I sådanne situationer anvendes ofte ”differentiel GPS”. Det betyder at positionen for modtageren bestemmes differentielt, eller relativt, i forhold til nogle GPS-referencestationer som er placeret i punkter hvor man på forhånd har bestemt positionerne. Data fra referencestationerne anvendes til at korrigere for forskellige fejl i systemet, primært for atmosfærefejlene som nævnt ovenfor, og derfor kan man få en mere præcis positionsbestemmelse, når GPS-modtageren både får de sædvanlige data fra GPS-satellitterne og korrektioner fra referencestationerne.

Med traditionel differentiel GPS får man typisk positionsnøjagtigheder fra 5 meter ned til 1 meter.

Der findes flere forskellige systemer til differentiel GPS og til mange af dem skal man have et abonnement eller på anden måde betale for at få data fra dem. Undtaget herfra er dels Fravandsvæsenets DGPS system til skibs-navigation i indre danske farvande i Danmark. Det kan anvendes gratis og kræver blot at man har en GPS-modtager og en antenne som kan modtage DGPS-signaler.

Desuden er data fra det europæiske EGNOS system gratis. EGNOS betyder European Geostationary Navigation Overlay System, det er finansieret af EU primært til brug for luftfarten og bygger på at differentielle korrektionsdata udsendes fra geostationære satellitter. Der findes et tilsvarende system i USA som hedder WAAS og fungerer på samme måde. For begge systemer kræver det at man har en GPS-modtager som kan modtage og dekryptere signalerne fra de geostationære satellitter, men derudover er det gratis at bruge. EGNOS og WAAS er primært udviklet til brug for luftfarten og bygger på flere referencestationer og mere avancerede algoritmer end traditionel DGPS. Derfor kan man opnå positionsnøjagtigheder ned til ca. 0,5 meter med disse systemer.

GPS kan også anvendes til at bestemme positioner med få millimeters eller centimeters nøjagtighed. Det kræver igen at man arbejder med differentiel GPS og en eller flere referencestationer, der er placeret på steder hvor man i forvejen kender positionen meget præcist. Desuden skal man have en GPS-modtager der kan bestemme afstanden til satellitterne ikke blot ved hjælp af PRN koderne, som nævnt ovenfor, men også direkte ved hjælp af de elektromagnetiske bølger. For at kunne gøre det skal der i modtageren være indbygget en oscillator, der kan generere en kopi af den bølge der bliver afsendt fra satellitterne. Det betyder at disse modtagere koster mindst 100.000 kr. og de anvendes derfor kun professionelt for eksempel til bygning af broer og veje, til selvsøgende missiler eller til registrering af jordskælv. Læs om hvordan GPS bliver brugt til registrering af jordskælv på: http://virtuelgalathea3.dk/node/128

Når GPS-modtageren kan bestemme positionen med få mm’s nøjagtighed skyldes det dels helt andre og mere avancerede beregningsmetoder, men også at afstanden til satellitterne bestemmes ved måling og beregning af antallet af bølger mellem satellit og modtager. Det kan gøres meget mere præcist end bestemmelse af afstanden via transmissionstiden som beskrevet indledningsvis. For GPS-signalet på 1575,42 MHz er bølgelængden ca. 19 cm, og hvis antallet af bølger mellem modtager og satellit bestemmes korrekt kan afstanden med den bedste kvalitet af GPS-modtagere bestemmes med en nøjagtighed bedre end 1/100 af bølgelængden altså knapt 2 mm...