GNSS, ou Global Navigation Satellite System, est un système mondial de navigation par satellite qui permet de déterminer la position, la vitesse et le temps précis en utilisant une constellation de satellites en orbite autour de la Terre. Le système GNSS le plus connu est le GPS (Global Positioning System), mais il existe également d'autres systèmes GNSS tels que GLONASS (système de navigation par satellite russe), Galileo (système européen de navigation par satellite) et Beidou (système chinois de navigation par satellite).

Les systèmes GNSS sont largement utilisés dans de nombreux domaines, notamment la navigation automobile, la navigation maritime, l'aviation, la cartographie, la gestion de flottes, la géodésie et de nombreuses applications de localisation dans les téléphones mobiles et autres appareils électroniques. Ils fonctionnent en utilisant des signaux radio émis par les satellites GNSS, que les récepteurs sur terre captent pour calculer leur position et leur vitesse.

En résumé, GNSS est un acronyme qui désigne les systèmes mondiaux de navigation par satellite, et le GPS en est l'exemple le plus célèbre.

Un système de positionnement par satelliteségalement désigné sous le sigle GNSS (pour Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites) est un ensemble de composants reposant sur une constellation de satellites artificiels permettant de fournir à un utilisateur par l’intermédiaire d'un récepteur portable de petite taille sa position 3D, sa vitesse 3D et l'heure. Cette catégorie de système de géopositionnement se caractérise par une précision métrique, sa couverture mondiale et la compacité des terminaux, mais également par sa sensibilité aux obstacles présents entre le terminal récepteur et les satellites. Certains systèmes d'augmentation et de fiabilisation de portée régionale ou mondiales, gratuits ou payants, permettent de fiabiliser le système et d'améliorer les performances (DGPS, EGNOS, Assisted GPS (A-GNSS), etc.).

Le premier système de positionnement par satellites est développé par les États-Unis avec TRANSIT à usage uniquement militaire en 1964 puis avec le Global Positioning System (GPS), devenu opérationnel en 1995, qui fixe les principes de fonctionnement repris par les systèmes de navigation par satellites développés par d'autres pays. Le système GPS repose sur une constellation d'une trentaine de satellites qui permet à un utilisateur, situé sur n'importe quel point du globe, d'avoir toujours au minimum quatre satellites à portée, dans l'hypothèse d'un environnement dégagé (« clear sky »). Le terminal de l'utilisateur calcule sa position grâce au signal émis par chacun des satellites. À ce stade, la communication est mono-directionnelle, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'émission de signaux du terminal vers les satellites, ce qui implique que le système ne reçoit aucune information de la part de l'utilisateur. Celui-ci est donc le seul à connaître sa position calculée.

L'URSS, à la suite des États-Unis, développe GLONASS entré en fonction en 1996 et qui, après une période d'éclipse liée à l'éclatement de l'Union soviétique, est redevenu opérationnel en 2010. L’Union européenne avec le système Galileo et la Chine avec le système Beidou-2 (COMPASS) développent leur propre système qui est devenu opérationnel en 2012 et mettent en orbite Beidou-3 en 2020. Le Japon (QZSS) et l’Inde avec l'IRNSS développent de leur côté un système assurant une couverture uniquement régionale dont la Chine dispose également avec Beidou-1 depuis 2003.

Après une exploitation purement militaire par les États-Unis, l'utilisation des terminaux GPS (et plus généralement GNSS) s'est généralisée pour répondre aux besoins des professionnels et du grand public (navigation — maritime, aérienne, terrestre —, topographie, géodésie, génie civil, agriculture, synchronisation du temps, etc.) Les terminaux permettent souvent d'exploiter les signaux de plusieurs systèmes, dont fréquemment GLONASS, GPS et Beidou, augmentant de ce fait les performances de positionnement grâce à la redondance des satellites. Les terminaux, qui sont des systèmes passifs, peuvent être complétés par des émetteurs de radiolocalisation pour des applications de suivi logistique (APRS), de sauvetage (SAR), de surveillance de trafic maritime (AIS), d’étude océanographique, de biologie (radiotracking), etc. Cette retransmission de la position du terminal par télécommunication est également largement généralisée aux smartphones qui sont aujourd'hui tous munis d'un récepteur GNSS et dont de multiples applications exploitent la position de l'utilisateur. Cette fonction de suivi, ou tracking, est souvent attribuée à tort au système GNSS lui-même alors qu'il n'y est pour rien.

Un système de positionnement par satellites fournit à son utilisateur via un récepteur dit GPS (smartphone équipé d'une puce électronique spécialisée ou récepteur GPS spécialisé):

les coordonnées géographiques en trois dimensions : longitude, latitude, altitude
la vitesse de déplacement de l'utilisateur
la date et heure.

Ces informations sont calculées à partir des mesures de distance à un instant donné entre le récepteur de l'utilisateur et plusieurs satellites artificiels spécialisés (les satellites de navigation) dont les positions dans l'espace sont connues avec précision :

Chaque satellite émet en permanence un signal qui peut être reçu par tout récepteur situé dans le cône de visibilité du satellite.
Chaque satellite inclut dans son signal les informations donnant sa position précise dans l'espace et la date/heure de l'émission du message.
Pour optimiser le système, les satellites de navigation circulent sur une orbite moyenne à une altitude d'environ 20000 kilomètres. Compte tenu de cette donnée et de la nécessité que le récepteur puisse en permanence avoir quatre satellites visibles au-dessus de l'horizon, un système de navigation (GPS, Galileo, Beidou, Glonass) doit comporter environ 25 satellites de navigation opérationnels pour fournir une position, quelle que soit la position de l'utilisateur à la surface de la Terre.

En combinant la mesure simultanée de la distance d'au moins quatre satellites, le récepteur est capable par multilatération de fournir la position et l'altitude avec une précision de l'ordre du mètre, la vitesse avec une précision de quelques cm/s et le temps avec une précision de l'ordre de la nanoseconde. La précision dépend de très nombreux facteurs, dont la qualité du récepteur, le mode de calcul et l'environnement proche. En termes de position, elle peut descendre à quelques millimètres pour un récepteur conçu pour une utilisation en géodésie utilisant la phase des signaux jusqu'à plusieurs dizaines, voire centaines de mètres pour un récepteur bas de gamme en environnement urbain dense. Le récepteur peut être au sol ou embarqué positionné dans un véhicule en déplacement : automobile, navire, avion.