ABY ZROZUMIEĆ, dokąd zmierza GPS, warto najpierw poznać jego obecne możliwości. Upraszczając, można powiedzieć, że satelity GPS „zraszają” całą Ziemię delikatnym deszczem fal radiowych. Każdy z tych satelitów wysyła sygnał o mocy 500 W. Po przebyciu 20 000 km z orbity na Ziemię, sygnał ten ma gęstość strumienia równą zaledwie 10~13 W/m2. Dla porównaniagęstość strumienia sygnału telewizyj nego odbieranego przez telewizor jest miliard razy większa. Satelity GPS przesyłają w swoim sygnale dwie zakodowane informacje. Pierwsza z nich to tzw. depesza nawigacyjna, czyli dane określające aktualne położenie satelity i czas wyemitowania sygnału. Te czasowe i przestrzenne koordynaty są obliczane przez ośrodek naziemny na podstawie odczytów z sieci odbiorników GPS umieszczonych w punktach o znanych współrzędnych. Obliczone wartości są następnie wysyłane do satelity, który dołącza je do własnego sygnału, przeznaczonego dla wszystkich użytkowników.Drugą informacją wysyłaną przez satelity GPS są tzw. kody taktujące unikatowe sekwencje cyfrowych impulsów. Nie są to dane w pełnym znaczeniu tego słowa, lecz „pseudolosowy szum” (PRN pseudorandom noise). Kody taktujące mają tylko pomóc odbiornikowi zmierzyć czas przelotu sygnału od satelity, co ma podstawowe znaczenie dla dokładności pomiaru pozycji. Aby podkreślić fakt, że kody te nie są de facto strumieniami danych, w języku technicznym mówi się, że są złożone z „chipów”, a nie z bitów. Każda sekwencja kodu PRN jest jak nuty melodii. Przyjmijmy, że satelita i odbiornik dokładnie w tym samym czasie grają dokładnie tę samą melodię. Użytkownik słyszy ją z obu źródeł, ale melodia z satelity jest opóźniona o czas potrzebny na dotarcie dźwięku z orbity do powierzchni Ziemi. Mierząc stoperem odstęp czasu między pojawieniem się w obu melodiach tej samej nuty, użytkownik może określić czas wędrówki fali dźwiękowej z orbity na Ziemię. Mnożąc następnie ten czas przez prędkość dźwięku, uzyska odległość do satelity.
Odbiornik GPS wykonuje podobne obliczenia, analizując kod PRN odbierany z satelity. Dopasowuje otrzymaną sekwencję taktującą (nuty melodii) do przechowywanej w swojej pamięci kopii unikatowego kodu PRN dla danego satelity, a następnie oblicza opóźnienie, z jakim sygnał radiowy z satelity do niego dotarł. Potem mnoży to opóźnienie przez prędkość światła, uzyskując odległość do satelity. Odbiorniki mierzą więc odległość za pomocą wirtualnych linijek wysuwanych w stronę Ziemi przez wszystkie satelity. Kody taktujące pełnią funkcję podziałki na radiowej linijce, depesza nawigacyjna podaje zaś położenie satelity, czyli określa miejsce, w którym zaczyna się podziałka linijki. Gdyby odbiorniki GPS miały idealnie dokładne zegary, do jednoznacznego określenia trzech współrzędnych pozycji szerokości i długości geograficznej oraz wysokości wystarczyłyby trzy pomiary odległości. Jeden pomiar lokalizowałby użytkownika na powierzchni sfery o określonym promieniu, której środkiem jest satelita.Dwa pomiary umieściłyby go na przecięciu dwóch takich sfer, trzy zaś w konkretnym punkcie, wspólnym dla trzech sfer. Odbiornik rozwiązałby po prostu trzy równania z trzema niewiadomymi: szerokością geograficzną, długością geograficzną i wysokością. Jednak idealne zegary nie istnieją. Odbiorniki GPS muszą więc obliczyć jeszcze czwartą niewiadomą: rozbieżność między czasem mierzonym przez tani zegar w odbiorniku a czasem sieci GPS. Czas GPS jest mierzony z dokładnością do miliardowych części sekundy przez zegary atomowe, tymczasem zegar w odbiorniku może generować błąd ponad jednej sekundy na dobę. Błąd czasu można zamienić na błąd odległości, mnożąc go przez prędkość światła (300 000 km/s). Dodaje się go do odległości zmierzonej od każdego satelity, co tłumaczy, dlaczego wynik tych pomiarów nazywa się pseudoodleglością.