美国早期的卫星定位耗时太长,只能是给核潜艇定位用用。长期以来,判别敌我位置就是各国军队迫切渴求的能力。在古代即使是绘制粗糙的地图也是将领们的无价之宝,到了近代出现了绘制等高线经纬度的高精度地图,随着1957年苏联Sputnik-1人造卫星发射成功,人类的眼光又投向了天际。1958年,美国海军开始研制子午仪卫星定位系统,1960年开始发射卫星并于1964年正式投入使用。尽管这个为核潜艇开发的定位系统具有诸多弊端,如无法确定高度信息,定位时间长,无法连续导航,无法提供高度信息,难于修正电离层延迟误差等,但对比传统定位方式已经是一场革命了。
美国海军对此不足提出了Timation计划,试验了星载原子钟,Timation计划为海军舰艇尤其是核潜艇提供低动态的2维定位服务;同期美国空军提出了621B计划,使用伪随机码为基础的测距原理,621B计划为空军提供高动态3维服务。1973年美国国防部将海空军的方案合二为一,建立国防导航卫星系统(DNSS),这是现有GPS正式的源头。
此后不久,DNSS改名为Navstar,即授时和测距导航卫星或者说是全球定位系统(Navigation Signal Timing and Ranging/Global Positioning System),后来简称GPS。但是授时功能始终是GPS的核心功能之一,这也是从CDMA通信到电力系统都大量采用GPS的重要原因。