História do GPS
As siglas GPS significam: global positioning system, em português sistema de posicionamento global, e é um sistema de radionavegação que consiste de 24 satélites, a 20.200 km de distância e que orbitam duas vezes por dia ao redor da Terra, emitindo sinais de rádio simultaneamente Permitindo que qualquer pessoa de qualquer parte do mundo, saiba sua localização, velocidade e tempo.
COMO SURGIU?
Depois da Segunda Guerra Mundial, os Estados Unidos precisavam encontrar uma solução para o problema do posicionamento global preciso, para facilitar suas estratégias de guerra. No inicio da década de 1960 o Departamento de Defesa dos EUA deu inicio ao “projeto NAVSTAR”. Durante anos fizeram-se experiências com vários aparelhos, mas todos eram bem limitados. Até que na década de 70, surgiu o GPS. Tornou-se operacional em 1995, depois de investidos mais de 10 bilhões de dólares.
Em 1972 a pior precisão era de 15 m e a melhor de 1 m. Então preocupados com o uso inadequado, os criadores (militares) implantaram duas opções de precisão:
- o Sistema Posicional Preciso, de uso exclusivo militar. O receptor PPS decifra códigos de precisão.
- o Sistema Posicional Padrão, de uso civil. É um receptor SPS, que decifra códigos gerais.
Embora o GPS tenha sido criado para os objetivos militares, logo foram desenvolvidos técnicas para o tornar útil à comunidade civil. Aplicações: nos transportes; no Desporto (Balonismo); à proteção civil; à Topografia e Geodésica.
COMPONENTES DO GPS
- Espacial: são os satélites (uns dizem 24 outros 28) que ficam na órbita da terrestre;
- Controle: são seis estações de rastreamento distribuídas no planeta. Estas estações rastreiam os satélites, atualizam suas posições e sincronizam seus relógios;
- Utilizador: são todos aqueles que usam um receptor GPS para receber sinais e converter em posição, velocidade e tempo. Sendo necessários neste processo as antenas e o software de processamento.
- Antenas: elas recebem os sinais dos satélites e os enviam aos aparelhos GPS.
COMO FUNCIONA
Cada satélite transmite um sinal que é recebido pelo GPS, e este, por sua vez, mede o tempo que este sinal leva para chegar, e multiplica pela velocidade do mesmo. Obtendo então a distância do receptor-salélite. Lembrando que D = V x T (D = distancia; V = velocidade; T = tempo). São necessários quatro satélites no mínimo para determinar a nossa posição corretamente.
A medição precisa das distâncias se dá a complexidade dos códigos transmitidos. Os receptores são programados para decifrar somente esse tipo de código e mais nenhum. Dessa forma fica imune de qualquer tipo de interferência.
FONTES DE ERROS DEPENDENTES DO SATÉLITE
- Erro dos relógios dos satélites: Um nanosegundo de erro, ou seja, 0,000000001s resulta num erro de 30 cm na mediação na distância de um satélite.
- Disponibilidade seletiva: Em maio de 2000 o governo americano decidiu retirar o sinal S/A (disponibilidade seletiva) dos transmissores dos GPS. Este sinal foi concebido para introduzir um erro nas informações geradas pelos satélites destinados ao público em geral, degradando a precisão das medidas de posição e tempo.
FONTES DE ERROS DEPENDENTES DAS ANTENAS
- Multi-trageto: Existem sinais refletidos provocados por objetos que se encontram perto da antena e que interferem com o sinal verdadeiro, a este efeito chamou-se multi-trageto. Esse efeito afeta apenas medições de alta precisão, a sua magnitude ronda os 50 cm.
- Erro causado pela variação do centro de fase da antena: Dependem das características da antena e do ângulo da direção do sinal observado. Problema causado na construção. Seu erro pode atingir alguns centímetros.
FONTES DE ERROS DEPENDENTES DO MEIO DE PROPAGAÇÃO
- Atrasos ionosféricos: Ao medir a distância para um satélite, medimos o tempo que o sinal leva para chegar ao receptor e multiplicamos esse tempo pela velocidade da luz. O problema é que a velocidade da luz varia sob as condições atmosféricas. A camada mais alta da atmosfera, a ionosfera, contem as partículas carregadas que atrasam o código e adiantam a fase. A magnitude desse efeito é maior durante o dia, podendo afetar a precisão até 10 metros.
- Atrasos troposféricos: Ao passar pela troposfera, camada mais baixa da atmosfera, o sinal também sofre um atraso na fase e no código.
