Um sistema global de navegação por satélite (GNSS – Global Navigation Satellite System) é composto por uma constelação de satélites capazes de calcular a posição geográfica de objetos sob ou próximos à superfície da Terra. Um receptor GNSS pode obter informações de posicionamento planialtimétrico (x, y, z) baseado em um sistema geodésico de referência, podendo ter precisão métrica ou submétrica dependendo do equipamento, da técnica e das informações de tempo e de velocidade (sendo esta última uma informação derivada).

Para o cálculo dos primeiros quatro parâmetros, torna-se necessário um mínimo de 4 satélites visíveis. O cálculo é feito por triangulação e, devido às irregularidades da superfície da Terra e ruídos diversos, a posição geográfica obtida contém erros que podem ser minimizados com base em sistemas locais de correção. A triangulação pode ser explicada da seguinte maneira: a distância calculada entre um primeiro satélite e o receptor reduz a possibilidade de posicionamento a uma esfera cujo centro é o próprio satélite.

A distância calculada entre um segundo satélite e o receptor também define uma esfera que, intersectando a primeira, define um círculo. A esfera definida pela distância entre um terceiro satélite e o receptor intersecta o círculo em dois pontos, sendo um deles automaticamente descartado e o outro aponta, assim, a localização do receptor. Com um quarto satélite, obtém-se o tempo exato em que ocorrem as emissões de sinais.

Atualmente, encontram-se ativos quatro diferentes sistemas globais de navegação por satélite: o GPS (Global Positioning System, americano); o GLONASS (Global Satellite Navigation System, russo); o Galileo (ainda em desenvolvimento, europeu); e o Compass (também em desenvolvimento, chinês), sendo todos interoperáveis.

O desenvolvimento dos sistemas globais de navegação por satélite possibilitou avanços significativos nos levantamentos cartográficos. Os métodos tradicionais de levantamentos topográficos eram bastante morosos, principalmente quando eram abordadas áreas extensas. Com os sistemas de navegação por satélite, a obtenção da posição geográfica de feições do terreno tornou-se muito mais rápida e precisa.

As aplicações de um GNSS não se resumem à Cartografia, um GNSS pode apoiar, por exemplo, o monitoramento ambiental com a disponibilização de informações contínuas sobre o deslocamento de icebergs, os movimentos tectônicos e a predição de terremotos. Pode, ainda, ser utilizado no monitoramento do movimento migratório de espécies ameaçadas, como realizado no Projeto Tamar, que implantou receptores no casco de tartarugas marinhas para acompanhar o seu deslocamento.

A navegação por satélite tem sido amplamente utilizada na aviação. O crescimento do tráfego aéreo traz como consequência uma demanda muito grande em determinadas regiões para pousos e decolagens, momento em que é preciso operar sob condições climáticas variadas. Com o auxílio de um GNSS, é possível aumentar a precisão do posicionamento das aeronaves . Essa tecnologia traz diversos benefícios à aviação, tais como o aumento da segurança de voo, rotas mais eficientes e otimizadas, o que geraeconomia de combustível.

Da mesma forma, a navegação marítima tem sido auxiliada pelos sistemas de posicionamento por satélites no que diz respeito a levantamentos batimétricos, posicionamento de boias, localização de riscos e produção de cartas marítimas. O auxílio às operações de atracação e manobras em portos também é outra aplicação importante, principalmente em condições climáticas adversas. Além disso, embarcações comerciais de pesca utilizam a navegação por satélite para monitorar as migrações dos peixes.

Outro setor onde a aplicação de sistemas de posicionamento por satélites ganha destaque é o de transporte. A frota de veículos no mundo tem aumentado consideravelmente nas últimas décadas e essa tecnologia tem sido amplamente utilizada para o seu gerenciamento. Receptores de navegação são acoplados aos veículos, fornecendo informação em tempo real sobre a sua localização e, ainda, possibilitando o compartilhamento de informações sobre tráfego, acidentes, pistas escorregadias e outros riscos, bem como pontos de interesse dentro de determinada distância. Algumas cidades têm monitorado suas frotas de ônibus, possibilitando aos usuários a verificação do tempo de espera e aos gestores um melhor planejamento da distribuição de frotas e de linhas.

Nas áreas de segurança e defesa civil, os sistemas de posicionamento por satélites oferecem a possibilidade de respostas mais rápidas às ocorrências. Com o monitoramento de frotas das forças policiais,. é possível deslocar a viatura mais próxima ao local da ocorrência e pela melhor rota, tornando o serviço mais eficiente. Esse monitoramento é especialmente útil nos casos de terremotos, enchentes, deslizamentos de terra e incêndios florestais, eventos que, muitas vezes, tornam indisponíveis o transporte e a comunicação.

As operações de resgate baseiam-se, na coordenação de informações em tempo real da topografia, mapas de risco, possibilidades de fontes alternativas de energia e água. Esta coordenação deve ser provida por uma central de organização em terra, baseada em informações anteriores ao desastre, integradas com dados atualizados e imagens de satélites. Estas informações auxiliam no deslocamento das equipes de resgate e no pouso e decolagem de helicópteros, atividades essas amparadas pela utilização do GNSS.

Informações georreferenciadas sobre o rendimento da produção agrícola e as condições do solo fazem surgir a então chamada agricultura de precisão, que busca o crescimento da eficiência por intermédio do gerenciamento localizado da lavoura.

A integração do GNSS com a telefonia gera uma gama de aplicações em posicionamento, denominadas genericamente de LBS (Location Based Services), que englobam todos os serviços em que informações sobre a localização do usuário são necessárias, propiciando também o compartilhamento da localização de pessoas em sua rede de contato e de estabelecimentos comerciais próximos etc.

O GNSS pode ser utilizado, ainda, na determinação precisa do tempo de sincronização de redes de comunicação, como no caso de transações bancárias, uma vez que o sistema possui um relógio atômico com precisão na casa do nanosegundo.

O sistema tem sido utilizado também no monitoramento de deformações em grandes estruturas, como barragens e edifícios, permitindo uma ação responsiva mais eficiente.

Pessoas com deficiência visual também podem se beneficiar desta tecnologia utilizando um dispositivo de navegação com voz que os guie até uma determinada posição ou que apenas informe a posição em que se encontram. Portadores do mal de Alzheimer também podem ser beneficiar dos sistemas com a utilização de PDAs com receptores GNSS contendo informações a respeito dos seus hábitos e percursos normalmente realizados, informando, a partir da localização do usuário, a maneira mais fácil de se chegar ao destino.