从基础研究开始……

　　1938-1940

　　1938年拉比在哥伦比亚大学发明了分子束磁共振技术。他和他的同事们将磁共振原理应用到原子和分子的基础研究上，他们还讨论了用于度量重力红移现象的原子钟可行性。拉比于1944年由于其卓越贡献被授予诺贝尔奖

　　1957  苏联在十月发射人造地球卫星。麻省理工学院的林肯实验室和约翰霍普金斯应用物理学实验室共同开始卫星跟踪项目。海军的传输系统实验于十二月在应用物理学实验室开始进行。

　　1954 哥伦比亚大学的查尔斯·唐斯首次表演微波激射实验，从氨分子中发射辐射。唐斯与他人共同获得1964年诺贝尔物理学奖。

　　1954-1956 扎奇里亚斯与松下公司制作出第一个自足式便携原子钟，称作“Atomichron”。

　　1959 阿尔弗雷德·卡斯勒和让·布罗塞尔分别在巴黎和麻省理工学院工作，二人共同发现了光泵激的原理。卡斯勒由于该成就获得诺贝尔奖。

　　虽然这项技术如此复杂，但GPS系统操作原理却很简单。每一颗卫星不断发射包含其位置和精确到十亿分之一秒的时间的数字无线电信号。GPS的接收装置接收到来自于四颗卫星的信号，然后计算出在地球上的位置，误差仅为几百英尺。接收装置将接收时间与卫星发射的时间进行比较，通过二者之差计算出远离卫星的距离 （光线的速度为每秒186，000英里，假如卫星发射时间比接收时间晚千分之一秒，那么接受装置离卫星的距离就为186英里）。通过比较这个时间与其他三个已知位置的卫星的时间，接收装置便能够确定经纬度及海拔高度。

　　上面介绍的这种方法中必须要求卫星和接收装置都带有高精度的时钟。然而，要使接收装置接收到第四颗卫星只需要它带有一只相对简单的石英手表—就如同我们平常使用的手表一样。一旦接收装置与四颗卫星联络上之后，该系统便自动接管并同时计算出所处位置。

　　要使系统运行，接收装置必须知道卫星的准确位置，卫星也必须保持可靠且精度极高的时间。这里，精确度是由每颗卫星携带的四个原子钟来保证的，因为原子钟是世界上目前最准确的计时装置。可靠性则是由卫星所在的11000英里高的轨道保证的，由于在大气层外卫星能够按照非常准确的抛物线进行飞行。美国国防部对这些每天飞越头顶两次的卫星进行监视，精确地测量出它们的速度、位置和高度。这些信息会发回卫星并随着卫星发射的定时信号向外发布。