Malgré toutes les précisions apportées, un certain nombre de facteurs limitent encore, et de façon systématique, la précision du GPS.
Par exemple puisque le signal GPS n’est émis que toutes les millisecondes, un récepteur mobile verra chuter la précision de ces mesures d’autant plus qu’il se déplace vite.
Autre difficulté nuisant à l’exactitude : les ondes ne se propagent pas à une vitesse constante dans la partie la plus haute de l’atmosphère, car celle-ci n’est pas homogène.
Cette partie la plus haute de l’atmosphère correspond à l’ionosphère. Elle est créée par le vent solaire qui arrache des électrons aux molécules de l’atmosphère. Les ions ainsi formés constituent le plasma qui se rassemble en couches entre 70 et 1300 kilomètres d’altitude, constituant l’ionosphère. Cette enveloppe conductrice ralentit la transmission des ondes radio des satellites GPS tout comme l’eau ralentit et dévie un rayon lumineux.
Citons enfin la position géographique des 4 satellites utilisés par le récepteur. La mesure a d’autant plus de chances d’être faussée que les satellites sont près de l’horizon.
En effet, les signaux traversent alors une couche plus épaisse d’une atmosphère parfois non homogène.
En outre, ils peuvent aussi subir des interférences liées à leurs multiples réflexions sur les obstacles s’élevant à partir du sol.
Tous ces éléments font que les récepteurs vendus aujourd’hui dans le commerce affichent une précision standard de l’ordre de 20 mètres en horizontal et de 30 mètres en vertical.
Quant à l’heure affichée par le récepteur elle est juste à 200 nanosecondes près. Cependant l’horloge du récepteur peut avancer ou retarder d’une seconde par jour voire plus. L’erreur sur la détermination d’une distance sera alors égale à l’erreur sur le temps multipliée par la vitesse de la lumière. (Par exemple une erreur d’une seconde donnera un écart de 300 000 kilomètres dans l’estimation de la distance)
Jusqu’en mai 2000 la précision n’était que d’une centaine de mètres pour les applications civiles : les informations du GPS étaient volontairement brouillées par les militaires américains, « gestionnaires » du système qui réservaient pour leur usage la précision du système.
Il est cependant, possible, aujourd’hui d’affiner les mesures du GPS grâce à diverses techniques.
La plus simple consiste à laisser le récepteur sur le point à mesurer pendant un temps relativement plus long (plusieurs minutes) : on peut ainsi effectuer une moyenne sur les résultats obtenus à partir de plusieurs sets de satellites.
Plus évolué, le « GPS référentiel » fait appel à des mesures sur des « points de référence » réunis en réseau. Lorsque les utilisateurs autorisés se trouvent sur le territoire couvert par ce réseau, ils peuvent prendre en compte une mesure effectuée simultanément sur un point de référence et corriger ainsi la mesure. La précision peut ainsi devenir inférieure au mètre. De tels réseaux de référence existent, par exemple, le long des côtes et servent notamment à la navigation aérienne.
Plus complexes encore les récepteurs géodésiques corrigent eux-mêmes les erreurs dues aux variations de la vitesse des ondes dans la partie la plus haute de l’atmosphère. Pour cela, ils enregistrent les deux signaux des deux fréquences d’émission que chaque satellite émet simultanément au lieu d’un seul.
Ces deux signaux se propagent à des vitesses légèrement différentes.
A l’arrivée, l’étude des interférences entre les deux signaux avec des ondes de référence permet d’affiner le calcul de leurs vitesses de traversée. Grâce à un maillage mondial de récepteurs géodésiques, il devient possible d’obtenir une précision inférieure au centimètre.
C’est ainsi qu’en septembre 2001, l’altitude du mont Blanc a été réévaluée à 4810,40 mètres.
La course à la précision a entraîné une multiplication des applications. Les « traders » du monde entier se réfèrent à l’heure du GPS, les agriculteurs labourent les champs en se positionnant grâce aux satellites, etc. Jusqu’aux ouvrages d’arts dont la moindre déformation peut être détectée (Exemple, la Grande Muraille de Chine)
