Língua

O GPS (Global Positioning System) é o nome do sistema utilizado para navegação e aquisição de medidas precisas de localização geográfica e geodésica, originalmente denominado NAVSTAR (Navigation System with Timing and Tanging). O projeto GPS emergiu de outros sistemas similares de navegação por rádio que surgiram desde os anos 40. Atualmente outros sistemas de GNSS (Global Navigation Satellite Systems) também estão em operação, como é o caso do GLONASS (sistema Russo) ou em desenvolvimento, como o sistema Europeu GALILEO e o sistema Chinês COMPASS. 

Desenvolvido e mantido em órbita pelo Departamento de Defesa do Governo dos Estados Unidos, o programa foi inicialmente idealizado para uso militar e aberto para uso civil a partir da década de 80. Desde então sua aplicação foi disseminada aos mais diversos campos científicos, comerciais, de telecomunicação e outros.

O sistema GPS é dividido em três segmentos: 

a) SEGMENTO ESPACIAL: constituído por uma rede de no mínimo 24 satélites que realizam duas órbitas circulares diárias ao redor da Terra, a aproximadamente 20.200 km de altitude. Encontram-se posicionados em seis planos orbitais diferentes para que pelo menos quatro satélites estejam visíveis acima da linha do Equador, em qualquer lugar e hora;

b) SEGMENTO DE CONTROLE: formado pelos centros de controle em terra que têm a função de monitorar a órbita e sincronia dos satélites e manter seus almanaques acurados. Qualquer instabilidade detectada é corrigida pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos baseada em sistemas de processamento automáticos;

c) SEGMENTO USUÁRIO: compreende a antena que capta os sinais enviados pelos satélites e o receptor que decodifica os sinais em diferentes canais, além de identificar os respectivos satélites que os enviaram e informar ao usuário seu posicionamento, velocidade e direção de deslocamento.

Como Funciona

Cada satélite do sistema emite sinais de rádio de forma muito precisa, simultânea e ininterrupta. O sinais de rádio utilizados para posicionamento global são enviados em duas frequências que operam na Banda L. Esse sinal transmitido em fase contém: a) códigos de precisão (código P) que só podem ser decodificados pelos receptores de uso militar e possuem maior acurácia; b) códigos gerais de posicionamento (código C/A) que são captados pelos receptores disponíveis no mercado para uso civil; c) informações da órbita do satélite ou seja, efemérides, que são transmitidas de forma ininterrupta; d) almanaque, ou seja, informações a respeito da órbita de cada satélite da constelação e; e) um modelo de correção ionosférica. Além dos sinais mencionados, o sistema também emite sinais utilizados para telemetria, para fins militares e um detector nuclear.

A hora é perfeitamente sincronizada entre o sistema, pois os satélites são equipados com relógios atômicos que alcançam precisão de nanosegundos e a partir desses dados o receptor é capaz de avaliar o lapso entre emissão e recepção do sinal e pode fornecer o posicionamento preciso do usuário por meio de triangulação. Como cada satélite possui um sinal único, os receptores são capazes de distingui-los no sistema e nomeá-los individualmente. 

Se o receptor estiver conectado a três satélites, o usuário consegue obter posicionamento horizontal e se estiver conectado a quatro ou mais satélites, o usuário também consegue obter posicionamento vertical. Quando o receptor é iniciado, ocorrem atualizações dos dados de tempo/hora, efemérides para identificar os satélites captados pelo receptor. As efemérides são atualizadas a cada duas horas e são substituídas a cada inicialização do receptor. A atualização das efemérides e do almanaque são mais rápidas atualmente devido aos avanços, sobretudo em hardware, dos novos receptores disponíveis no mercado. Usando os receptores, os sinais são decodificados e utilizados para determinar latitude, longitude e altitude. Também velocidade de deslocamento e direção se o usuário estiver em navegação. Além de decodificar os dados do GPS e oferecer os serviços de posicionamento os receptores também oferecem interfaces de transferência de dados para facilitar o intercâmbio entre eles e entre computadores, além de oferecer integração com dados cartográficos.

Esse serviço pode ser obtido por meio de base própria (antena), também pode ser contratado em vários países pela transmissão de dados via satélites ou por radiodifusão em frequências moduladas que transmitem os dados para correção de posicionamento, mediante contratação dos serviços. 

OS SATÉLITES GPS

A missão GPS já lançou 62 satélites na órbita terrestre. O sistema evoluiu continuamente desde que foi criado na década de 70, principalmente no que diz respeito ao processamento de dados e hardware. O primeiro bloco de satélites lançado foi usado para demonstração do sistema e aprimoramento do projeto. O segundo bloco de satélites GPS foi considerado o sistema operacional em si e teve início em 1989 com o lançamento do satélite GPS 2-1 e tornou-se operacional em 1994 com 24 satélites em funcionamento. O Bloco 2A agregou avanços ao sistema com o lançamento dos satélites 35 e 36, equipados com reflectores a laser e podem ser rastreados de forma independente, além de melhorar a qualidade nos componentes eletrônicos do sistema e possibilitar a identificação de erros de posicionamento no modo não-standard. O Bloco 2R-M incluiu em seus satélites novos sinais de uso militar, não disponíveis aos civis, além da capacidade de manter boa acurácia sem controle de solo por aproximadamente 180 dias.

Atualmente existe um número maior que 24 satélites em órbita que foram lançados para dar suporte ao sistema em caso de necessidade de reposição e também para aumentar a acurácia, no entanto a disponibilidade desses satélites em operação gera dados em redundância.