O sistema de posicionamento global, ou GPS, do inglês Global Positioning System, é um sistema de navegação hiperbólica por satélite pertencente à Força Espacial dos Estados Unidos e operado pela Mission Delta 31. É um dos sistemas globais de navegação por satélite, conhecidos pela sigla GNSS, que fornecem localização geográfica e informações de tempo a um receptor em qualquer ponto da Terra ou próximo a ela onde a qualidade do sinal permita. O usuário não precisa transmitir dados, e o sistema funciona independentemente da recepção de telefonia ou internet, embora essas tecnologias possam ampliar a utilidade das informações de posicionamento. O GPS fornece recursos essenciais de posicionamento a usuários militares e civis e a empresas no mundo inteiro. Criado, controlado e mantido pelo governo dos Estados Unidos, está disponível gratuitamente a qualquer pessoa com um receptor GPS.
O projeto GPS foi iniciado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos em 1973. O protótipo do satélite foi lançado em 1978, e a constelação completa de 24 satélites entrou em operação em 1993. Depois que o voo Korean Air Lines 007 foi abatido ao entrar por engano no espaço aéreo soviético, o presidente Ronald Reagan determinou que o GPS fosse disponibilizado para uso civil a partir de 1988. Inicialmente, porém, a precisão média para usuários civis ficou limitada a 100 metros pela disponibilidade seletiva, ou SA. Esse recurso introduzia deliberadamente um erro nos dados do GPS, que os receptores militares podiam corrigir.
Com o aumento do uso civil, cresceu a pressão para eliminar esse erro. A SA foi desativada temporariamente durante a Guerra do Golfo, pois a falta de receptores militares levou muitos soldados norte-americanos a usar aparelhos civis enviados de casa. Na década de 1990, sistemas de GPS diferencial da Guarda Costeira dos Estados Unidos, da Administração Federal de Aviação e de órgãos semelhantes em outros países passaram a transmitir correções locais. Elas reduziam a degradação causada pela SA e os efeitos atmosféricos, que os receptores militares também corrigiam. As Forças Armadas dos Estados Unidos haviam desenvolvido formas de bloquear o sinal localmente, o que tornou desnecessária a possibilidade de degradar o sistema no mundo inteiro. Em 1 de maio de 2000, o presidente Bill Clinton determinou a desativação da disponibilidade seletiva. Em 2007, o governo norte-americano anunciou que a geração seguinte de satélites GPS não teria esse recurso.
Os avanços tecnológicos e as novas demandas motivaram a modernização do GPS, com os satélites GPS Block III e o projeto do sistema de controle operacional de nova geração, conhecido pela sigla OCX. O Congresso dos Estados Unidos autorizou a modernização em 2000. Quando a disponibilidade seletiva foi desativada, a precisão do GPS era de aproximadamente 5 metros. Receptores que usam a faixa L5 podem alcançar 30 centímetros. Equipamentos para aplicações que exigem maior precisão, como engenharia e agrimensura, chegam a 2 cm e podem alcançar precisão inferior a um milímetro com medições prolongadas. Aparelhos de uso comum, como smartphones, podem alcançar 4,9 m ou menos com serviços auxiliares, como o posicionamento por Wi-Fi.
Em março de 2026, 21 satélites GPS transmitiam sinais L5. Esses sinais permaneciam em fase pré-operacional, à espera de que 24 satélites os transmitissem, o que estava previsto para 2027.
O projeto GPS começou nos Estados Unidos em 1973 para superar as limitações dos sistemas de navegação anteriores. Reuniu ideias de seus antecessores, entre elas estudos sigilosos de engenharia da década de 1960. O Departamento de Defesa desenvolveu o sistema para as Forças Armadas dos Estados Unidos, com uma configuração inicial de 24 satélites. A constelação foi completada em 1993, e o uso civil havia sido permitido na década de 1980. Sua invenção é atribuída a Roger L. Easton, do Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos, Ivan Getting, da The Aerospace Corporation, e Bradford Parkinson, do Applied Physics Laboratory. Gladys West, da Divisão de Ciências Balísticas do Campo de Provas Naval de Dahlgren, trabalhou na criação de um modelo geodésico matemático da Terra. Esse trabalho permitiu desenvolver técnicas computacionais para determinar a posição dos satélites com a precisão necessária ao GPS.
Parte do projeto do GPS deriva de sistemas terrestres de radionavegação, como o LORAN e o Sistema de navegação Decca, desenvolvidos no início da década de 1940. Em 1955, Friedwardt Winterberg propôs testar a relatividade geral pela detecção da desaceleração do tempo em um campo gravitacional intenso, com relógios atômicos precisos a bordo de satélites artificiais. A relatividade restrita e a geral previam que, para um observador na Terra, os relógios dos satélites GPS adiantariam 38 microssegundos por dia em relação aos relógios terrestres. O GPS corrige essa diferença.
Quando a União Soviética lançou seu primeiro satélite artificial, o Sputnik-1, em 1957, os físicos norte-americanos William Guier e George Weiffenbach monitoraram suas transmissões de rádio no Applied Physics Laboratory, ou APL, da Universidade Johns Hopkins. Em poucas horas, perceberam que o efeito Doppler permitia determinar a posição do satélite em sua órbita. O diretor do APL lhes deu acesso ao computador UNIVAC I do laboratório para fazer os cálculos necessários.
No início do ano seguinte, Frank McClure, vice-diretor do APL, pediu a Guier e Weiffenbach que investigassem o problema inverso, determinar a posição do usuário a partir da posição conhecida do satélite. A Marinha desenvolvia o míssil Polaris, lançado de submarinos, cujo emprego exigia conhecer a posição da embarcação. Esse trabalho levou ao desenvolvimento do sistema TRANSIT pelo APL. Em 1959, a ARPA, que passou a se chamar DARPA em 1972, também participou do projeto.
O primeiro teste bem-sucedido do TRANSIT ocorreu em 1960. Sua constelação de cinco satélites fornecia uma posição aproximadamente a cada hora. Em 1967, a Marinha dos Estados Unidos desenvolveu o satélite Timation, que comprovou a viabilidade de colocar relógios precisos no espaço, uma tecnologia necessária ao GPS.
Na década de 1970, o sistema terrestre OMEGA, baseado na comparação de fase dos sinais transmitidos por pares de estações, tornou-se o primeiro sistema de radionavegação de alcance mundial. As limitações desses sistemas levaram à busca de uma solução de navegação mais abrangente e precisa.
Embora a navegação precisa atendesse a muitas necessidades militares e civis, quase nenhuma delas era vista como justificativa para os bilhões de dólares necessários à pesquisa, ao desenvolvimento, à implantação e à operação de uma constelação de satélites de navegação. Durante a corrida armamentista da Guerra Fria, o Congresso norte-americano viu na ameaça nuclear à existência do país uma justificativa para esse custo. O financiamento do GPS e o sigilo que cercou seu desenvolvimento estiveram ligados a essa capacidade de dissuasão. A tríade nuclear reunia os mísseis balísticos lançados de submarinos da Marinha, ou SLBMs, os bombardeiros estratégicos e os mísseis balísticos intercontinentais, ou ICBMs, da Força Aérea dos Estados Unidos, conhecida pela sigla USAF. A determinação precisa da posição de lançamento dos SLBMs era um multiplicador de força necessário à dissuasão nuclear.
Com navegação precisa, os submarinos de mísseis balísticos norte-americanos podiam determinar sua posição antes de lançar os SLBMs. A USAF, responsável por dois dos três componentes da tríade nuclear, também precisava de um sistema de navegação mais preciso e confiável. A Marinha e a Força Aérea desenvolviam suas próprias tecnologias em paralelo para resolver essencialmente o mesmo problema. Uma proposta para reduzir a vulnerabilidade dos ICBMs previa plataformas móveis de lançamento, comparáveis às dos soviéticos SS-24 e SS-25. Isso criava uma necessidade de determinar a posição de lançamento semelhante à dos SLBMs.
Em 1960, a Força Aérea propôs o sistema de radionavegação MOSAIC, sigla de Mobile System for Accurate ICBM Control, que era essencialmente uma versão tridimensional do LORAN. Um estudo posterior, o Projeto 57, foi realizado em 1963 e deu origem ao conceito do GPS. No mesmo ano, esse conceito passou a ser desenvolvido no Projeto 621B, que já reunia muitos dos atributos do GPS e prometia maior precisão para os bombardeiros e ICBMs da Força Aérea.