Como Funciona o GPS

September 23, 2018

 

 

Neste artigo você descobre rápido Como funciona o GPS. Como ele utiliza satélites para determinar sua localização, velocidade e altitude na terra.

 

Depois do vídeo sobre a compra de um GPS de até 800,00, surgiram algumas duvidas sobre como este dispositivo funciona e como ele consegue marcar com precisão a  nossa localização.

 

Então, é por isso que hoje vamos falar sobre Como funciona um GPS.

 

Os Ciclocomputadores com GPS

 

O termo GPS para bicicleta não está 100% correto, na verdade a maioria dos aparelhos são na verdade ciclocomputadores com receptor GPS.

 

Pra muita gente, estes aparelhos são a evolução dos ciclocomputadores antigos. E nisso eu concordo com eles.

 

Pra ser ainda mais chato, na verdade quando chamamos os aparelhos de GPS de GPS estamos errando. GPS é uma sigla, que em português significa Sistema de Posicionamento Global.

 

E o aparelho na verdade é um receptor de sinal de satélites.

 
Como surgiram os GPS?

 

O Sistema NAVSTAR foi criado na década de 70 pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Por tanto tinha uma função militar.

 

Em 1995 o sistema GPS NAVSTAR entrou em plena operação e conta atualmente com pelo menos 24 satélites.

 

A um bom tempo atrás receber o sinal de GPS tinha um custo, e se você quisesse usar deveria pagar ao Departamento de Defesa através de alguma empresa. Ainda nessa época, o sinal apresentava um erro intencional de aproximadamente 100m.

 

Isso ainda existe e se chama “Disponibilidade Seletiva”. Atualmente este erro intencional está em média de 4 a 20 metros e é por isso que quando você está parado, muitas vezes seu GPS marca, sei lá 1 ou 2km/h de velocidade.

 

E foi a partir daí que o GPS chegou onde conhecemos hoje. Bastou pouco tempo para que o uso civil do NAVSTAR, que é o sistema de GPS americano, superasse em muito o uso militar.

 
Como Funciona o GPS e o seu receptor?

 

Ou melhor, como ele sabe onde você está, a que velocidade está e em que altitude está.

 

O sistema NAVSTAR conta com 4 pilares essenciais para fornecer a sua localização precisa.

  • Uma rede de satélites;

  • Receptores do sinal com alta capacidade de cálculo;

  • Relógios absurdamente precisos e;

  • Muita física e matemática.

Os GPS precisam de uma constelação de satélites

 

A constelação de satélites, que como eu disse são de pelo menos 24 – na verdade tem mais, porém com 24 satélites é possível que a qualquer hora do dia você esteja no campo de visão de pelo menos 3 ou 4 satélites.

 

E isso é possível porque eles estão distribuídos numa constelação sobre a terra em 6 órbitas distintas.

 

Viajam a mais de 14 mil quilômetros por hora a uma altitude de mais de 20 mil quilômetros. Um satélite dá duas voltas na terra por dia.

 
Satélites de GPS emitem pulsos de Rádio que viajam a velocidade da luz

 

Os satélites emitem constantemente um sinal. Este sinal contém informações com dados sobre onde o satélite está, bem como a hora precisa em que o pulso foi emitido.

 

Quando você usa seu Receptor ele recebe via rádio um sinal que viaja a velocidade da luz. Então seu receptor começa a fazer os cálculos.

 
A formula é a seguinte

 

d=vt

 

Velocidade da luz 299.792.458m/s x Tempo que o sinal levou para chegar ao receptor.

 

O seu receptor repete esta operação com os dados vindos de pelo menos mais 3 satélites. Porém, com 4 satélites é possível calcular além da localização, a altitude aproximada que você se encontra.

 

O Receptor de GPS faz milhares de cálculos para determinar sua posição

 

Só que ele não faz isso uma única vez, e sim a todo tempo mesmo. Por isso falei no vídeo que é necessário um dispositivo com alta capacidade de processamento de informações.

 

Como eu disse, ainda faltam alguns pilares para entendermos com eles conseguem essa precisão tão grande.

 
Os relógios atômicos dos satélites de GPS
 

Estes relógios são as máquinas de medição de tempo mais precisas já construídas pelo homem.

 

De acordo com os cálculos, os relógios atômicos vão precisar de 1.400.000 anos para atrasar 1 segundo. Essa precisão, aliada a uma peça fundamental.

 

A Teoria da Relatividade de Einstein dividida em suas duas partes. Teoria da relatividade Especial e Teoria da Relatividade Geral.

 

Sem a contribuição de Einstein, o sistema GPS perderiam mais de 10 km por dia de precisão, ou seja, não ia rolar.

 

Para explicar ainda mais sobre como funciona o GPS eu deveria entrar em mais detalhes sobre essas teorias. Porém, o texto e o vídeo vai ficaria longo demais. 

 

Graças a Teoria da Relatividade os processadores conseguem equalizar o tempo no espaço sobre efeito de altas velocidades e da gravidade com os relógios na terra.

 

Com estes dados precisos, o processador já consegue usar a Trilateração (não é triangulação).

 

Existem outros sistemas de GPS além do Navstar?

 

A Russia possui seu próprio sistema, o Glonass. Bem como a China com o Beidou e a Europa com o Galileo.

 

Como Funciona o GPS – Conclusão

 

E é assim, que os GPS funciona e consegue nos dar a posição precisa, a velocidade e a altitude.

 

Definitivamente é um grande invento do homem e está presente na aviação, navegação marítima, nos carros, na agricultura, nos esportes e numa outra infinidade de coisas.

 

Não é a explicação mais profunda sobre o tema, mas penso que já de pra entender melhor a ferramenta.

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