GPS實時差分定位的原理是在已有的地心坐標點上安放GPS接收機(稱為基準站),利用已知的地心坐標和星歷計算GPS觀測值的校正值,并通過無線電通信設備(稱為數據鏈)將校正值發送給運動中的GPS接收機(稱為流動站)。地面監控系統還能通過注入站向發布各種指令,調整的軌道及時鐘讀數,修復故障或啟用備用件等。在深空通信場合,利用偽隨機編碼信號可以實現低信噪比接收,大大改善了通信的可靠性,且可實現碼分多址通信。此外,利用偽隨機編碼信號可以實現的保密通信。這些特點正符合GPS系統的技術要求。
偽距法單點定位,就是利用GPS接收機在某一時刻測定與4顆以上GPS的偽距,及從導航電文中獲得的瞬時坐標,采用距離交會法求出天線在WGS-84坐標系中的三維坐標。根據信號檢測理論的普遍結果,在噪聲為具有均勻功率譜的白噪聲條件下,測距的佳接收機是一個相關接收機。地面監控系統的主要功能是:跟蹤GPS,對其進行距離測量,確定的運行軌道及鐘改正數,進行預報后,再按規定格式編制成導航電文,并通過注入站送往。
流動站利用校正值對自己的GPS觀測值進行修正,以消除上述誤差,從而提高實時定位精度。GPS動態差分方法有多種,主要有位置差分、偽距差分( RTD)、載波相位實時差分(RTK)和廣域差分等。但單程測距要求與用戶接收機的時鐘同步。如果兩個時鐘不同步,那么在所測量的傳播時間中,除了因至用戶接收機之間距離所引起的傳播延遲之外,還包含了兩個時鐘的鐘差。要達到與用戶時鐘同步,在實際工作中很難做到,但可通過適當方法解決。目前,美國正致力于進一步改善整個系統的功能,如通過間的相互跟蹤來確定軌道,以減少對地面監控系統的依賴程度,增強系統的自主性。