第三階段為實用組網階段，1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，這一階段的衛星稱為“BLOCKII”和“BLOCKIIA”。此階段宣告GPS系統進入工程建設狀態。1993年底實用的GPS網即（21+3）GPS星座已經建成，今後將根據計劃更換失效的衛星。
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系統由監控中心和移動終端組成，監控中心由通訊伺服器及監控終端組成。通訊伺服器由主控機、GSM/GPRS接受傳送模組組成。
移動終端由GPS接收機，GSM收發模組，主控制模組及外接探頭等組成，事實上GPS定位系統是以GSM、GPS、GIS組成具有高新技術的“3G”系統。
GPS接收機的結構分為：天線單元和接收單元兩大部分。GPS系統包括三大部分:空間部分—GPS星座(GPS星座是由24顆衛星組成的星座，其中21顆是工作衛星，3顆是備份衛星)；地面控制部分—地面監控系統；使用者裝置部分—GPS訊號接收機。
空間部分：GPS的空間部分是由24顆工作衛星組成,它位於距地表20200km的上空,均勻分布在6個軌道面上(每個軌道面4顆),軌道傾角為55°。此外,還有4顆有源備份衛星在軌執行。衛星的分佈使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星,並能保持良好定位解算精度的幾何圖象。
這就提供了在時間上連續的全球導航能力。GPS衛星產生兩組電碼,一組稱為C/A碼(Coarse/AHz);一組稱為P碼(ProHz),P碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國軍方管制,並設有密碼,一般民間無法解讀,主要為美國軍方服務。C/A碼人為採取措施而刻意降低精度後,主要開放給民間使用。
地面控制部分：地面控制部分由一個主控站,5個全球監測站和3個地面控制站組成。監測站均配裝有精密的銫鍾和能夠連續測量到所有可見衛星的接受機。
監測站將取得的衛星觀測資料,包括電離層和氣象資料,經過初步處理後,傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤資料,計算出衛星的軌道和時鐘引數,然後將結果送到3個地面控制站。
地面控制站在每顆衛星執行至上空時,把這些導航資料及主控站指令注入到衛星。這種注入對每顆GPS衛星每天一次,並在衛星離開注入站作用範圍之前進行最後的注入。如果某地面站發生故障,那麼在衛星中預存的導航資訊還可用一段時間,但導航精度會逐漸降低。
對於導航定位來說，GPS衛星是一動態已知點。星的位置是依據衛星發射的星曆—描述衛星運動及其軌道的的引數算得的。每顆GPS衛星所播發的星曆，是由地面監控系統提供的。
衛星上的各種裝置是否正常工作，以及衛星是否一直沿著預定軌道執行，都要由地面裝置進行監測和控制。地面監控系統另一重要作用是保持各顆衛星處於同一時間標準—GPS時間系統。
這就需要地面站監測各顆衛星的時間，求出鐘差。然後由地面注入站發給衛星，衛星再由導航電文發給使用者裝置。GPS工作衛星的地面監控系統包括一個主控站、三個注入站和五個監測站。
使用者裝置部分：使用者裝置部分即GPS訊號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星,並跟蹤這些衛星的執行。
當接收機捕獲到跟蹤的衛星訊號後,即可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道引數等資料。
根據這些資料,接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算,計算出使用者所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等資訊。
接收機硬體和機內軟體以及GPS資料的後處理軟件包構成完整的GPS使用者裝置。
GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般採用機內和機外兩種直流電源。
設定機內電源的目的在於更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。
關機後,機內電池為RAM存儲器供電,以防止資料丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小,重量越來越輕,便於野外觀測使用。
在測試架上的GPS衛星GPS衛星是由洛克菲爾國際公司空間部研製的，衛星重774kg，使用壽命為7年。衛星採用蜂窩結構，主體呈柱形，直徑為1.5m。衛星兩側裝有兩塊雙葉對日定向太陽能電池帆板(BLOCKI)，全長5.33m接受日光面積為7.2m2。對日定向系統控制兩翼電池帆板旋轉，使板面始終對準太陽，為衛星不斷提供電力，並給三組15Ah鎘鎳電池充電，以保證衛星在地球陰影部分能正常工作。
在星體底部裝有12個單元的多波束定向天線，能發射張角大約為30度的兩個L波段（19cm和24cm波）的訊號。在星體的兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用於與地面監控網的通訊。此外衛星還裝有姿態控制系統和軌道控制系統，以便使衛星保持在適當的高度和角度，準確對準衛星的可見地面。
由GPS系統的工作原理可知，星載時鐘的精確度越高，其定位精度也越高。早期試驗型衛星採用由霍普金斯大學研製的石英振盪器，相對頻率穩定度為10?11/天。誤差為14米。1974年以後，gps衛星採用銣原子鐘，相對頻率穩定度達到10?12/天，誤差8m。1977年，BOKCKII型採用了馬斯頻率和時間系統公司研製的銫原子鐘後相對穩定頻率達到10?13/天,誤差則降為2.9m。1981年，休斯公司研製的相對穩定頻率為10?14/天的氫原子鍾使BLOCKIIR型衛星誤差僅為1m。
GPS的基本定位原理是衛星不間斷地傳送自身的星曆引數和時間資訊，使用者接收到這些資訊後，經過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間資訊。
當蘇聯發射了第一顆人造衛星後，美國約翰·霍布斯金大學應用物理實驗室的研究人員提出既然可以已知觀測站的位置知道衛星位置，那麼如果已知衛星位置，應該也能測量出接收者的所在位置。這是導航衛星的基本設想。
GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到使用者接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的資料就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查出。而使用者到衛星的距離則透過紀錄衛星訊號傳播到使用者所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾，這一距離並不是使用者與衛星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。