应用1957年，美国霍普金斯大学应用物理研究室首次对苏联第一颗人造卫星进行了多普勒观测，并根据已知的测站坐标和测得的多普勒频移值，成功地确定了这颗人造卫星的六个轨道要素。不久，这个研究室在已知人造卫星轨道的情况下，根据测得的多普勒频移值求出了测站相对于地心的坐标。这项工作为以后人造卫星多普勒观测的发展奠定了基础。
人造卫星多普勒观测目前所主要采用的美国海军的“子午仪导航卫星系统”（又称海军导航卫星系统，简称NNSS）是由美国海军部委托霍普金斯大学应用物理研究室于1958年12月开始研制、1964年交付美国海军使用的。1967年7月解密，1968年开始商营,并提供国外使用。1967年以后发射和使用的子午仪卫星共 6颗，高度约为1,100公里,受大气阻力的影响较小。轨道倾角约为90°，全球都能观测到。每颗子午仪卫星发射150和400兆周的一对高稳定的相干频率，以消除电离层的影响。子午仪卫星本身连续发播的预计的轨道要素，称为“广播星历表”，是根据美国境内的四个跟踪站的多普勒观测资料算出，供随时测定地面点坐标之用，目前定位精度为16米。根据全球二十几个跟踪站的观测数据，还对几颗子午仪卫星计算出“精密星历表”,这种历表尚未公开,目前定位精度约为 1.7米。子午仪系统估计只可用到二十世纪末，美国计划于1985年启用“全球导航星”或“全球定位系统”来代替它。
影响正式应用人造卫星多普勒观测和子午仪卫星系统以来,定位精度提高得很快，最初为几百米，目前已达1米左右。预计在5～10年内,定位精度还可以提高。人造卫星多普勒观测应用很广。在动力学应用方面，其测轨定轨的精度已达1米,是一种很有效的测定地球引力场模型的手段。在几何应用方面，利用它能够建立以地心为原点的绝对坐标系。用人造卫星多普勒观测方法确定地极坐标，比经典的时间纬度观测手段更精确更迅速。
从1972年开始，在国际时间局的地极坐标推算工作中，增加了人造卫星多普勒观测资料,精度显著提高,近年来还用这些资料提供世界时。
其他相关卫星多普勒观测 satellite Doppler observation 利用卫星上装载的无线电发射机或转发器(应答机)，向地面发射或转发(反射)电磁波信号，地面站通过接收测量电磁波信号的多普勒频移和卫星星历参数，并根据测站位置测定地表状态及其变化的过程。卫星多普勒观测是全天候、全球性观测，测站之间无需通视，间距可达千余千米，所用仪器轻便，作业简单。在天文大地网中，适当布置这种测站，可以检核和改善网的质量及联测各地局部大地坐标系并转换为全球统一的地心坐标系。在大地点稀少、荒漠和隐蔽地区，利用观测数据可以进行低等级和加密控制测量。利用卫星多普勒观测数据，还可推算地球引力场系数、大地水准面起伏、地极移动参数、地球自转速度变化以及板块运动等。
