Como funciona o GPS?

O Sistema de Posicionamento Global, popularmente conhecido como GPS (Global Positioning System), é um sistema que utiliza satélites para localizar onde o receptor do sinal do satélite está naquele momento. O GPS funciona a partir de uma rede de 24 satélites que ficam distribuídos em seis planos, próximos a órbita do planeta Terra. Estes satélites enviam sinais para o receptor (o aparelho de GPS), e então, a partir disso, o aparelho de GPS interpreta esses sinais dizendo onde exatamente você está naquele momento. 

Atualmente existem dois sistemas que permitem a navegação por satélite: O GPS americano e o GLONASS russo. Também, existem dois outros sistemas que estão em fases de implementação: o Galileo, da União Européia, e o Compass, da China.

História

A história da criação do sistema se iniciou em 1957. Ano em que a União Soviética lançou o primeiro satélite artificial da história. Esse foi o passo inicial para que a humanidade iniciasse os estudos sobre o uso dos satélites na obtenção da localização de pontos sobre a superfície terrestre.

O sistema de GPS foi criado a partir de outro projeto do Departamento de Segurança americano chamado de NAVSTAR. O sistema NAVSTAR disponibilizaria várias informações geográficas, como localização e clima, por exemplo, de qualquer parte da superfície terrestre. O projeto NAVSTAR foi iniciado em 1960, e após vários anos de correções e ajustes o projeto NAVSTAR tornou-se totalmente funcional e pronto para operar em 1995.

Após certo tempo, o projeto NAVSTAR tornou-se o sistema de GPS. E o sucesso desse sistema foi tanto, que o presidente Bill Clinton, em 2000, viu a necessidade de tornar as informações recolhidas pelos satélites, que antes era exclusiva para o uso militar, disponíveis para o uso civil e gratuito.

Como funciona

Os satélites, assim como os receptores GPS, possuem um relógio interno que marca as horas com uma precisão incrivelmente grande em nano segundos. Quando o satélite emite o sinal para o receptor, o horário em que ele saiu do satélite também é enviado.

 Os envios desses sinais ocorrem constantemente. Este sinal enviado para o receptor é um sinal de rádio, que viaja uma velocidade de 300 mil quilômetros por segundo (tal velocidade é conhecida como velocidade da luz!!) no vácuo. Resta ao receptor calcular quantos nano segundos este sinal demorou a chegar até ele, assim ele consegue "descobrir" onde você está. E como o sinal é enviado constantemente, o receptor sempre sabe onde está o satélite, mantendo, assim, sua posição exata sempre atualizada.

A triangulação

Agora você já sabe como é calculada a distância entre o satélite e o seu receptor, ficando mais fácil de entender como ele usa isso para determinar sua localização com uma margem erro de apenas 20m.

Os GPS usam um sistema chamado de triangulação pra determinar a localização do receptor na Terra. A triangulação funciona da seguinte forma: três satélites enviam o sinal para o receptor, que calcula quanto tempo cada sinal demorou a chegar nele. A teoria deste conceito é bem complexa, veja a imagem abaixo e entenda como funciona o conceito.

Vendo a imagem fica mais fácil de entender como funciona a triangulação não é mesmo?

Além da sua localização terrestre, o receptor GPS também consegue saber a altura do receptor em relação ao nível do mar, porém para isso é necessário um quarto satélite.

Mapas e outros dados

 Vamos supor que você esteja perdido no deserto próximo a uma cidade. Porém, você sabe que está a cinco quilômetros da cidade, mais não sabe em qual direção ela está. O receptor de GPS, com o auxilio da triangulação, já sabe onde você está. O receptor compara sua localização com um mapa, que vai lhe mostrar exatamente por onde você tem que ir para chegar ao seu destino.

Os mapas e os dados que aparecem na tela do aparelho de GPS são desenvolvidos pelas empresas do aparelho e servem apenas para lhe ajudar a identificar onde você está. Estes mapas são apenas uma camada, e não tem nada a ver com o sistema de GPS administrado pelos Estados Unidos.

Curiosidades

• No Brasil, o primeiro receptor GPS foi utilizado em 1992. Inicialmente ele era usado para rastrear caminhões com cargas valiosas;
• Que Apenas em 2000 o sinal dos satélites de GPS foi liberado ao uso civil. Antes, os EUA impunham uma "disponibilidade seletiva" que impossibilitava o uso civil do sinal com uma precisão menor que 90 metros;
• No interior dos satélites, há relógios atômicos de uma precisão enorme. Eles atrasam 1 segundo a cada 100 mil anos;
• Apesar do sinal dos satélites funcionarem em todo o globo terrestre, há dois países que não permitem a utilização do seu sinal em seus territórios: Coreia do Norte e a Síria;
• Até em 2009, no território do Egito também era proibido o uso do sinal GPS.

Veja outro artigo nosso com mais detalhes sobre GPS.

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