Основний астрономічної одиницею виміру часу є доба (86400 с) - інтервал часу, за який Земля робить один повний оберт навколо своєї осі щодо будь-якої точки на небесній сфері. Зоряна доба відраховують-ся між двома послідовними верхніми положеннями точки весняного рівнодення. Для точного розрахунку часу доводиться враховувати, що вісь обертання Землі здійснює повільне періодичне коливальний рух, що складається з прецесії (рух по конусу) і нутації (коливання осі). Крім цього добове обертання Землі і тривалість доби нестабільні.
У зв'язку з цим в 1967 р рішенням XIII Генеральної конференції з мір та ваг прийнято поняття атомної секунди як більш стабільної одиниці часу. Атомна секунда дорівнює інтервалу часу, протягом якого відбувається 9 192631770 коливань, відповідних резонансній частоті енергетичного переходу між рівнями атома цезію-133 при відсутності зовнішніх впливів. Атомна секунда прийнята в даний час за одиницю часу в системі СІ. Осереднення показань різних атомних еталонів часу дозволило створити шкалу міжнародного атомного часу.
Кожен навігаційний супутник оснащений своїми власними годинниками найбільш досконалої конструкції, досягнутої в наш час. Відносна похибка таких годин 1 10
13. тобто годинник можуть «відстати» або «поспішати» усього на 0,000003 з за рік (табл. 14.1). Але і ця величина похибки вважається занадто великий, і годинник на супутнику постійно контролюються з Землі і порівнюються з еталонними годинами на Землі, для яких створюють найбільш стабільні умови. Ця операція називається синхронізацією годин. Еталонні годинник на Землі є основними опорними годинами, які створюють свою шкалу часу для супутникової навігаційної системи.
У приймачах, які використовують геодезисти для координатних визначень, теж використовуються досить стабільні годинник. Але в зв'язку з тим що геодезичний приймач повинен бути компактним, легким і дешевим, годинник в приймачі приблизно в 1000000 раз менш стабільні годин, встановлених на супутнику. У зв'язку з цим при кожному сеансі вимірювань проводиться синхронізація годин приймача з годинниками навігаційної супутникової системи.
Рух штучних супутників Землі відбувається за законами небесної механіки під дією сил інерції і сил тяжіння Землі. Для опису такого руху використовується геоцентрична інерціальна система координат X 0 Y 0 Zq. Початок координат розташовано в центрі маси Землі, вісь Х 0 лежить в площині екватора і спрямована в точку весняного рівнодення (точку Весни), вісь Z 0 спрямована уздовж осі обертання Землі в бік Північного полюса P N. вісь У 0 доповнює прямокутну систему координат до повної (правої). Крім цього використовується геоцентрична рухлива система координат XYZ. У навігаційній системі координат ГЛОНАСС її називають ПЗ-90, а в NAVSTAR GPS - WGS-84. Центр цієї системи координат збігається з центром системи XqYqZq, вісь Zтакже збігається з віссю Z 0) а вісь X проходить через Грінвічський меридіан. Ось X в процесі добового обертання Землі періодично проходить через точку весняного рівнодення. Інтервал часу між двома такими послідовними моментами відповідає одним зірковим діб.
Інформація про рух супутників прогнозується і обчислюється в геоцентричної рухомий системі координат.