如果發送設備所發射的測距信號經過反射器的反射或轉發，又返回到發送點，為其接收設備所接收，進而測得測距信號所經歷的距離。24顆均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在6個軌道面上（每軌道面4顆），軌道傾角為55度。的分布使得在任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形。這就提供了在時間上連續的導航能力。這種發送測距信號和接收測距信號分別位居兩個不同地方的測距方式，稱為被動測距。用它所測得的站星距離，并利用已知的在軌位置，可推算出用戶天線的三維位置。這種基于被動測距原理的定位，稱為被動定位。
偽距測量就是測定到接收機的距離，即由發射的測距碼信號到達GPS接收機的傳播時間乘以光速所得的距離。對用戶來說，這不僅大大增加了儀器的復雜程度，而且從隱蔽性來看也是十分不利的，因為發射信號易造成暴露。單程測距（即被動測距）則在很大程度上避免了上述的缺點。GPS定位系統采用多星高軌測距體制，以距離作為基本觀測量，通過對4顆同時進行偽距測量，即可推算出接收機的位置。由于測距可在極短的時間內完成，即定位是在極短的時間內完成的，故可用于動態用戶。
初的GPS計劃是在美國聯合計劃局的領導下制定的，該方案將24顆放置在互成1200的三個軌道上。每個軌道上有8顆，地球上任何一點均能觀測到6-9顆。GPS屬于被動式導航系統，在被動式測距系統中，用戶天線只需要接收來自這些的導航定位信號，從而就可測得用戶天線至的距離或距離差。但單程測距要求與用戶接收機的時鐘同步。如果兩個時鐘不同步，那么在所測量的傳播時間中，除了因至用戶接收機之間距離所引起的傳播延遲之外，還包含了兩個時鐘的鐘差。要達到與用戶時鐘同步，在實際工作中很難做到，但可通過適當方法解決。
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