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Como funciona o GPS?

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COMO FUNCIONA O GPS ?

O sistema GPS como já vimos é composto por 3 segmentos: ESPACIAL, DE CONTROLE e UTILIZADOR.

No espaço, cada um dos satélites que estão na órbita da terra enviam constantemente informações da sua posição e hora exatos, para que os receptores de GPS processem as informações.

gps satelite orbita informacoesO segmento espacial é constituído por 24 satélites que orbitam a Terra em um período de 11 horas e 58 minutos a aproximadamente 20.200 Km de altura.

Existem seis planos orbitais, igualmente espaçados de 60 graus, cada plano orbital é ocupado por 4 satélites, permitindo, teoricamente, uma visibilidade entre 5 e 8 satélites em qualquer parte do globo terrestre.

O controle é feito através de bases terrestres em vários pontos do mundo, que monitoram a órbita de cada satélite, e ajustam seus relógios atômicos.

E finalmente os receptores de GPS, recebem os sinais dos satélites, via onda digital de rádio, que a partir de 3 satélites conseguem calcular a posição 2D (LONGITUDE e LATITUDE), e a partir de 4 satélites consegue calcular a posição 3D (LONGITUDE, LATITUDE e ALTITUDE), em que o referido receptor se encontra.

O CÁLCULO DE DISTÂNCIAS E A TRIANGULAÇÃO

Essencialmente, o receptor de GPS compara o tempo em que um sinal foi transmitido por um satélite, com o tempo que foi recebido, sendo que para isso é necessário um sincronismo exato dos relógios, do satélite que é atômico e do receptor. Uma vez que o sinal viaja por onda eletromagnética, a uma velocidade constante, 300.000 Km/s (velocidade da luz), a diferença de tempo é convertida em distância, a chamada “pseudo-distância”.

Agora, com medidas de distância de mais alguns satélites, o receptor pode determinar por triangulação, a posição exata em que o receptor se encontra. Uma vez que a posição do usuário foi determinada, a unidade de GPS pode calcular outras informações, como: velocidade, proa, rastro, distância de viagem, distância ao destino, tempo de viagem, nascer e pôr-do-sol, compor a posição urbana em uma mapa, comparar a localização com pontos pré-definidos e muito mais.

É importante ressaltar que dependendo da geometria relativa dos satélites, o sistema de equações pode não ter solução. Por outro lado, se mais de quatro satélites são observados simultaneamente, existirá um conjunto de quatro que fornecerá a solução com menor erro. Para mensurar este efeito da geometria dos satélites em relação ao receptor foi criada uma grandeza escalar conhecida como DOP “Dilution of Precision”.

CORREÇÃO DE ERROS

Algumas fontes de erros no GPS são difíceis de eliminar. Os cálculos pressupõe que os sinais GPS são emitidos em uma velocidede constante, a velocidade da luz. Infelizmente, a velocidade da luz só é constante no vácuo. Uma vez que o sinal GPS entra na ionosfera (uma faixa de partículas carregadas 80 a 120 milhas acima da superfície de terra) e a troposfera (nossa camada), o sinal diminui de velocidade, resultando em cálculos de distância incorretos.

PRECISÃO DA POSIÇÃO CALCULADA

Dispositivos menores, como os navegadores GPS, não possuem um relógio atômico, o que interfere na precisão do tempo de viagem do sinal. É por esse motivo que, às vezes, surgem alguns erros, mas que em geral apresentam uma precisão relativamente boa, com erros de posicionamento de 7 a 15 metros, sendo que com equipamentos mais sofisticados o erro pode ser de apenas 30 centímetros.

TRATAMENTO DAS INFORMAÇÕES

Como o sistema GPS recebe somente informações de: LONGITUDE, LATITUDE e ALTITUDE – a manipulação dessas informações depende se sua aplicação, que será processado exclusivamente pelo aparelho receptor de GPS.

No caso de mapas rodoviários e urbanos, o navegador de GPS possui em sua memória um mapa cartográfico, organizado por Longitude e Latitude, ao qual consegue manipular as informações e demonstrar ao usuário onde ele se encontra, de forma visual, identificando sua posição num mapa.

Com base em memória de dados, tratando as informações de LONGITUDE, LATITUDE e ALTITUDE ao longo do tempo, outras variáveis poderão ser determinadas como: velocidade, rota, sentido, posição cardinal, etc..

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