GPS系統的前身是美軍研制的子午線衛星定位系統(Transit)，1958年研制，1964年投入使用。該系統采用5至6顆衛星組成的星網工作，每天最多繞地球13次，不能給出高度信息，定位精度不盡如人意。
然而，子午系統使R&D部獲得了衛星定位的初步經驗，並驗證了衛星系統定位的可行性，為GPS系統的發展奠定了基礎。由於衛星定位在導航方面顯示出巨大的優勢，而子午系統在潛艇和艦船導航方面有很大的缺陷。
美國陸軍、海軍、空軍和民用部門都迫切需要壹種新的衛星導航系統。
因此，美國海軍研究實驗室(NRL)提出了壹個名為Tinmation的全球定位網絡計劃，由12到18顆衛星組成，高度為10000km。1967年、1969年和1974年分別發射了壹顆實驗衛星，在這些衛星上初步測試了原子鐘授時系統，這是GPS系統精確定位的基礎。
而美國空軍則提出了621-b的方案，每個星座由4到5顆衛星組成。除1顆衛星外，其余這些衛星均采用周期為24小時的傾斜軌道。該方案基於偽隨機碼(PRN)對衛星測距信號進行擴頻，功能強大，即使在信號密度低於1%環境噪聲的情況下也能使用。
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