1994年GPS就全面进入正式运行，该系统由21颗卫星组成，分别沿6个轨道平面运行，还有3颗卫星一直处于热备份状态，总计24颗。但在轨道上运行的GPS卫星总数实际上是变动的，1998年就有27颗GPS卫星在轨道上运行。若将与赤道面呈55°倾角的平面算作第1个轨道面，则其他5个轨道面均以此为基础，彼此各以60°角度相交。
GPS卫星的核心是一个高质量的振荡器，它产生两个相关的波，即L频段的L1(1．57542GHz)和L2(1．2276GHz)。GPS的信息是由相位调制技术加载在上述二个频段上发射的。这些信息包括所谓的C／A码(只在L1上)和P码，或复合成的Y码(在L1和L2上都有)。播发的载于L1上的信息，使用户可以在任何时刻获得GPS卫星的近似位置(广播星历)和GPS卫星在GPS时间框架中播发上述讯号的时间，GPS用户就可以由此确定自己的位置。
所有GPS用户都可以收到C／A码，其设计的实时定位精度一般在30米左右，但在选择可用性(SA)政策的影响下，其精度只有100米左右。P码(Y码)只提供给军用，可以有至少高于10倍的精度。GPS在军事和民用领域已取得巨大成就，在新世纪，GPS技术将更加完善，GPS应用将进一步向广度和深度发展。
一、GPS连续运行站网和综合服务系统的发展
在全球地基GPS连续运行站(约200个)的基础上所组成的国际GPS服务(IGS)，是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息，如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站所接收的GPS信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目，包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨地推算地球自转速率及其变化、地壳运动等项研究。
1.IGS现在提供的轨道有三类：一是最终(精密)轨道，要在10～12天以后得到，常用于精密定位；二是快推轨道，要在1天以后得到，常用于大气的水汽含量、电离层计算等；还有一类是预报轨道。
关于对GPS星钟偏差方面的估计，目前只有两个IGS分析中心提供：IGS目前近200个永久性连续运行的全球跟踪站中，使用的外部频率标准近70个。其中约30个使用氢钟，约20个使用铯原子钟，约20个使用铷原子钟，其余的使用GPS内部的晶体震荡器。
2.IGS还提供极移和世界时信息。IGS公布的最终每日极坐标，其精度为±0.1mas，快报的相应精度为±0.2mas。GPS作为一种空间大地测量技术，本身并不具备测定世界时(UT)的功能，但由于一方面GPS卫星轨道参数和UT相关，另一方面也和测定地球自转速率有关，而自转速率又是UT的时间导数，因此IGS仍能给出每天的日长值。IGS现在还能进一步求定章动项和高分辨率的极移(可达每2小时1次，而不是现在的1天1次)，后者主要源于IGS各观测站观测质量的提高，数据传输的迅速和及时，以及数据处理方法的改进，并没有本质的改变，而前者却是技术上的一个跨跃。
3.IGS提供的极为有用的重要信息是IGS的那些连续运行站(跟踪站)的坐标、相应的框架、历元和站移动速度。IGS站坐标所采用的坐标参考框架和IERS是互相协调的。1993年末开始使用ITRF91，1994年便用ITRF92，1995年到1996年中期使用ITRF93，1996年中期到1998年4月一直使用ITRF94，1998年3月1日转而采用ITRF96，1999年8月1日开始采用ITRF97。
4.IGS在测定短期章动方面也有新的贡献。众所周知，地球自转轴在地球表面上的移动称为极移，而它在惯性空间中的运动称为岁差和章动。
GPS技术不能确定UT，而只能确定日长。同样这一原则也适用于章动，即GPS数据不能测定章动的经度和倾角，但能确定这些量的时间变率(对时间的导数)。就测定章动短周期项而言，GPS方法优于甚长基线干涉测量(VLBI)，而对于超过1个月以上的长周期而言，VLBI则较优。
由于IGS取得了如此大的成绩，因此1999年9月各国的VLBI站和SLR站决定也组织类似于IGS的相应的IVS和ILRS。法国和德国也正在考虑成立此类模式的国际组织，力求使这类空间大地测量观测系统组织起来，提高效率、提高精度和可靠性。就地区性的GPS连续运行站网和综合服务系统而言，发达国家也已做了很多这方面工作，取得了进展。在美国布设的GPS连续运行参考站(CORS)系统，它由美国大地测量局负责，该系统的当前目标是：使美国的全部用户能更方便地利用它来达到厘米级水平的定位和导航精度；促进用户利用CORS来发展地理信息系统；监测地壳形变；求定大气中水汽分布；监测电离层中自由电子浓度和分布。
截止1999年9月CORS已有156个站，而美国大地测量局宣布为了强化CORS系统，以每个月增加3个站的速度来改善该系统的空间覆盖率。此外，CORS的数据和信息还包括接收的伪距和相位信息、站坐标、站移动速率矢量、GPS星气、站四周的气象数据等，用户可以通过信息网络，如互联网很容易下载得到。
英国建立的连续运行GPS参考站(COGPS)系统的功能和目标类似于上述CORS，但结合英国本土情况还多了一项监测英伦三岛周围的海平面相对和绝对变化的任务。英国的COGPS由测绘局、环保局、气象局、农业部、海洋实验室共同负责。目前已有近30个GPS连续运行站，英国今后还打算扩建COGPS系统和建立一个中心，其主要任务是传输、提供、归档、处理和分析GPS各站数据。
日本已建成全国近1200个GPS连续运行站网的综合服务系统。目前它在以监测地壳形变、预报地震为主要功能的基础上，结合气象和天气部门开展GPS大气学的服务。
二、GPS应用于电离层监测
GPS在监测电离层方面的应用，也是GPS空间气象学的开端。太空中充满了等离子体、宇宙线粒子、各种波段的电磁辐射，由于太阳常在1秒钟内抛出百万吨量级的带电物质，电离层由此而受到强烈干扰，这是空间气象学研究的一个对象。通过测定电离层对GPS讯号的延迟来确定在单位体积内总自由电子含量(TEC)，以建立全球的电离层数字模型。
GPS卫星发射L1和L2两个载波。由这两个载波可以削弱电离层对GPS定位的影响，或者说可以求定电离层折射。因为这一折射和载波频率有关。
当人们建立地区或全球电离层数字模型时，总是作简化的假定，所有自由电子含量都表示在一个单层面上，该面离地面高度为H。这样的话，电子含量可以用在接收机和卫星连线与此单层面交点(刺入点)处的电子含量Es表示，它可以视为E与刺入点处天顶距Z′的函数。因而，可以将在球面上的电子浓度加以模型化，例如写成经纬度的球谐函数等，这方面有很多专家提出了各种模型。IGS提出了一种电离层地图的交换格式，它的作用是使基于各种理论和技术所获得的电离层地图能在统一规格的基础上进行综合和比较。电离层模型有各不相同的理论基础，而取得数据来源的技术也不同，数据的覆盖面也不完整，所以目前只能将IGS和全球各种TEC的图和GPS卫星讯号的差分码偏差用电离层地图的形式向全世界用户提供，下一步将通过比较，逐步联合起来。
三、GPS应用于对流层监测
在GPS应用中，早期主要是轨道误差影响定位精度，而且早期的GPS基线相对来说比较短，高差不大，因此对对流层的研究没有给予很大的重视。直到近期由于GPS轨道精度大大提高后，对流层折射已成为限制GPS定位精度提高的一个重要障碍。假设一个高程基本为零的地区，接收机所接收的GPS讯号从天顶方向传来的话，其延迟可以达到2.2～2.6米这一量级，每2小时内这一延迟变化可达10厘米不是少见的(所以IGS分析中心提供的对流层参数是每2小时间隔1次的)。也由于这个实际情况，对流层折射要顾及其随机过程的变化来加以模型化。
现在GPS已可以给出非常精确的高分辨率的总天顶延迟，若在测站处有精密的气压计或温度计，则可以移动水静力部分的延迟，这样剩下来的就只有湿延迟。应用相关公式就可以推得测站处的总可降水分含量。
1992～1997年的多次实验证明，地基站GPS是可以作为具有高时间分辨率的动态测定大气可降水分的"气象站"。1998年进行的GPS／MET项目的试验，它是星载GPS用掩星技术进行大气研究的实验性项目。实验证明，在近地至40公里高空的精确的水气含量截面，利用上述技术是可以获取的。这次试验的最大收获是取得了全球获取气象数据困难的地区，如洋区的气象数据，从而使数值天气预报(NWP)所需要的气象数据的分辨率获得了极大改善，因此星基和地基GPS连续运行站网为今后改善NWP提供了基础。
从1998年开始，IGS提供全球150个GPS站的对流层天顶路径延迟(APC)值，数据提供的滞后时间是3～4星期，目前IGS数据库中所保存的ZPD数据为1997～1998年间各IGS站每2小时平均的ZPD数据，其精度为2～5毫米。在IGS的ZPD数据库中，中国有5个站，上海、武汉、乌鲁木齐、拉萨和台北。但150个站中的大部分(包括上述5个中国站)由于不能准确及时和连续提供气象数据(气压、气温)，因此IGS目前还不能提供这些测站综合可降水分(IPWV)数据，但这将是下一步的重要工作目标。
就对流层而言，一个GPS站所能测定水汽含量的有效范围，即有效观测的最大的地心张角。同上面讨论电离层一样，对流层作为一个层面，高度约为50公里。假如我们要将对流层研究覆盖全球，那么GPS气象站将是每间隔50～60公里一个站，其密度将是研究电离层的2745倍，相对于研究覆盖全球电离层时只需90余个GPS站而言，它将需要25万余个GPS站才能获得覆盖全球的对流层图，即使将沙漠或是不感兴趣的地区去掉，这也是很难做到的。
此外还要指出，气象特别是在山区，都有其自己的地方性特征，因此需要专门布设GPS站，而不能仅仅由地区或全球GPS站网替代。
对于中国而言，研究覆盖全国国土的电离层，从理论上讲只需12～15个GPS站，而就对流层而言，则需2～3万个站。因此地基GPS研究大气中可降水分主要对某些天气预报时间分辨率要求高，或是地表气象站分布较稀的地区可以布设GPS网，对短期和临阵降水预报是极有价值的。
在GPS应用于对流层研究中，IGS的快速轨道和预报轨道信息对于天气预报会起重大作用。此外，IGS通过德国的IGS对流层比较和协调中心提供的每2小时的对流层天顶延迟系列就像是控制点，对于区域性或局部性的对流层研究来说，可以起到对流层延迟绝对值的标定作用。
与地基GPS大气监测不同，星基或空基GPS掩星法测定气象的技术有覆盖面广、垂直分辨好、数据获取速度快的优点。这一技术的原理是将GPS接收机放在某一低轨卫星或飞行器的平台上，该GPS接收机一方面起到对该卫星(或飞行器)精确定轨的作用，同时又应用GPS掩星技术起到大气探测器的作用。1997年进行的GPS／MET研究项目，证实了这个设想是可行的。德国的CHAMP卫星要利用GPS掩星法进行全球对流层折射(包括大气可降水分)的测定。
在今后几年中，还有阿根廷的SAC-C，以及中国台湾的COS-MIC等低轨卫星都要用星载GPS来定轨和利用掩星法测大气。
今后还将利用星载GPS的气象和电子浓度截面数值，结合地面GPS站数据，作成层折图像提供使用。今后几年GPS／MET项目的研究还要进行6次，预计它将在天气预报、空间天气预报、气象监测方面做出巨大贡献。
四、GPS作为卫星测高仪的应用
多路径效应是GPS定位中的一种噪音，至今仍是高精度GPS定位中一个很不容易解决的"干扰"。过去几年利用大气对GPS信号延迟的噪声发展了GPS大气学，目前也正在利用GPS定位中的多路径效应发展GPS测高技术，即利用空载GPS作为测高仪进行测高。它通过利用海面或冰面所反射的GPS信号，求定海面或冰面地形，测定波浪形态、洋流速度和方向。通常卫星测高或空载测高测的是一个点，连续测量结果在反射面上是一个截面，而GPS测高则是测量有一定宽度的带，因此可以测定反射表面的起伏(地形)。据报告，试验时在空载平面安装2台GPS接收机，1台天线向上用于对载体的定位，1台天线向下，用于接收GPS在反射面上的信号。美国在海上作了测定洋流和波浪的试验。丹麦在格凌兰作了测定冰面地形及其变化的试验。
五、卫星-卫星追踪技术
卫星对卫星的追踪技术的实质是高分辨率地测定2颗卫星间的距离变化，一般分为两类，即高低卫星追踪和低低卫星追踪。前一类是高轨卫星(如对地静止卫星，GPS卫星等)追踪低轨卫星或空间飞行器，后一类是处于大体为同一低轨道上的2颗卫星之间的追踪，2颗卫星间可以相距数百千米。这两类技术都将低轨卫星作为地球重力场的传感器，以卫星间单向或双向的微波测距系统测定卫星间的相对速度及其变率。这一速度的不规则变化所反映的信息中，就包含了地球重力场信息。卫星轨道愈低，这一速度变化受重力场的影响愈明显，所反映重力场的分辨率也愈高。
在这两类技术中，以高低卫星追踪所获得的信息比较丰富，这是因为：①高轨卫星，特别是有多个高轨卫星(如GPS)能获得低轨卫星处于大部分轨道上所传递的信息；②对地面重力场的中波、长波、短波信息都能恢复；③不同于低轨卫星，高轨卫星受重力场影响比较小，因此卫星间速度变化能比较好地反映重力场信息，同时高轨卫星的轨道也比较容易精确的求定。
卫星追踪技术的第1次试验是在1975年进行的，高轨卫星是对地静止卫星工程试验卫星-6，而低轨卫星为雨云-6，但由于观测值的分辨率和精度太低(低于10微米／秒)，而没有取得很满意的成果，因此美国航宇局放弃了此项研究。直到1991年，利用GPS卫星作高轨卫星再次进行了试验，用陆地卫星作为低轨卫星，在该卫星平面上装GPS接收机，进行定轨和测定高低卫星间距离及其变率的试验，后来在托佩克斯／海神海洋测高卫星上也作过类似试验，也由于测定距离及其变率的分辨率和精度不高，而没有取得令人满意的结果；最近德国发射的CHAMP，GRACE和GOCE3颗卫星，在今后10年中将专门进行卫星追踪和卫星重力梯度测量的试验，以改善对地球重力场的认识。
IGS认为持续地支持低轨卫星是它的一项重要任务，因此专门建立了低轨卫星工作组。低轨卫星工作组制定了工作计划，并提出了一些建议：①建立IGS为追踪低轨卫星的相应标准化地面站网，以满足低轨卫星的要求；②IGS在不到一天的时间内，对这些地面站网的数据进行传输和处理，提供低轨卫星所需要的数据和产品；③为地面站网的GPS1Hz采样串数据建立相应的GPS数据交换格式；④了解调查IGS精密轨道对低轨卫星平台上GPS数据采集的作用和意义。
六、GPS的现代化计划
GPS现代化计划在1998年初由美国副总统戈尔提出。在1999年9月美国总统科技顾问的一次GPS国际讨论会上的一段讲话中，可见其概貌。"GPS在下一世纪将继续成为军民两用的系统，既要更好的满足军事需要，也要继续扩展民用市场和应用的需求。美国政府决心对GPS系统的核心部分进行现代化，它主要包括：增加GPS两个新的民用频率，提高GPS卫星集成度，增强GPS无线电信号强度，改进导航电文，改善导航和定位精度，提高可靠性并且强化GPS抗干涉能力"。
GPS现代化的内容经过论证已经比较具体，基本上可以归纳为以下3个方面：
保护采用一系列措施保护GPS系统不受敌方和黑客的干扰。增加GPS军用信号的抗干扰能力。其中包括增加GPS的军用无线电讯号的强度。
阻止阻止敌方利用GPS的军用讯号。设计新的GPS卫星型号(2F型)，设计新的GPS信号结构，增加频道，将民用频道L1、L2、L5(1．17645GHz)和军用频道L3、L4分开。
改善改善GPS定位和导航的精度，在2F型卫星中增加两个新的民用频道，即在L2中增加CA码（2005年)，另增L5民用频道(2007年)和提前结束SA。
具体的说，在2003年以前，在L2频率上将要加载C／A码，在2F型的GPS卫星上，将于2005年前加载第3频率L5。□