为了描述GPS卫星的运动，必须定义一个惯性坐标系。卫星的运动遵循牛顿力学原理，牛顿力学在惯性坐标系有效。所以，协议天球参考框架（CRF）符合我们的意图。CRF的xy平面是地球的赤道面；坐标是天文经度和天文纬度，天文经度的测量值从春分点沿赤道向东。春分点是黄道和赤道的相交点。因此右手地心惯性系（ECI）采用地球中心作为原点，国际协议原点作为z轴，其x轴指向J2000.0春分点（公元2000年1月1日12时）。这样的坐标系也被称为该时刻的赤道坐标系。由于地球中心的运动（加速度），ECI实际上是一个准惯性系统，需要在此坐标系中考虑广义相对论效应。然而，此坐标系环绕太阳运动，而不相对于CIO旋转。这个坐标系也称为地心空间固定坐标系（ECSF）。

  Torge(1991)给出了一个极好的示意图来阐明地球磁极相对于黄道磁极的运动。由于受月亮和太阳微重力效应的影响，地球的扁率与黄道的倾斜度结合在一起，导致了赤道在黄道上的慢慢旋转。大约26000年的缓慢循环运动的周期，被称为岁差。而另一种周期为14天到18.6年的较快的运动被称为章动。把岁差和章动考虑进去，地球的平极（相对于平均赤道）就被转换为地球的真极（相对于真实赤道）。ECI的x轴指向该时刻的春分点。