1980’li yıllarda Amerikan Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilen GPS (Küresel Konumlama Sistemi)  tüm dünyayı 7/24 kapsayan,  tüm hava şartlarında çalışabilen, uydu temelli bir konum belirleme sistemidir. Sistemin bu özellikleri jeodezi,  haritalama, navigasyon gibi uygulamalar için ideal bir kullanım sağlamaktadır. Günümüzde hava, kara ve deniz taşıtlarının navigasyonundan, arazi ölçmelerine, askeri uygulamalardan, uzaktan algılama uygulamalarına kadar birçok alanda GPS verileri kullanılmaktadır

GPS sistemi 3 ana başlık altında incelenebilir. Bunlar uzay segmenti, kullanıcı segmenti ve kontrol segmenti olarak adlandırılmaktadır.  GPS uzay segmenti, birbirinden 120 derece açı ile ayrılan 3 yörüngesel düzlemde yer alan ve 6’sı yedek 18’i aktif uydudan oluşan bir uydu ağıdır.Bu uydu ağı kontrol segmenti olarak adlandırılan yer istasyonlarından yönetilmektedir. Bu uydular sürekli olarak yeryüzüne veri paketleri göndermektedir. Bu paketler içinde, paketin gönderildiği zaman, hassas yörünge bilgisi (efemeris) ve genel sistem sağlığı ve tüm GPS uydularının kaba yörünge bilgilerini (almanak) barındırır. Kullanıcı segmenti olarak adlandırılan GPS alıcıları, uydulardan gelen bu mesaj paketlerinin içindeki hassas zaman bilgisini ve alıcı üzerinde bulunan zaman bilgisini kullanarak mesaj paketinin uydudan alıcıya ulaşması için geçen süreyi hesaplar. Mesaj paketini taşıyan elektromanyetik dalganın ışık hızında hareket ettiği kabulü sayesinde uydu ile GPS alıcısı arasındaki mesafeyi hesaplamak mümkün hale gelir. Uyduya olan mesafe, sinyalin geliş süresi ile hızının çarpımına eşittir. Bu mesafe bilgileri ve mesaj paketinde yer alan uyduların konum bilgileri sayesinde üçgenleme (Trilaterasyon) metodu kullanılarak GPS alıcısının dünya üzerindeki konumu hesaplanır. Konum bilgisi enlem, boylam ve yükseklik bilgisinden oluşmaktadır. Bu üç bilinmeyenin çözümlenebilmesi için GPS alıcısının üç farklı GPS uydusunun konum bilgisine ve bu uydularla alıcı arasındaki mesafe bilgisine sahip olması yeterli görünmektedir. Ancak GPS alıcısının saatindeki çok ufak bir yanlışlıktan doğacak hesaplanan mesaj iletim süresindeki hata bile ışık hızı ile çarpıldığında çok büyük konum hatalarına neden olmaktadır. Bu nedenle GPS alıcıları en az dört farklı GPS alıcısından gelen sinyalleri kullanarak konumlarını hesaplarlar.

GPS alıcısı ve uydu arasındaki mesafe hesaplanırken GPS sinyalinin ışık hızında hareket ettiği ve direk olarak alıcıya ulaştığı kabulü yapılmaktadır. Gerçekte ise GPS sinyali atmosferden geçerken kırılmalara uğramakta ve yeryüzü şekillerinden yansıyarak GPS alıcısına ulaşmaktadır. Bu durum hesaplanan mesaj iletim süresinde, dolayısı ile konum bilgisinde hatalara neden olmaktadır. GPS konum hatalarının başlıca sebepleri atmosferik etkiler, GPS sinyallerinin yeryüzü şekillerinden yansıyarak alıcıya ulaşması, uydu konum ve saat hataları, geometrik hesaplamalardaki sayısal yuvarlama olarak sıralanabilir.

Atmosferik etkilerden kaynaklanan hataları azaltabilmek için GPS uyduları L1 ve L2 adı verilen iki farklı bantta sinyal gönderirler. L1 sinyali 1575,42 MHz. ve L2 sinyali 1227,60 MHz. frekanslarına sahiptir. Uydu tarafından yayınlanan sinyaller iki farklı pseudo-random (şifrelenmiş rastgele kod) kodu barındırırlar. Bunlar korumalı (Protected P code) kod ve Coarse/Acquisition (C/A code) kodudur. C/A kodu sivil kullanım için tasarlanan GPS alıcıları tarafından çözülebilirken P kodu sadece gerekli şifreleme anahtarına sahip askeri GPS alıcıları tarafından çözülebilmektedir. L1 sinyali hem C/A hem de P kodunu barındırırken L2 sinyali sadece P kodunu barındırır.

L1 ve L2 bantları farklı dalga boylarına sahip olduğundan atmosferde farklı oranda kırılmaya uğrarlar ve aradaki farklılık hesaplanarak atmosferik bozulma etkisi azaltılmakta ve çok daha hassas bir konum bilgisi hesaplanabilmektedir. Ancak sivil GPS alıcıları sadece L1 sinyalini çözebildiği için bu durumdan faydalanamamaktadır.

Bu ve benzer durumların üstesinden gelebilmek için çeşitli teknikler geliştirilmiştir. Bunların başında diferansiyel GPS yöntemi gelmektedir. Diferansiyel GPS yönteminde sabit veya hareketli iki veya daha fazla GPS alıcısı kullanılarak daha doğru bir konum bilgisi elde edilmeye çalışılmaktadır. Genel olarak sabit bir referans GPS alıcısının elde ettiği GPS konum, efemeris ve almanak bilgileri anlık olarak asıl ölçüm yapılacak noktadaki GPS alıcısına gönderilmekte ve bu bilgiler GPS alıcısının konum hesaplamak için kullandığı denklem sisteminin çözümünde kullanılmaktadır.Diferansiyel GPS tekniğinin daha geniş alanlarda kullanılabilmesi için Amerika başta olmak üzere birçok ülke ve uluslararası kuruluş tarafından diferansiyel GPS ağları kurulmuştur. Bunlardan başlıcaları Nationwide Differential GPS System (NDGPS), Wide Area Augmentation System (WAAS), Continuously Operating Reference Stations (CORS), Global Differential GPS (GDGPS), International GNSS Service (IGS) olarak sıralanabilir. Bu diferansiyel GPS ağları dünya geneline yayılmış GPS ölçüm istasyonlarından elde edilen atmosferik etkiler, uydu yörünge ve saat hataları gibi bilgileri konum düzeltmesinde kullanılmak üzere yayınlamaktadır.

Diferansiyel GPS, arazi ölçümü, hava ve deniz taşıtlarının navigasyonu gibi alanlarda üstün başarı sağlasa da GPS alıcılarının diferansiyel GPS sinyallerini alacak teknik donanıma sahip olması gereksinimi, önceden sağlanmış bir altyapı zorunluluğu nedeniyle sistem maliyetini artırmakta ve düşük maliyet gerektiren konum belirleme işlemleri için (örneğin robot navigasyonu) kullanılamaz duruma gelmektedir. Diferansiyel GPS kullanılarak santimetre hassasiyetinde konum bilgisi elde edilebilirken, düşük maliyetli GPS alıcılarında konum doğruluğu ± 10 metre civarında olmaktadır.