Por anos, o governo restringiu usos não militares do Sistema de Posicionamento Global. Desenvolvido na década de 1970, o sistema entrou no mundo civil na década de 1980, mas os militares embaralhavam os sinais para que precisão de 30 metros era o melhor que pilotos ou outros usuários podiam esperar. No século 21, isso mudou: sua unidade de GPS de aviação tem 10 vezes a precisão de sua antecessora do século 20.
Quando a URSS lançou o Sputnik em 1957, cientistas americanos descobriram que podiam localizar sua posição monitorando mudanças em sua frequência de rádio à medida que se movia. Os militares perceberam que submarinos poderiam rastrear sinais de satélite para se orientar após meses submersos. Em 1973, os militares criaram um sistema de navegação alternativo, o mesmo Sistema de Posicionamento Global em uso hoje. Cada unidade GPS recebe transmissões digitais de satélite que usa para determinar sua localização, baseada na distância dos satélites.
As transmissões dos satélites incluem a posição do satélite e a hora exata da transmissão. O tempo que leva para chegar ao seu GPS mostra a que distância seu avião está dos satélites. Para garantir temporização precisa, cada satélite GPS carrega quatro relógios atômicos. Conhecer a hora e a localização de origem de três sinais de satélite dá à sua unidade informações suficientes para triangular a localização do seu avião, mas apenas se seu GPS tiver um relógio atômico de precisão comparável. Adicionar um sinal de um quarto satélite permite que a unidade funcione com um relógio comum.
A chave para a precisão do GPS é a tremenda precisão dos relógios atômicos. A tecnologia de relógio atômico coloca átomos em um campo oscilante, fazendo o campo ressoar em uma frequência que corresponde à ressonância magnética dos átomos. Ao usar a ressonância como base para o movimento do relógio, em vez de um cristal de quartzo ou um conjunto de engrenagens, os relógios atingem precisão inigualável. Cientistas desenvolveram várias tecnologias para relógios atômicos, mas a maioria dos cronômetros GPS funciona com átomos de césio.
Embora os militares não degradem mais os sinais GPS para civis, reservam o direito de fazê-lo a qualquer momento. Mesmo sem esse fator, sinais GPS às vezes sofrem pequenos erros devido a sinais ricocheteando em obstruções ou desacelerando na atmosfera. Em 2003, o governo lançou o Sistema de Aumento de Área Ampla (WAAS) para fornecer maior precisão para GPS de aviação. As informações adicionais dos satélites WAAS e estações terrestres tornam unidades GPS de aviação precisas dentro de 1 a 2 metros horizontalmente e 2 a 3 metros verticalmente.
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