无人机导航系统目前广泛采用GPS辅助INS的组合导航系统(GPS／INS)。INS是一种不依赖于外部信息，也不向外部辐射能量的自主式导航系统，其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。INS的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，并把它变换到导航坐标系中，从而得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。GPS又称全球定位系统，是一个中距离圆形轨道卫星导航系统，结合卫星及通信技术，利用导航卫星进行测时和测距。

“全球鹰”采用GPS／INS来进行自动导航，能自动完成从起飞到着陆的整个飞行过程。“全球鹰”的导航系统具有以下4个主要设计目标：

(I)能够在国家空域系统(NAS)内进行导航；

(2)可提供足够的导航精度，使无人机能自主滑跑、起飞和着陆；

(3)在20kn平均侧风分量条件下，能够在长1500m左右、宽30m左右的跑道上自主降落；

(4)假定一次任务执行时间为42h，满足飞机损失率小于1／200的设计目标。

早期的“全球鹰”(ACTD／EMD阶段与LRIP型)导航系统采用的是基尔福特公司研发的KN-4072数字式GPs／INs系统，后来升级为利顿公司(该公司在2001年被诺斯罗普·格鲁门公司收购)的LN一100G嵌入式GPS／INS和LN-200光纤惯性测量装置，它们与机载大气数据系统、无线电高度表、数据链接收机、导航管理系统以及飞行控制计算机一起构成了“全球鹰”的导航系统。