GPS（全球定位系统）由太空卫星星座、地面监控站、车载 GPS 接收机三大部分组成，无人驾驶车辆依靠车载天线与接收机接收卫星信号，采用伪距三边测量法解算车辆的三维位置、速度与时间信息。

天上 GPS 卫星搭载高精度原子钟，持续向外发射无线电信号，信号内包含卫星自身轨道位置（星历）、信号发射时间戳。车载接收机接收到信号后，对比信号发射时刻和接收时刻，算出信号在空中传播的时间；用传播时间 × 光速，得到车辆到这颗卫星的距离，这个距离叫伪距（包含时钟、大气带来的误差，并非真实距离）。

从几何上看：1 颗卫星只能确定车辆处在以卫星为球心、伪距为半径的球面；2 颗卫星得到两个球面相交圆环；3 颗卫星可得到三维空间的两个交点。但车载接收机时钟精度远不如卫星原子钟，存在时间偏差，因此至少需要同时接收 4 颗卫星信号，联立方程组，一次性解算出车辆经度、纬度、海拔高度，同时修正接收机的时钟误差，得到车辆在地球上的绝对坐标。

普通民用 GPS 单点定位只有米级精度，不足以区分车道。无人驾驶一般搭配RTK 实时差分技术：在周边设立已知精确坐标的基准站，基准站观测卫星信号，计算误差修正值，通过网络发给无人车接收机，消除大气、轨道带来的公共误差，把定位提升到厘米级，满足自动驾驶车道级定位需求。

GPS 输出的位置信息送入自动驾驶主控，匹配高精地图，让系统知道车辆在哪条车道。GPS 有明显缺陷：隧道、高楼峡谷、树荫会遮挡卫星信号，出现定位漂移甚至失锁。所以无人车不会单独依靠 GPS，会和 IMU 惯性导航、轮速里程计融合，卫星信号丢失时依靠惯性继续推算位置，保障定位连续可用。