A posição calculada por um receptor GPS requer a posição do satélite e o atraso medido do sinal recebido no instante atual. A precisão depende da posição e do atraso do sinal.
Ao inserir o atraso, o receptor compara uma série de bits (unidade binária) recebidos do satélite com uma versão interna usando (um mecanismo de correlação conectado a um chip especializado, baseado na patente Gronemeyer '216).[4][5] Ao comparar os limites da série, a eletrônica pode definir a diferença para 1% de um tempo BIT, ou aproximadamente 10 nanossegundos por código C/A. Desde então, os sinais GPS se propagam à velocidade da luz, o que representa um erro de 3 metros. Este é o erro mínimo possível usando apenas o sinal GPS C/A.
A precisão da posição é melhorada com um sinal P(Y). Assumindo a mesma precisão do tempo BIT de 1%, o sinal P(Y) (alta frequência) resulta em uma precisão de mais ou menos 30 centímetros. Erros na eletrônica são um dos vários motivos que prejudicam a precisão (ver tabela).
A precisão até mesmo dos receptores GPS padrão (não militares) também pode ser melhorada por meio de software e técnicas em tempo real. Isto foi testado em um sistema global de navegação por satélite (GNSS), como o NAVSTAR-GPS. A proposta baseou-se no desenvolvimento de um sistema de posicionamento relativo de precisão equipado com receptores de baixo custo. A contribuição foi feita através do desenvolvimento de metodologia e técnicas para o processamento da informação proveniente dos destinatários.[6].
Fatores que afetam a qualidade dos dados:.
Erros de satélite.
Refere-se aos erros que afetam a qualidade dos resultados obtidos em uma medição GPS.
Erros orbitais (efemérides): Como os satélites não seguem uma órbita Kepleriana normal devido a perturbações, são necessários melhores estimadores de órbita, o que implica um processo que é dificultado pelo conhecimento insuficiente das forças que atuam nos satélites. Estes erros afectam a determinação da posição do satélite num determinado instante em relação a um sistema de referência seleccionado. Para reduzir o erro, em vez de usar as efemérides capturadas no receptor, são utilizadas efemérides precisas calculadas pelo IGS e pela NASA dias após a medição.
Erros de relógio: Referem-se a variações no sistema horário do relógio do satélite, produzidas pelo desvio dos osciladores e aquelas causadas pela ação de efeitos relativísticos. Esses erros levam a um diferencial entre o sistema de tempo do satélite e o sistema GPS, que não será constante para todos os satélites, mas varia de um para outro, pois a frequência padrão dos osciladores dos satélites possui valores definidos para cada satélite.
Erros de configuração geométrica: as incertezas no posicionamento são consequência de erros de distância associados às geometrias dos satélites utilizados, quatro ou mais. O efeito da geometria é expresso pelos parâmetros da chamada Diluição Geométrica de Precisão (GDOP), que considera os três parâmetros de posição e tempo tridimensionais. O valor GDOP é uma medida composta que reflete a influência da constelação de satélites na precisão combinada das estimativas de tempo e posição de uma estação.
Para tanto são considerados: PDOP: Diluição de precisão para o cargo. HDOP: Diluição de precisão por posição. VDOP: Diluição de Precisão Vertical. TDOP: Precisão de diluição por tempo.
Erros provenientes do meio de propagação..
Erros de refração ionosférica: Na frequência do GPS, o alcance do erro devido à refração na ionosfera vai de 50 metros (máximo, ao meio-dia, um satélite próximo ao horizonte) a 1 metro (mínimo, à noite, um satélite no zênite). Como a refração ionosférica depende da frequência, o efeito é estimado comparando medições feitas em duas frequências diferentes (L1 = 1575,42 MHz e L2 = 1227,60 MHz). Usando duas estações, uma com coordenadas conhecidas. Podemos corrigir erros de tempo. O atraso no tempo de viagem na ionosfera depende da densidade eletrônica ao longo do caminho do sinal e da frequência do sinal. Uma fonte influente na densidade dos elétrons é a densidade solar e o campo magnético da Terra. Portanto, a refração ionosférica depende do tempo e do local da medição.
Erros de refração troposférica: A refração troposférica produz erros entre 2 metros (satélite no zênite) e 25 metros (satélite a 5° de elevação). A refração troposférica é independente da frequência, portanto uma medição de duas frequências não pode determinar o efeito, mas este erro pode ser compensado usando modelos troposféricos.
Multipercurso: É o fenômeno no qual o sinal chega por dois ou mais caminhos diferentes. A diferença nos comprimentos dos caminhos causa interferência nos sinais quando eles são recebidos. O multipercurso é geralmente percebido quando se mede próximo a superfícies reflexivas, para minimizar seus efeitos é utilizada uma antena capaz de fazer discriminações contra sinais que chegam de diferentes direções.
Erros na recepção..
Esses erros dependem tanto do modo de medição quanto do tipo de receptor utilizado.
Ruído: Como o desvio padrão do ruído na medição é proporcional ao comprimento de onda no código. O ruído nas medições da fase portadora condiciona a quantidade de dados e o tempo de rastreamento necessários para atingir um certo nível de precisão, tornando o rastreamento e as medições contínuas cruciais para garantir essa precisão.
Centro de fase da antena: Isto pode mudar dependendo do ângulo de elevação do azimute (figura 15). O centro de fase elétrica aparente da antena GPS é o ponto de navegação preciso para o trabalho relativo. Se o erro do centro de fase da antena for comum para todos os pontos durante a medição, eles serão cancelados. Em medições relativas, todas as antenas da rede são utilizadas alinhadas na mesma direção (geralmente norte magnético) de modo que o movimento do centro de fase da antena seja comum e se cancele com uma primeira aproximação.[7].