Sistema de Navegação GPS
O “Global Positioning System”, permite a qualquer pessoa que tenha um receptor GPS, possa calcular , com extrema exatidão e em tempo real, a posição geográfica, em latitude e longitude, em que se encontra. sistema foi declarado totalmente operacional apenas em l995. Seu desenvolvimento custou 10 bilhões de dólares. Preocupados com o uso inadequado , os militares americanos implantaram duas opções de precisão: para usuários autorizados (eles mesmos) e usuários não-autorizados (civis) - sps, Standard Positioning System. Os receptores GPS de uso militar têm precisão de 1 metro e os de uso civil, de 15 a 100 metros. Cada satélite emite um sinal que contém: código de precisão (P); código geral (CA) e informação de status.. Está disponível para qualquer usuário no mundo, em todas condições climáticas e de forma contínua.
Para isso, o sistema é composto por dois segmentos. O Primeiro segmento é espacial (FIGURA 1), formado por 24 satélites que emitem simultaneamente sinais de rádio codificados. A potência de transmissão é de apenas 50 Watts. A hora-padrão GPS é passada para o receptor do usuário. Receptores GPS em qualquer parte do mundo mostrarão a mesma hora, minuto, segundo,... até mili-segundo. Estes satélites dispostos em 6 órbitas diferentes, cada uma com 4 satélites. Por estarem perfeitamente distribuídos, possibilita que sempre possam ser vistos de qualquer ponto do globo. O Segundo é terrestre, formado por sub-segmentos, um de Controle, localizado nos EUA – Colorado, responsável por monitorar o rastro e desempenho dos satélites, assim como enviar ordens aos mesmos e tratar de sua manutenção à distância. Isso tudo é necessário para que sempre, pelo menos 4 satélites sempre estejam em ângulos perfeitos e, assim, possam fornecer as dimensões X, Y, Z e tempo (dados necessários na triangulação, calculo e fornecimento dos dados). Essas 4 dimensões, anteriormente comentadas, já fazem parte de outro sub-segmento, o de Usuário pois, quando os 4 satélites se alinham e fornecem esses dados, através de sua triangulação, pode-se, através de um dispositivo comum de recepção de GPS, obter exatamente as coordenadas de latitude, longitude e altitude em tempo exato, em qualquer lugar do mundo. O receptor tem que reconhecer as localizações dos satélites. Uma lista de posições, conhecida como almanaque, é transmitida de cada satélite para os receptores. Controles em terra (Segundo segmento) rastreiam os satélites e mantém seus almanaques atualizados. Cada satélite tem códigos P e CA únicos, e o receptor pode distinguí-los. O código P é mais complexo que o CA, quase impossível de ser alterado e somente militares têm acesso garantido a ele. Receptores civis medem os lapsos de tempo entre a recepção dos sinais codificados em CA. Os receptores militares não são afetados. Existe outra fonte de erro que afeta os receptores civis: a interferência ionosférica. Quando um sinal de rádio percorre os eletrons livres na ionosfera, sofre um certo atraso. Sinais de freqüências diferentes sofrem atrasos diferentes. Para detectar esse atraso, os satélites do sistema enviam o código P em duas ondas de rádio de diferentes freqüências, chamadas L1 e L2. Receptores caros rastreiam ambas as freqüências e medem a diferença entre a recepção dos sinais L1 e L2, calculam o atraso devido aos eletrons livres e fazem correções para o efeito da ionosfera. Receptores civis não podem corrigir a interferência ionosférica porque os códigos CA são gerados apenas na freqüência L1 ( l575,42 MHz ).
figura2. ( alinhamento dos satélites para prover as 4 dimensões necessárias)
O GPS tem uma precisão de aprox. 25 metros mas existem boatos de que os Americanos censurem, em certas ocasiões, o sinal, para evitar espionagem ou invasões de privacidade. Fora incorporada, também, uma técnica para aumentar a precisão, para cerca de 1,5m, que tem o nome de differential correction, que necessita de um segundo receptor GPS coletando dados em uma posição fixa em um ponto cohecido. Isso já tem uso militar para precisão absoluta de armamentos de longa distância.
Exemplos de algumas áreas onde o GPS pode ser aplicado:
Agricultura;
Aviação, Civil e militar;
Biólogia;
Navegação, civil e militar;
Engenharia;
Geógrafia;
Geólogia;
Topógrafia: Existem receptores específicos, conhecidos como não-codificados, que são super acurados. Como desconhecem os valores do código P, obtém sua precisão usando técnicas especiais de processamento. Eles recebem e processam o código P por um número de dias e podem obter uma posição fixa com precisão de 10 mm. É ótimo para levantamento topográfico.
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