Paikannus perustuu useimmiten laskentaan, jossa paikan sijaintikoordinaatti lasketaan sen etäisyydestä vähintään kolmeen tai neljään tukiasemaan. Laskeminen tapahtuu useimmiten mittaamalla ensin etäisyys tukiasemiin radiosignaalin kulkuajan tai voimakkuuden perusteella. Tukiasemista vedettyjen säteiden leikkauspiste ilmaisee paikan sijainnin. Tukiasemat ovat yleensä matkapuhelin- tai satelliittiverkossa, mutta ne voivat olla missä tahansa verkossa. Paikka voidaan laskea joko itsenäisesti käyttäjän käsilaitteessa tai operaattorin verkon avustuksella.

Nykyään GPS-piirit ovat erittäin pienikokoisia. Vielä muutama vuosi sitten GPS-laite oli tiiliskiven kokoinen, kun nykyään se mahtuu rannekelloon. Ensimmäiset matkapuhelimen ja GPS-paikantimen yhdistävät tuotteet olivat GSM -verkon Benefon More ja Benefon Esc! ja AMPS-verkon Garmin NavTalk, jotka tulivat markkinoille vuonna 1999. Perinteiseen matkapuhelimeen liitettävien GPS-laitteiden lisäksi markkinoilla on PDA (Personal Digital Assistant) -puhelimia joissa on GPS. GPS-paikannuksen voi hankkia myös erillisenä laitteena. Markkinoilla on erilaisia GPS- lisälaitteita, joilla saadaan standardi NMEA-0183 muotoinen GPS-paikkatieto käyttöön. Näissä matkapuhelimiin, tietokoneeseen tai kämmentietokoneeseen liitettävissä laitteissa käytössä olevia liitäntöjä ovat mm. Compact flash, Bluetooth, Sarjaliitäntä (RS-232) ja USB.

Lisäksi markkinoilla on erikoistuneempia GSM:n ja GPS:n yhdistäviä tuotteita. Esimerkiksi Benefon (GeoSentric) on valmistanut koiratutkan, jolla voi paikantaa irrallaan juokseva koira. Tässä lähinnä metsästäjille suunnatussa järjestelmässä koiralle puetaan liivi, jossa on GPS ja erillis-GSM. Kun koira halutaan paikantaa, Benefonilla lähetetään tekstiviesti koiran kännykälle, joka lähettää sijainnin paluuviestissä. Sijainti ja koiran etenemissuunta näytetään kartalla. Paikannus toimii kertaluonteisena tai jatkuvana. Koirien paikannuksen lisäksi Benefonilla on käyttäjän itsensä paikantamisen toteuttava palvelu, jossa se tarjoaa asiakkailleen mahdollisuuden rekisteröityä Benefon (GeoSentric) Friend Find Serviceen, jonka avulla Esc! -käyttäjän ystävät ja sukulaiset voivat paikantaa Benefon (GeoSentric) Esc! -käyttäjän, vaikka heillä ei Benefon Esc!:iä itsellään olisikaan.

Vuonna 2002 markkinoille tulivat ensimmäiset GPS puhelimet. Vuonna 2003 GPS-matkapuhelinmalleja valmistivat Pohjois-Amerikan tai Aasian markkinoille jo esimerkiksi Motorola, Nokia, Kyocera, Samsung, Sanyo, SonyEricsson ja Siemens. Nykyään uusia GPS-laitteita tulee markkinoille jatkuvasti.

Markkinoilla on GPS-GSM-puhelinten ja GPS-lisälaitteiden lisäksi ajoneuvonavigointijärjestelmiä, eri alojen ammattilaisille räätälöityjä paikannusjärjestelmiä sekä pitkälle erikoistuneita laitteita, kuten seurantalaitteita ja rannetietokoneita. Eri lajien harrastajillekin on räätälöity omia GPS-laitteita. Tavalliset GPS-laitteet joutuvat kilpailemaan markkinaosuuksista A-GPS-puhelinten kanssa. Harva tulee enää ostamaan tavallista GPS-laitetta, kun A-GPS tulee vakio-ominaisuudeksi puhelimiin joihin voidaan ohjelmoida mitä erilaisimpia paikkatietoisia sovelluksia. A-GPS puhelinten rinnalle markkinoille tulevat jäämään kuitenkin kaikkein erikoistuneimmat GPS-laitteet. Tällä hetkellä myynnissä olevissa itsenäisissä GPS-laitteissa on monipuoliset ominaisuudet joiden voi odottaa olevan tulevaisuudessa myös GPS matkapuhelimissa.

Paikannusteknologiat ovat jatkuvasti halventuneet ja parantuneet, kuten muukin tietotekniikka. Kaksi tämän hetken käytetyintä paikannusmenetelmää perustuvat GPS-satelliittiverkkoon ja matkapuhelinverkkoon. Satelliittipaikannuksen tarkkuus on rakentamattomassa ympäristössä muutamia metrejä. Mitä enemmän ympärillä on korkeita rakennuksia, sitä epätarkempi se on. Matkapuhelinverkon tukiasemiin perustuvan paikannuksen tarkkuus kaupungissa on noin 200 metriä, mutta maaseudulla tarkkuus voi laskea jopa useisiin kilometreihin. Näiden rinnalle ovat yleistymässä lähiverkkopaikannusmenetelmät ja useita eri teknologioita käyttävät yhdistelmäpaikannusmenetelmät. Mm. Yhdysvaltalainen SnapTrack on yhdistänyt A-GPS paikannusteknologiaan tarkan solupaikannuksen, jonka ansiosta paikannus toimii paremmin heikoissa A-GPS -signaalin vastaanotto-olosuhteissa kuten sisätiloissa. Seuraavassa kuvassa on paikannusmenetelmien tarkkuuksia ja toimintaympäristön vaikuksia tarkkuuteen.

Yhdysvalloissa tarkkojen matkapuhelinten paikannustekniikoiden käyttöönottoa on nopeuttanut laki joka määrää, että jokaisen matkapuhelimen täytyy olla hätäpalvelukeskusten jäljitettävissä tietyllä tarkkuudella. A-GPS on operaattoreille edullinen tapa täyttää lain vaatimukset, koska siinä asiakas maksaa suurimman osan paikannustekniikan käyttöönoton kustannuksista hankkimalla sopivan puhelimen. Yhdysvallat on Japanin ohella selvästi Eurooppaa edellä A-GPS -tekniikan käyttöönotossa.

Satelliittipaikannus

Satelliittipaikannuksella saadaan tietoon sijainnin lisäksi paikannettavan nopeus sekä tarkka aika. Tavallisen GPS -satelliittipaikantimen tarkkuus rakentamattomassa ympäristössä on alle 10 metriä. Rakennetussa ympäristössä ongelmana ovat signaalin heijastumiset rakennuksista, jolloin tällöin tarkkuus putoaa noin 20-30 metriin. GPS:n tarkkuutta pystytään parantamaan huomattavasti ylimääräisillä paikannuksen virheitä vähentävillä satelliiteilla tai tukiasemilla. Tällaista nykyään jo tavallista virheenkorjaukseen pystyvää paikanninta kutsutaan D-GPS -laitteeksi. Sisätilapaikannukseen virheenkorjaus ei kuitenkaan auta. A-GPS toimii joissain määrin myös sisätiloissa. Muita A-GPS:n etuja ovat mm. nopea toimintavalmius, tarkkuus ja valmistuksen edullisuus.

GPS-satelliittipaikannuksen radiosignaalin nopeus on hyvin suuri. Esimerkiksi, jos paikannussatelliitti on kiertoradalla suoraan yläpuolella, kestää signaalilla kulkea vastaanottimeen noin 0,06 sekuntia. Jotta kulkuaika voitaisiin laskea tarkasti, tarvitaan hyvin tarkka kello ja tapa laskea signaalin kulkuaika. Kukin satelliitti lähettää omaa yksilöllistä keinosatunnaislukujen sarjaa, jota lähetetään aikasynkronoituna eli kunakin ajanhetkenä tiedetään, mitä numeroa ollaan lähettämässä. Koska vastaanotin tuntee kunkin satelliitin satunnaislukussarjan, se voi toistaa lähetyksen samanaikaisesti, jos sillä on hyvin tarkka kello. Kohdistamalla vastaanottimen generoima ja satelliitin lähettämä signaali, voidaan kohdistukseen tarvittavasta viiveestä arvioida kulkuaika satelliitista puhelimeen. Kulkuajasta voidaan laskea etäisyys, kun signaalin nopeus tiedetään.

Maailmanlaajuisia satelliitteihin perustuvia paikannusjärjestelmiä on tällä hetkellä olemassa kaksi. Vanhempi ja tunnetumpi on Yhdysvaltain puolustusministeriön kehittämä ja ilmavoimien avaruushallinnon ylläpitämä GPS-järjestelmä, jonka toiminta perustuu 21 satelliitin ja kolmen varasatelliitin muodostamaan verkostoon. Järjestelmän suunnittelu on aloitettu jo 1960-luvulla, mutta nykyiseen muotoonsa se valmistui 1994. Järjestelmässä on kaksi paikannusjärjestelmää: salattu järjestelmä sotilaskäyttöön ja avoin siviilikäyttöön. Koska Yhdysvallat pitää GPS:ää osittain kansalliseen turvallisuuteensa liittyvänä sotilaallisena järjestelmänä, GPS:n jatkuvasta saatavuudesta siviilikäyttöön ei ole mitään takeita. Viime vuosikymmenellä järjestelmän ylläpitäjät jopa tahallisesti lisäsivät satelliittien signaaliin virheitä, jotka heikensivät paikannustarkkuutta. Häirintä lopetettiin vuonna 2000.

Glonass (Global navigation satellite system) on GPS:ää vastaava venäläinen sotilaskäyttöön rakennettu satelliittipaikannusjärjestelmä. Ensimmäinen satelliitti laukaistiin 1982. Satelliittien ratakuvioiden ansiosta satelliittigeometria ja paikannustarkkuus ovat napa-alueilla keskimäärin parempia kuin GPS:llä. Järjestelmää ei ole salattu, eikä siihen ole tehty tahallisia virheitä. Glonass saattaa tulla kaupalliseen siviilikäyttöön muutaman vuoden kuluttua.

Euroopan Unioni on rakentamassa omaa Galileo -satelliittipaikannusverkkoa. Eräs syy tähän on GPS-paikannuksen mahdollistavien satelliittien Yhdysvaltalainen omistus, joka tuo epävarmuutta muun maailman GPS-teknologiaan perustuvaan liiketoimintaa. Myös Kiina osallistuu hankkeeseen. Galileon ansiosta paikannuksen tarkkuus paranee. Loppukäyttäjän on kuitenkin maksettava Galileon tarjoamasta parhaasta tarkkuudesta. Galileota voidaan myös käyttää yhtä aikaa GPS:n kanssa, jolloin tarkkuus on parempi kuin vain toista järjestelmää käytettäessä.

Galileo on siviilikäyttöön tarkoitettu projekti, jonka kehittelystä ja ylläpidosta sotilaalliset järjestöt pidetään erossa. Sen signaalijärjestelmästä on tulossa kaksisuuntainen, jolloin se mahdollistaa esimerkiksi hätäsanomien lähettämisen. GPS ja Glonass ovat yksisuuntaisia. Järjestelmään on suunniteltu 30 satelliittia. Galileo-järjestelmä on suunniteltu yhteensopivaksi GPS:n ja Glonassin kanssa siten, että kaikkia järjestelmiä voi käyttää samalla paikannuslaitteella. Tämä parantaa paikannuksen kattavuutta ja tarkkuutta.

D-GPS:llä (Differential global positioning system) paikannusta parannetaan sääkorjausten avulla, jotka paikannin saa maa-asemilta. Lisäksi paikannusta avustetaan erillisillä satelliiteilla, jotka korjaavat erilaisia virheitä ja kertovat kuinka luotettava paikannus on. Pohjois-Amerikassa on käytössä järjestelmä nimeltään WAAS (Wide Area Augmentation System) ja Aasiassa Japanilainen MSAS (Multi-Functional Satellite Augmentation System). Vastaava Eurooppalainen järjestelmä EGNOS (The European Geostationary Navigation Overlay Service) valmistuu ensi vuoden syksynä, mutta sitä tukevia päätelaitteita on jo saatavilla. Etuina ovat mm. paljon suurempi peittoalue ja pienempi sääolojen ja elektronisen häirinnän vaikutus tarkkuuteen verrattuna nykyisiin maa-asemiin perustuviin systeemeihin kuten D-GPS:ään.

Tällä hetkellä EGNOS satelliitteja on taivaalla kaksi (kolmas tulee myöhemmin), mutta maa-asemia ei ole vielä riittävästi. ESTB (The EGNOS System Test Bed) on EGNOS järjestelmän prototyyppi, joka on ollut toiminnassa helmikuusta 2000. Se parantaa jo tällä hetkellä paikannuksen tarkkuutta. EGNOS:n maa segmentti tulee sisältämään 30 seuranta ja monitorointi asemaa (RIMS ranging and integrity monitoring stations), neljä pääohjaus asemaa ja kuusi ”up-link” asemaa. EGNOS:n tarkkuus on alle 2 metriä, kuten liitteestä 4 on pääteltävissä.

SISNet tarjoaa käyttäjille pääsyn EGNOS signaaliin internetin kautta reaaliajassa, jolloin sitä voidaan käyttää tilanteissa joissa signaalia ei muuten pystytä kunnolla vastaanottamaan. Tällainen tilanne on sisätiloissa ja hyvin pohjoisessa, koska EGNOS-satelliitti tulee olemaan varsin matalalla horisontissa, joten signaalin saatavuus huono. A-GPS paikannukselle SISNeT on suuri etu ja operaattoreille tilaisuus lisäarvopalvelun tuottamiseen.

D-GPS korjaustietoja voidaan lähettää myös radio- tai GSM-yhteydellä linkkimastoja käyttäen. Esimerkiksi Suomessa tällaista toimintaa harjoittaa Suomessa Digita ja Merenkulkulaitos. Lisäksi haluttaessa erittäin tarkkoja mittaustuloksia voidaan käyttää tilapäisesti pystytettäviä GPS-transpondereita. Tällaista avoimessa maastossa muutaman senttimetrin tarkkuuksiin yltävää paikanmittausta kutsutaan nimellä RTK-GPS (real time kinematic - global positioning system).

Lisäksi GPS-tukiasemia voidaan asentaa maanpäälle, jolloin saadaan tarkempi paikannus sisätiloihin ja rakennettuun ympäristöön. GPS pseudoliitit ovat maanpäällisiä lokaalisti esim. sisätiloihin asennettavia lähettimiä, jotka emuloivat GPS signaalia. Pseudoliittien avulla paikannuksen tarkkuus voi nousta metriin. Ongelmia ovat taajuusalueen luvanvaraisuus ja vastaanottimilta vaadittava pseudoliittien signaalin hyödyntämiskyky.

Avustettu satelliittipaikannus

A-GPS (Assisted Global Postioning System) on kehitetty edelleen jo vuosikymmeniä käytössä olleesta GPS-tekniikasta. A-GPS:llä saavutetaan suurempi tarkkuus, parempi nopeus ja pienempi virankulutus kuin tavallisella GPS-tekniikalla. A-GPS-laite kykenee paikantamaan puhelimen sijainnin avoimella paikalla 2–3 metrin tarkkuudella muutamassa sekunnissa, kun tavalliselta GPS-vastaanottimelta paikan määritykseen voi kulua jopa yli minuutti.

A-GPS -laite toimii myös heikoissa signaalin vastaanotto-olosuhteissa kuten korkeiden rakennusten lähettyvillä ja jopa sisätiloissa, koska se pystyy vastaanottamaan satoja kertoja heikompia signaaleja kuin tavallinen GPS. Tällöin tarkkuus tosin tippuu heikon signaalin vuoksi 20–30 metriin.

Operaattoreille A-GPS on edullinen paikannusmenetelmä, koska se ei vaadi suuria investointeja verkkoon ja se on yhteensopiva myös uusien matkapuhelinsukupolvien verkkojen kanssa. A-GPS:ssä käytetään maanpäällistä verkkoa satelliittien rata- ja korjaustietojen välitykseen matkapuhelimen ja verkon välillä joko solulähetyksenä tai radiopakettiverkon kautta alla olevan kuva mukaisesti.

A-GPS:stä on kaksi erilaista versiota. Toisessa versiossa paikan laskenta tapahtuu verkon palvelimessa ja toisessa puhelimessa. Puhelimessa tapahtuvassa A-GPS menetelmässä verkko toimittaa puhelimelle avustustietoja kuten satelliittien ratatietoja ja korjaustietoja, jonka jälkeen puhelin laskee paikkatiedot. Jos verkko pyytää paikkatietoja niin puhelin toimittaa ne sille, jos käyttäjä on tämän sallinut.

Verkossa tapahtuvassa A-GPS paikannuksessa puhelimessa on yksinkertaisempi GPS-vastaanotin joka jalostaa verkon toimittamia avustustietoja lähettää ne takaisin verkossa sijaitsevalle laitteelle joka mittaa puhelimen paikan ja suorittaa muut operaatiot.