线电导航系统。2015年3月30日21时52分，中国首颗新一代北斗导航卫星在西昌卫星发射中心成功发射，自此该系统建设迈出了由区域运行向全球拓展的第一步，到2018年年底，我国将发射18颗北斗三号卫星，完成基本星网建设，到2020年年底，将完成30颗北斗三号卫星的全球组网建设，形成全球覆盖能力。
北斗卫星导航系统空间部分计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间为相隔120°均匀分布。
BDS采用的是CGCS2000国家大地坐标系，属于地心大地坐标系统，该系统以ITRF 97参考框架为基准，参考框架历元为2000.0。BDS的系统时间称北斗时（BDT），属原子时，起算历元时间是2006年1月1日0时0分0秒（UTC，协调世界时）。
1.2.4 GALILEO
GALILEO（伽利略卫星导航系统）计划是欧洲的全球导航服务计划。早在20世纪90年代中期开始，欧盟为了打破美国在卫星定位、导航、授时市场中的垄断地位，获取巨大的市场利益，增加欧洲人的就业机会，长期以来致力于一个雄心勃勃的民用全球导航卫星系统计划，即正在建设中的GALILEO计划。
该计划于1999年2月由欧盟公布，欧洲委员会和欧空局共同负责。系统计划由轨道高度为23616km的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星轨道高度约1.4×104km，位于3个倾角为56°的轨道平面内。2002年3月，正式启动了GALILEO计划。2005年12月27日发射了第一颗GALILEO演示卫星。它是世界上第一个专门为民用目的设计的全球性卫星导航定位系统，与现在普遍使用的GPS相比，它将更显先进、有效、可靠。它的总体思路具有四大特点：①自成独立体系；②能与其他的GNSS系统兼容互动；③具备先进性和竞争能力；④公开进行国际合作。截至2016年12月，已经发射了18颗工作卫星，具备了早期操作能力（EOC），并计划在2019年具备完全操作能力（FOC）。全部30颗卫星（调整为24颗工作卫星，6颗备份卫星）计划于2020年发射完毕。
GALILEO系统所采用的坐标系统是基于ALILEO地球参考框架（GTRF）的ITRF-96大地坐标系，其几何定义为：原点位于地球质心，Z轴指向IERS（International Earth Rotation Service）推荐的协议地球原点（CTP）方向，X轴指向地球赤道与BIH定义的零子午线交点，Y轴满足右手坐标系。时间系统采用伽利略时间系统。
1.2.5 其他区域卫星导航系统及星基增强系统
除了前面所讲的四大系统外，GNSS还包括了区域卫星导航系统以及区域星基增强系统，目前在运行的区域卫星导航系统有日本的“准天顶”卫星系统（QZSS）、印度区域导航卫星系统（IRNSS）等，星基增强系统包括欧空局接收卫星导航系统（EGNOS）、美国的DGPS（Differential GPS）、日本的多功能卫星增强系统（MSAS）、印度的GPS辅助型静地轨道增强导航（GAGAN）等。