Sistema de posicionamento global
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Mais de 50 satélites como este
NAVSTAR já foram lançados desde 1979.
Antena de telhado para GPS
O
sistema de posicionamento global, popularmente conhecido por
GPS (acrónimo do original inglês
Global Positioning System, ou do português "geo-posicionamento por satélite") é um
sistema de navegação por satélite
que fornece a um aparelho receptor móvel a posição do mesmo, assim como
informação horária, sob todas condições atmosféricas, a qualquer
momento e em qualquer lugar na Terra, desde que o receptor se encontre
no campo de visão de quatro satélites GPS. Encontram-se em funcionamento
dois sistemas de navegação por satélite: o GPS americano e o
GLONASS russo. Existem também dois outros sistemas em implementação: o
Galileo da
União Europeia e o
Compass chinês. O sistema americano é detido pelo Governo dos
Estados Unidos e operado através do
Departamento de Defesa dos Estados Unidos.
Inicialmente o seu uso era exclusivamente militar, estando actualmente
disponível para uso civil gratuito. No entanto, poucas garantias apontam
para que em tempo de guerra o uso civil seja mantido, o que resultaria
num sério risco para a navegação. O GPS foi criado em 1973 para superar
as limitações dos anteriores sistemas de navegação.
Descrição técnica
Receptores GPS
vêm numa variedade de formatos, de dispositivos integrados dentro de
carros, telefones, e relógios, a dispositivos dedicados somente ao GPS
como estes das marcas Trimble,
Garmin e
Leica.
O sistema foi declarado totalmente operacional apenas em 1995. Seu
desenvolvimento custou 10 bilhões de dólares. Consiste numa
"constelação" de 24 satélites. Os satélites GPS, construídos pela
empresa Rockwell, foram lançados entre Fevereiro de 1978 (Bloco I), e
6 de Novembro de
2004
(o 29º). Cada um circunda a Terra duas vezes por dia a uma altitude de
20200 quilómetros (12600 milhas) e a uma velocidade de 11265 quilómetros
por hora (7000 milhas por hora), de modo que, a qualquer momento, pelo
menos 4 deles estejam “visíveis” de qualquer ponto da Terra. Os
satélites têm a bordo
relógios atómicos
e constantemente difundem o tempo preciso de acordo com o seu próprio
relógio, junto com informação adicional como os elementos orbitais de
movimento, tal como determinado por um conjunto de estações de
observação terrestres.
O receptor não necessita de ter um relógio de tão grande precisão,
mas sim de um suficientemente estável. O receptor capta os sinais de
quatro satélites para determinar as suas próprias coordenadas, e ainda o
tempo. Então, o receptor calcula a distância a cada um dos quatro
satélites pelo intervalo de tempo entre o instante local e o instante em
que os sinais foram enviados (esta distância é chamada
pseudodistância). Decodificando as localizações dos satélites a partir
dos sinais de microondas (tipo de onda electromagnética) e de uma base
de dados interna, e sabendo a velocidade de propagação do sinal, o
receptor, pode situar-se na intersecção de quatro
calótes, uma para cada satélite.
Até meados de
2000
o departamento de defesa dos EUA impunha a chamada "disponibilidade
selectiva", que consistia em um erro induzido ao sinal impossibilitando
que aparelhos de uso civil operassem com precisão inferior a 90 metros.
Porém, o presidente
Bill Clinton foi pressionado a assinar uma lei determinando o fim dessa interferência no sinal do sistema
[carece de fontes], desse modo entende-se que não há garantias que em tempo de guerra o serviço continue a disposição ou com a atual precisão.
No cenário militar, o
GPS é também usado para o direcionamento de diversos tipos de armamentos de precisão, como as bombas
JDAM (Joint Direct Attack Munition) e os famosos mísseis
Tomahawk.
Estas bombas "inteligentes" são guiadas a seus alvos por um sistema
inercial em conjunto com um GPS. Este tipo de sistema de guiamento pode
ser usado em qualquer condição climática e garante um alto índice de
acertos.
Aplicações
Além de sua aplicação óbvia na
aviação geral e comercial e na
navegação marítima,
qualquer pessoa que queira saber a sua posição, encontrar o seu caminho
para determinado local (ou de volta ao ponto de partida), conhecer a
velocidade
e direção do seu deslocamento pode-se beneficiar com o sistema.
Atualmente o sistema está sendo muito difundido em automóveis com
sistema de navegação de mapas, que possibilita uma visão geral da área
que você está percorrendo.
A comunidade científica utiliza-o pelo seu
relógio
altamente preciso. Durante experiências científicas de recolha de
dados, pode-se regist(r)ar com precisão de micro-segundos (0,000001
segundo)
quando a amostra foi obtida. Naturalmente a localização do ponto onde a
amostra foi recolhida também pode ser importante. Agrimensores diminuem
custos e obtêm levantamentos precisos mais rapidamente com o GPS.
Unidades específicas têm custo aproximado de 3.000
dólares e precisão de 1
metro, mas existem receptores mais caros com precisão de 1 centímetro. A recolha de dados por estes receptores é mais lenta.
Exemplo de um receptor
GPS com mapas, instalado em um carro.
Guardas florestais, trabalhos de prospecção e exploração de recursos
naturais, geólogos, arqueólogos, bombeiros, são enormemente beneficiados
pela tecnologia do sistema. O GPS tem-se tornado cada vez mais popular
entre
ciclistas,
balonistas,
pescadores, ecoturistas,
geocachers,
vôo livre ou por aventureiros que queiram apenas orientação durante as
suas viagens. Com a popularização do GPS, um novo conceito surgiu na
agricultura: a agricultura de precisão. Uma máquina agrícola dotada de
receptor GPS
armazena dados relativos à produtividade em um dispositivo de memória
que, tratados por programa específico, produz um mapa de produtividade
da lavoura. As informações permitem também optimizar a aplicação de
correctivos e fertilizantes.
Tipos de receptores
Comparação entre a duração da órbita de um satélite e o período de rotação da Terra
Existem diferentes
receptores GPS, desde diversas marcas que comercializam soluções "tudo-em-um", até os externos que são ligados por
cabo ou ainda por
bluetooth.
Geralmente categorizados em termos de demandas de uso em Geodésicos,
Topográficos e de Navegação. A diferenciação entre essas categorias, que
a princípio pode parecer meramente de preço de aquisição é
principalmente devido à precisão alcançada, ou seja a razão da igualdade
entre o dado real do posicionamento, e o oferecido pelo equipamento.
Sendo os mais acurados, com valores na casa dos milímetros, os
receptores Geodésicos são capazes de captar as duas frequências emitidas
pelos satélites (L1 e L2), possibilitando assim a eliminação dos
efeitos da refracção ionosférica. Os topográficos, que tem
características de trabalho semelhantes à categoria anterior, porém
somente captam a portadora L1, também possuem elevada precisão,
geralmente na casa dos centímetros. Ambas as categorias tem aplicações
técnicas, e características próprias como o pós-processamento, o que
significa que geralmente não informam o posicionamento instantaneamente
(excepto os modelos RTK).
No caso da categoria de maior uso, a de navegação, embora possua
menor precisão de posicionamento, tem inúmeras vantagens como o baixo
preço de aquisição e inúmeras aplicações, onde vê-se uma infinidade de
modelos, tanto aqueles que integram diversos equipamentos como
computadores de mão, celulares, relógios, etc., como aqueles dedicados
exclusivamente ao posicionamento GPS, onde também encontramos aplicações
para uso do dado de posicionamento em outros equipamentos como
notebooks,
rastreadores de veículos, etc.
Actualmente com a convergência de dispositivos, existem muita variedade de
Pocket PCs com GPS interno. Estes têm a vantagem de se poder escolher o
software que se pretende utilizar com eles.
Futuro- GPS modernização
- Dia 24 de março 2009 foi lançado o primeiro satélite GPS equipado com uma amostra de hardware funcionando em frequência L5
Entre outras novidades, este satélite será o primeiro a emitir o sinal GPS numa frequência de 1176.45 MHz (±1.2 GHz).
- Melhora a estrutura do sinal para melhor desempenho.
- Transmissão superior ao do L1 e L2 sinal.
A data limite para que a força aérea americana coloque um satélite
GPS de forma operacional em na frequência L5 é 26 de agosto de 2009.
Caso esta data seja ultrapassado, o governo dos Estados Unidos perderão o
direito de empregar tal frequência em seus projetos militares/civis.
L1C é um sinal de uso civil, para ser transmitido na mesma frequência
L1 (1575,42 MHz), que atualmente contém a C/ Um sinal GPS utilizados
por todos os atuais usuários. O L1C estará disponível com o primeiro
bloco III lançamento previsto para 2013.
- Cada satélite GPS transmite dois sinais de rádio,
sendo um para uso civil, divididos em código C/A, que é utilizado nos
GPS de navegação e para posicionamento global, de frotas, etc.(menos
preciso), e fase da portadora, no qual subdivide-se em L1 e L2, no qual é
possível alcançar e obter valores de coordenadas mais precisos de
todos, porém, é através de pós-processamento (pode-se chegar a precisões
e acurácias centimétricas, é utilizado em trabalhos de cartografia
e levantamentos topográficos e geodésicos). E outro mais preciso que o
C/A para a obtenção de coordenadas instantâneas, chamado de código P, sendo esse último com um código secreto usado somente pelos militares americanos, no qual a precisão é centimétrica.
- Actualmente há dois países onde o aparelhos receptores de GPS são proibidos, a Coreia do Norte e a Síria. O Egito suspendeu a proibição em Abril de 2009
- A primeira aplicação comercial do GPS para rastreamento de caminhões
no mundo foi feita no Brasil em 1992. Gérard Lesbazeilles, de
nacionalidade francesa, mas radicado no Brasil desde os anos 70, então
diretor de telecomunicações da empresa de engenharia Brasileira ESCA
liderou a equipe que criou a empresa RODOSAT. A RODOSAT foi o primeiro
cliente da INMARSAT e tinha, em 1994, 6000 caminhões rastreados.
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