Pas que, il y a aussi (au moins pour les satellites en GEO) des moyens basés sur la mesure du temps de réponse. Après ça dépend si ton engin est autonome ou pas. En effet, comme le dit squalyl, pour tout ce qui est proche le NORAD (principalement) fait une surveillance radar et fournit ce que l'on appelle les "two lines elements" (TLE), qui sont ensuite utilisés pour être injectés dans un propagateur d'orbite (typiquement STK) et ainsi prédire les orbites à court terme, en attendant la prochaine mise à jour. La prédiction d'orbite peut également se faire à bord, pour les engins automatiques, et être mis à jour par télécommande.
Mais sinon oui, au moins en LEO le GPS est très utilisé

Pour les sondes à longue distance je ne sais pas trop, j'imagine qu'elles doivent avoir des versions améliorées des star trackers et se baser sur les corps célestes en mouvement, on en reparle si je participe un jour à une mission qui va plus loin que le système Terre/Lune

Quand à la détermination de l'attitude (l'orientation), on utilise des "star trackers" qui prennent des photos des étoiles et en déduisent l'orientation du satellite en comparant ça à une base de donnée connue. Plus grossièrement, il y a aussi les "sun sensors" qui font pareil avec le Soleil (et à un moindre degré, la Terre et la Lune). Ensuite, pour la vitesse de rotation il y a des gyroscopes.
Il existe aussi des systèmes prototypes pour utiliser les quasars comme GPS au niveau galactique, et aussi d'autres moyens de triangulation (à partir de la réception d'un même signal par différents points au sol on peut déterminer la position du satellite, c'est l'une des expérience qui devait être proposée par [pub]
4M[/pub]).
La surveillance optique sert beaucoup à déterminer la distance qui sépare plusieurs satellites GEO situés sur la même position orbitale et vérifier qu'ils n'entrent pas en collision. Une autre utilisation est de savoir, par exemple, si les mécanismes de déploiement (par exemple des panneaux solaires et des réflecteurs d'antennes) ont bien fonctionné. Ils espèrent aussi un jour être capable d'observer directement les potentiels dommages sur un satellites directement depuis le sol.