Nếu biết chớnh xỏc khoảng thời gian lan truyền tớn hiệu, code tựa ngẫu nhiờn từ vệ tinh đến mỏy thu, ta sẽ tớnh được khoảng cỏch chớnh xỏc giữa vệ tinh và mỏy thu. Khi đú 3 khoảng cỏch được xỏc định đồng thời từ 3 vệ tinh đến mỏy thu sẽ cho ta vị trớ khụng gian đơn trị của mỏy thu. Song trong thực tế cả đồng hồ trờn vệ tinh và đồng hồ trong mỏy thu đều cú sai số nờn khoảng cỏch đo được khụng phải là khoảng cỏch chớnh xỏc. Kết quả là chỳng khụng thể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là khụng thể xỏc định được vị trớ của mỏy thu. Để khắc phục tỡnh trạng này, cần sử dụng thờm một đại lượng đo nữa là khoảng cỏch từ một vệ tinh thứ tư. Để thấy rừ điều này, ta lập một hệ gồm 4 phương trỡnh cho 4 vệ tinh như sau
(XS1 - X)2 + (YS1 - Y)2+ (ZS1 - Z)2 = (R1 - c.Dt)2
(XS2 - X)2 + (YS2 - Y)2+ (ZS2 - Z)2 = (R2 - c.Dt)2 (2.3) (XS3 - X)2 + (YS3 - Y)2+ (ZS3 - Z)2 = (R3 - c.Dt)2(2.3)
(XS4 - X)2 + (YS4 - Y)2+ (ZS4 - Z)2 = (R4 - c.Dt)2
Trong hệ phương trỡnh trờn chỳng ta cần quan tõm đến 3 ẩn số là 3 thành phần tọa độ X, Y, Z của mỏy thu (điểm xột). Khi đú ta chỉ cần 3 phương trỡnh ứng với 3 khoảng cỏch đo chớnh xỏc từ 3 vệ tinh đến mỏy thu. Nhưng do cú sai số khụng đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và của mỏy thu là Dt chưa
được biết nờn ta phải coi nú là một ẩn số cần tỡm. Chớnh vỡ vậy cần phải cú thờm một phương trỡnh, tức là phải quan sỏt thờm một vệ tinh nữa.
Như vậy, bằng cỏch đo khoảng cỏch giả đồng thời từ 4 vệ tinh đến mỏy thu ta cú thể xỏc định được tọa độ tuyệt đối của mỏy, ngoài ra cũn xỏc định được số hiệu chỉnh cho đồng hồ của mỏy thu. Quan sỏt đồng thời 4 vệ tinh là yờu cầu tối thiểu để xỏc định tọa độ khụng gian tuyệt đối của điểm quan sỏt.
Với số lượng vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, cú thể quan sỏt đồng thời từ 6 - 8 vệ tinh hoặc nhiều hơn tại bất kỳ vị trớ nào trờn trỏi đất. Khi đú cỏc ẩn số được xỏc định theo phương phỏp số bỡnh phương nhỏ nhất. Độ chớnh xỏc của phương phỏp định vị tuyệt đối là 5ữ10m. Để nõng cao độ chớnh xỏc hơn nữa cỏc nhà nghiờn cứu đó đềra phương phỏp định vị vi phõn.
2.3.1.2. Đo vi phõn
Phương phỏp này sử dụng một mỏy thu GPS cú khả năng phỏt tớn hiệu vụ tuyến đặt tại điểm cú tọa độ đó biết (mỏy cố định), đồng thời cú một mỏydi động đặt ở vị trớ cần xỏc định tọa độ, cú thể là điểm cố định trờn bề mặt trỏi đất hay điểm di động như mỏy bay, ụ tụ, tàu thủy... Cả mỏy cố định và di động cần tiến hành thu tớn hiệu đồng thời từ cỏc vệ tinh như nhau. Nếu tớn hiệu từ vệ tinh bị nhiễu thỡ kết quả xỏc định tọa độ của mỏy cố định và mỏy di động đều bị sai, độ sai lệch này được xỏc định trờn cơ sở so sỏnh tọa độ tớnh được theo tớn hiệu đó thu và tọa độ sẵn cú của mỏy cố định và cú thể coi đú là độ sai lệch tọa độ đối với mỏy di động. Giỏ trị lệch tọa độ được mỏy cố định phỏt đi qua súng vụ tuyến, mỏy di động thu nhận mà điều chỉnh cho kết quả xỏc định tọa độ của mỡnh.
Giả sử điểm cố định A cú tọa độ XA, YA, ZA, nếu tọa độ tớnh được sau khi định vị là X9A, Y9A, Z9A thỡ số hiệu chỉnh là:
Y = YA - Y9A Z = ZA - Z9A
Khi đú nếu tọa độ của điểm di động B được tớnh sau khi định vị là X9B, Y9B, Z9B thỡ tọa độ chớnh xỏc của điểm B là:
XB = X9B + X
YB = Y9B + Y
ZB = Z9B + Z
Để đảm bảo độ chớnh xỏc đo đạc cần thiết, cỏc số hiệu chỉnh cần được xỏc định và phỏt, chuyển nhanh với tần suất cao. Vớ dụ, muốn cho khoảng cỏch từ vệ tinh đến mỏy thu được hiệu chỉnh đạt độ chớnh xỏc cỡ 5m, số hiệu chỉnh phải được phỏt chuyển với tần suất 15 giõy/1 lần. Cũng chớnh vỡ thế mà phạm vi hoạt động cú hiệu quả của một mỏy thu cố định bị hạn chế, bỏn kớnh hoạt động khoảng 50ữ500 km. Người ta đó xõy dựng cỏc hệ thống GPS vi phõn diện rộng cũng như mạng lưới GPS vi phõn gồm một trạm cố định để phục vụ nhu cầu định vị cho cả một lục địa hay đại dương với độ chớnh xỏc cỡ 10m. Phương phỏp định vị GPS vi phõn cú thể đảm bảo đạt độ chớnh xỏc phổ biến cỡ vài ba một, và cú thể tới decimet tương ứng với tầm hoạt động cỡ vài chục kilụmột.
2.3.2. Phương phỏp đo tương đối
2.3.2.1. Nguyờn lý đo GPS tương đối
Phương phỏp đo tương đối là phương phỏp xỏc định tọa độ của cỏc điểm so với một điểm khỏc dựa trờn việc đo cỏc thành phần của vộc tơ
Baseline giữa chỳng, bằng cỏch sử dụng 2 mỏy thu GPS đặt ở 2 điểm quan sỏt
khỏc nhau để xỏc định ra hiệu tọa độ vuụng gúc khụng gian (X, Y, Z) hoặc hiệu tọa độ mặt cầu (B, L, H) giữa chỳng trong hệ tọa độ WGS - 84.
Nguyờn tắc đo GPS tương đối được triển khai trờn cơ sở sử dụng đại lượng đo là pha của súng tải. Để đạt được độ chớnh xỏc cao khi xỏc định hiệu tọa độ (hay vị trớ tương hỗ) giữa hai điểm xột, người ta đó tạo ra và sử dụng cỏc sai phõn khỏc nhau cho pha súng tải để làm giảm ảnh hưởng của nhiều nguồn sai số như: sai số của đồng hồ trờn vệ tinh và trong mỏy thu, sai số của tọa độ vệ tinh, số nguyờn đa trị.