GPS

♦ Sistema de Posicionamento Global (GPS)

Global Positioning System que em português significa Sistema de Posicionamento Global, mais conhecido por GPS - refere-se a um sistema de navegação que utiliza informação proveniente de satélites para fornecer, com precisão, as coordenadas de um lugar: latitude, longitude e altitude.
Este sistema consiste em três segmentos: o segmento espacial, o segmento de controlo e o segmento do utilizador.

Segmento espacial


Fig. 1 - Segmento espacial

É constituido por 24 satélites, com as seguintes características:
- Lançados para o espaço, em foguetões.
- Descrevem órbitas aproximadamente, circulares em torno da Terra, dando duas voltas completas por dia. As órbitas estão contidas em seis planos que fazem 60º entre si. Em cada órbita há quatro satélites.
- Obtêm energia através de painéis solares, que são constantemente orientados para o Sol.
- Cada satélite possui quatro relógios atómicos (os mais precisos na medição do tempo).
- Transmitem e captam ondas electromagnéticas na banda das microondas, que transportam dados referentes à posição e tempo.

Segmento de controlo

É constituído por cinco estações terrestres dispersas pelo planeta, que têm como função:
• Controlar a posição dos satélites, a velocidade e o tempo marcado nos seus relógios,
• Analisar as condições atmosféricas que introduzem erros no sistema, já que a velocidade de propagação de ondas electromagnéticas é afectada pela composição atmosférica,
• Efectuar correcções às órbitas e relógios dos satélites através do envio de informação codificada.

Segmento do utilizador

É constituído pelos receptores GPS e por quem os utiliza. Os receptores GPS são caracterizados por:
• Receber e descodificar os sinais dos satélites,
• Poder trocar dados com outros receptores e com computadores,
• Permitir, a quem navega, dispor de mapas detalhados e endereços úteis, com o objectivo de obter a melhor rota até um local desejado ou conhecer as coordenadas de posição.

♦ Funcionamento do GPS

Os satélites da rede GPS enviam os sinais em instantes precisos. O sinal propaga-se à velocidade da luz, pelo que decorre algum tempo desde a emissão até à recepção do sinal. O tempo que decorre entre a emissão e a recepção do sinal, permite determinar a distância entre o receptor e o satélite. Para determinar a distância percorrida entre o satélite e o receptor utiliza-se a fórmula matemática v = d/ t.

Fig. 3 - Funcionamento do GPS

O ponto P, que é o ponto onde está o receptor, encontra-se na intersecção das superfícies de três esferas com centros nos satélites usados como pontos de referência e o seu raio é igual à distância entre cada satélite e o receptor.
Em princípio, três satélites seriam suficientes para localizar a posição de um lugar na Terra. Contudo os relógios atómicos dos satélites, altamente precisos, têm de estar sincronizados para que as distâncias calculadas pelo método anterior – método da triangulação – estejam correctas.

Fig. 4 - Método da triangulação

A sincronização dos relógios, que equipam os satélites, é feita através de um quarto satélite que intervém, unicamente, para acertar os relógios dos outros três satélites.

♦Relógios mecânicos, de quartzo e atómicos

Qualquer tipo de relógio possui duas componentes fundamentais: um mecanismo que produz oscilações regulares e outro que conta as oscilações e as converte para uma unidade de tempo. Consoante estes osciladores sejam mecânicos, electromecânicos ou atómicos, assim os relógios terão diferentes precisões.
Certos relógios mecânicos são baseados nas oscilações de um pêndulo. Nos relógios de quartzo, o oscilador baseia-se em oscilações de um cristal de quartzo. Os relógios atómicos baseiam-se na frequência das radiações emitidas, ou absorvidas, por átomos ou moléculas.

(a) (b) (c)
Fig. 5 - Relógio mecânico (a), de quartzo (b) e atómico (c)

Os relógios de quartzo têm maior precisão que os mecânicos. Por volta de 1950, desenvolveram-se os relógios atómicos, que têm ainda maior precisão: os actuais relógios atómicos, baseados nas radiações dos átomos de césio, têm margens de erro inferiores a um segundo, em 100 milhões de anos. São o instrumento de medição de tempo mais preciso desenvolvido até hoje.

♦Sistema europeu de localização por satélite – Galileo

A UE (União Europeia) quer criar um novo sistema de navegação por satélite, designado Galileo. O objectivo do projecto, de utilização civil, é a total independência do GPS norte-americano.
Em 2008, a UE prevê lançar o Galileo, trata-se de um novo sistema de navegação por satélite para rivalizar com o GPS norte-americano. O projecto tem como finalidade lançar satélites que possam fornecer serviços similares ao GPS, que é gerido pelos serviços militares norte-americanos. Assim que estiver operacional, o Galileo, torna-se no “grito de independência” europeu relativamente aos existentes sistemas de navegação por satélite norte-americano (GPS) e russo (Glonass), de uso militar.
O Galileo vai ser capaz de apurar a exacta localização de pessoas e objectos equipados com o receptor de dados apropriado. Os dados vão ser disponibilizados por uma rede de 30 satélites, a lançar em 2008. Os sistemas de gestão de tráfego, quer seja por ar, terra ou mar, bem como os serviços de localização gerais permitidos pela terceira geração de telefones móveis, vão servir-se das informações do Galileo ao serviço da Europa.

♦ Aplicações do GPS

• Navegação terrestre, marítima e aérea.

•Segurança de veículos, como táxis ou camiões de transporte de mercadorias: são controlados por uma estação que conhece a sua posição em qualquer instante.

• Mapeamento, isto é, produção de mapas e estudos de topografia dos terrenos.

· Gestão de tráfego e detecção de situações de emergência.










♦ GPS de 3ª geração

Os GPS de terceira geração em, vez de apenas mostrarem um mapa a 2 dimensões num ângulo que dê a percepção como se fosse a 3 dimensões, irão possibilitar a representação da altura dos objectos relativos. Medianos podem ser desenhados no GPS e esses desenhos podem ter sombras de modo a ilustrar a sua altura relativa. Os edifícios mais importantes podem ser observados a 3 dimensões para servir de marcações, guiando os condutores para que estes saibam exactamente onde virar.
“Os mapas digitais a três dimensões dão uma experiência de navegação que é ainda maior tangível e realista, com características que podem ajudar a melhorar a utilização dos mapas”, diisse Basak Ozer, vice-presidente global do produtos de vendas da Tele Atlas (empresa que está a trabalhar nos modelos de GPS a 3 dimensões).

Fig. 6 - GPS de 3ª geração


Elaborado por: Joel Jesus e Carlos Soares