Concept général

La précision du GPS pour les usages civils dépend essentiellement de la détérioration intentionnelle par l'armée américaine des signaux des satellites, ainsi que de la constellation et du nombre de satellites contactés. L'effet de cette détérioration peut être éliminé en installant un récepteur GPS fixe sur un point connu en position. Ce récepteur compare les distances mesurées vers les satellites aux distances réelles calculées et obtient des valeurs correctives qu'il diffuse en continu par radio aux utilisateurs mobiles. Cette technique consiste à disposer d'une station fixe dont la position est connue à l'avance avec une grande précision. A chaque instant, la différence entre la position mesurée et la position vraie est alors réémise en clair par radio comme une correction valable dans toute la zone de la station fixe.

On connaît cette méthode sous le nom de GPS différentiel (DGPS). Le rôle du DGPS consiste donc principalement à réduire, par l'utilisation de corrections, l'effet de la disponibilité sélective qui affecte la précision des mesures de pseudo-distance.
Dans la version la plus simple, les corrections sont élaborées par une station de référence unique. Elles sont alors transmises vers l'utilisateur, par liaison radioélectrique (UHF, VHF, HF, MF) ou encore par un satellite géostationnaire de type INMARSAT. La portée du système est alors fonction du mode de transmission des corrections. Les ondes UHF et VHF sont limitées par la portée optique tandis que les ondes HF autorisent, selon la puissance de l'émetteur, des liaisons jusqu'à 1000 kilomètres.

Le DGPS permet de s'affranchir des dégradations (volontaires ou pas) tant que leur influence reste spatialement corrélée, c' est-\à-dire tant que la distance de la station de référence au mobile n'est pas trop grande. Il faut que les conditions (constellation, atmosphère) soient les mêmes au récepteur mobile qu'à la station de référence.

Corrections de pseudo-distances

Chaque satellite émet constamment un message contenant la description de son orbite (éphéméride). Si l'on connaît la position du satellite et de la station de référence dans un même système de coordonnées, on peut calculer la distance vraie entre cet émetteur et le récepteur. Le système de référence globale WGS84 nous permet de déterminer cette valeur. Cette distance calculée est ensuite comparée à la mesure de pseudo-distance effectuée. On obtient donc une différence entre la valeur théorique et la mesure de pseudo-distance. Cette différence, appelée distance résiduelle, comprend les effets de la disponibilité sélective, de la ionosphère et de la troposphère sur le signal, ainsi que les erreurs des horloges des satellites et de la station de référence par rapport à l' heure GPS. La station de référence détermine donc ces distances résiduelles et fournit les corrections aux utilisateurs du système.

Il est important que la station de référence observe tous les satellites visibles. En effet, elle doit observer les mêmes satellites que l'utilisateur pour pouvoir lui transmettre des données valables. Si la station n'observe pas un satellite alors qu' un utilisateur s'en sert, ce dernier obtiendra des données non corrigées pour ce satellite ce qui peut détériorer passablement sa position.