虽然伪距三边测量可用于计算用户的位置，但该方法本身通常只能提供几米量级的定位精度。本节介绍可用于实现更高定位精度的各种先进 GNSS 技术以及使这些技术成为可能的信号。
为了了解先进的 GNSS 定位技术，更多地了解这些方法中使用的信号是有帮助的。以下讨论集中于 GPS 星座，但所有 GNSS 星座中都存在类似的信号。
全球定位系统 (GPS) 目前在 L1、L2 和 L5 三个载波频率上运行，如表 1.6 所示。它们位于电磁频谱雷达部分的 L 波段，之所以被选中是因为它们能够穿透大多数大气障碍物，如云、雾或雨。此外，1GHz至10GHz频率范围内的电离层延迟要小得多，并且无需波束天线即可接收低于2GHz的频率。请注意，L5 频段是最近开发的，目前仅在 GPS 星座中的少数卫星上可用。
GPS 频率（表 1.6）
| 名称 | 频率 | 应用 |
| L1 | 1575.42 MHz | 民用导航 |
| L2 | 1227.60 MHz | 军用，但也有一些民用 |
| L5 | 1176.45 MHz | 精准制导 |
来自每颗卫星的 GPS 信号由三个部分组成，称为载波、伪随机噪声 (PRN) 代码和导航消息。 PRN 代码信号为每颗卫星提供了唯一的标识符，允许该频段上的所有卫星以相同的频率进行传输而不会受到干扰。粗略/采集 (C/A) 码在 L1 频段上以 1.023 Mbps 的速度生成，而精确码（P 码）在 L1 和 L2 上以 10.23 Mbps 的速度生成。 P-code与W-code一起加密成为P(Y)-code，作为一种反欺骗措施，通常用于军事应用。
为了提高军用 GPS 系统的安全性，还为 L1 和 L2 频段开发了一种称为 M 代码的代码。 M 代码由于能够以更高的功率传输，因此提供了额外的抗干扰保护。尽管进入市场的速度缓慢，但预计它最终将取代 P(Y) 代码。
导航消息是 GPS 时间、卫星运行状况、星历和年历数据的二进制编码表示形式，接收器使用这些数据来确定其位置。由于其速度较慢（每秒 50 字节），完整的消息（分为 25 个帧）大约需要 12.5 分钟才能接收。每帧传输时间为 30 秒，包含完整的 GPS 时间以及各个卫星的健康状况和星历表，允许接收器在接收整个导航消息之前实现定位解决方案。
代码和导航消息被调制到正弦载波信号上，如图 1.12 所示。载波信号的高频允许在从卫星到接收器的途中并在必要的距离和恶劣的天气条件下进行传输。然后接收器解调该信号以提取原始信息。
图：1.12 调制 GPS 信号
为了克服单个 GPS 接收器的一些固有限制，可以在称为差分 GPS 或 DGPS 的技术中使用多个 GPS 接收器。
DGPS 需要接收器之间存在某种形式的无线电链路，并且一个接收器具有众所周知的 GPS 位置来充当基站。如果基站和流动站接收器之间的距离低于约 20 公里，则从单个卫星传输到基站和流动站接收器的信号会经历相同的卫星时钟误差、轨道误差和大气传播误差。然后，基站可以确定与其已知位置相比存在多少误差的估计，并将伪距校正发送到本地接收器。局域DGPS系统可以实现低至一米级别的定位精度。
SBAS 是一种 DGPS 系统，其中已建立位置的参考站中存在的误差被传输到中央位置以计算差分校正。然后，这些校正值通过与 GPS 相同的 L1 频率的对地静止卫星在某个区域内广播，接收器可以跟踪并使用这些校正值来获得一到两米的位置精度。图 1.13 中的地图显示了正在使用的 SBAS 系统的位置，覆盖了北半球的大部分地区。有关每个 SBAS 系统的更多信息可在表 1.7 中找到。
图：1.13 全球 SBAS 系统
全球 SBAS 系统（表 1.7）
| 地区 | 名称 | 缩写词 | 卫星 |
| 北美 | 广域增强系统 | WAAS | 2 |
| 欧洲 | 欧洲对地静止导航覆盖服务 | EGNOS | 3 |
| 俄罗斯 | 差分校正和监控系统 | SDCM | 4 |
| 印度 | GPS辅助GEO增强导航系统 | GAGAN | 3 |
| 日本 | 多功能卫星增强系统 | MSAS | 2 |
为了获得更精确的定位结果，开发了一种称为实时运动（RTK）定位的多接收器系统。与差分 GPS 一样，RTK 会比较基站接收器和流动站接收器之间的测量结果，但 RTK 依赖于载波相位可观测值而不是伪距。后处理运动学 (PPK) 定位采用完全相同的技术和算法，但在 PC 上离线计算，无需在接收器上实时运行计算，也无需可靠的实时无线电链路进行校正。
载波相位测量是对卫星和接收器之间跟踪的部分波的极其精确的测量。困难在于，在独立 GNSS 配置中无法确定卫星和接收器之间的整数个全波长，这个问题称为整数模糊度。使用两个接收器之间的双差算法，可以解决整数模糊度问题的相关形式，从而产生两厘米以内的相对位置精度。
双差分需要两个接收器和两个卫星。通过在单个接收器上区分两颗卫星之间的载波相位数据，可以消除大多数接收器误差（例如接收器时钟偏差，包括由于电缆长度引起的延迟）。同时，两个不同接收器之间对单个卫星的测量结果进行区分可以消除与卫星相关的误差（例如轨道误差、大气延迟）。对这两个差异进行差分（双差分）会产生大多数误差源已被消除的结果。图 1.14 以图形方式总结了该过程。
图：1.14 RTK双差分
RTK 或 PPK 系统的一个重要考虑因素是接收器是跟踪单频 (L1) 还是双频 (L1/L2)。当仅跟踪单个频率时，整数模糊度问题会产生大量可行的解决方案，从而难以实现和维护可靠的 RTK 定位。将 INS 与 GNSS 结合使用可以在单频系统中更稳健地跟踪正确的 RTK 定位，尽管初始捕获仍然需要数十秒到几分钟的时间。当使用两个或多个频率（具有不同波长）时，每个频率上整数模糊度的可行解的交集通常是单个点，从而实现近乎瞬时、可靠的 RTK 定位。
与提供无基站差分校正的 SBAS 一样，许多私营公司也开发了基于卫星的校正服务，无需添加 RTK 系统的基础设施即可实现实时、厘米级的精度。精确单点定位 (PPP) 将精确时钟、轨道位置、星历和大气模型与专有软件算法相结合，以提高接收器确定其位置的能力。该信息通过地球静止卫星或通过互联网传输到接收器，并且需要订阅和特定于所使用公司的附加软件。这些 L 波段校正不是在与任何 GNSS 信号相同的精确频率上传输的，而是在频谱附近传输，因此 GNSS 天线可以设计为同时跟踪这两个信号。使用这些附加数据，无需基站或无线电链路即可在全球范围内实现低至 3 厘米（典型值<10 厘米）的精度。然而，值得注意的是，PPP 系统可能需要 20-40 分钟才能收敛到如此高精度的解决方案。使用 PPP 系统的著名 L 波段校正服务包括 TerraStar、OmniStar、StarFire 和 Veripos。
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