- O que é?
- Permite:
- Conhecer a velocidade
- Cronometrar o tempo - Conhecer a orientação ao longo de uma viagem
-Armazenar coordenadas de posições possibilitando a reconstituição de percursos de viagem.
- Este sistema tem uma pequena margem de erro e é constituído por 3 segmentos:
-Segmento Espacial que é uma rede de 24 satélites em 6 orbitas circulares, que se cruzam a uma distancia de 2000km da superfície terrestre, estes satélites emitem sinais, demorando cada um deles 12horas a dar uma volta completa à Terra, são de tal modo colocados que em qualquer altura e ponto do nosso globo 6 deles estão sempre visíveis.
-Segmento de Controlo que é uma rede de 5 estações de rastreio, 3 antenas terrestres e 1 central de controlo, onde a orbita de cada satélite é motorizada, podendo cada satélite receber instruções para corrigir a sua orbita, por causa das atracções gravitacionais do Sol e da Lua, bem como do efeito da pressão da radiação solar.
-Segmento de Utilizadores que recebe sinais de microondas emitidos pelo menos por 4 satélites, fazendo a conversão dos dados fornecidos em coordenadas de posição, valores de velocidade e cronometragem do tempo.
A precisão de um GPS, no sistema SPS, era inicialmente da ordem dos 100 metros, enquanto que no sistema PPS não excedia os 20 metros. A partir de 1 de Maio de 2000, o governo Norte-Americano, proprietário do sistema, deixou de introduzir um erro no sistema SPS, erro introduzido com propósito no serviço publico, para segurança do estado e que tornou este sistema mais preciso, passando a ser semelhante ao PPS.
- Como funciona?
Recebendo sinais provenientes de satélites que cobrem a superfície terrestre e cuja posição em cada instante é conhecida com exactidão. Os sinais são característicos de cada satélite e o receptor identifica o satélite que emitiu o sinal e faz uma comparação com registos de memória, estabelecendo a sua localização exacta. Os satélites da rede GPS enviam os seus sinais em instantes precisos, o que implica um certo tempo entre o instante em que o sinal é emitido pelo satélite e o instante em que é recebido pelo receptor, esse tempo permite determinar a distancia entre o satélite e o receptor.
Após a recepção do satélite (A), o receptor (P) vai calcular a distancia do satélite ao receptor (A), a partir do tempo que o sinal levou desde que saiu do satélite, até que chegou ao receptor.
Mas como este valor não é suficiente para calcular onde se encontra o receptor, recorre-se a outro satélite. A posição do 2º satélite (B) também é conhecida com exactidão e o sinal que emite é captado pelo receptor (P), permitindo calcular a distancia entre eles (dB).
Mas continua a não ser possível calcular o receptor, visto que este se pode encontrar em qualquer ponto que intersecta o campo abrangente entre os 2 satélites, logo, recorre-se a um 3º satélite. É feita uma nova medição entre a distancia do 3º satélite (C) e o receptor (P), que permite determinar onde se localiza o receptor, visto que há um ponto em que o campo abrange os 3 satélites.
Este método de localização chama-se Triangulação e recorre a um 4º satélite de referência que tem como objectivo sincronizar os relógios atómicos extremamente precisos que equipam os satélites e os de quartzo, menos precisos, que equipam os receptores, uma vez que a determinação do tempo que o sinal leva a chegar ao receptor é crucial.
- Posição:
Os receptores captam os sinais emitidos pelos satélites visíveis e o GPS traduz os dados nas três coordenadas geográficas (latitude, longitude e altitude), velocidade e tempo.
Para determinar as coordenadas precisamos de pontos de referencia, para os quais temos:
-Equador- circulo máximo que divide a Terra em dois hemisférios, Norte e Sul, e todos os pontos do equador estão à mesma distancia dos pólos;
-Paralelos- circulos menores que o equador, contidos em planos paralelos ao plano equatorial;
-Meridianos- circulos máximos que passam pelo pólos, sendo o Meridiano de Greenwich o 1º.
A latitude é o arco de meridiano ou o valor do ângulo ao centro da Terra, expresso em graus, medido entre o paralelo que passa pelo local considerado e o equador. Mede-se para norte e para sul do equador, entre 90º sul, no Pólo Sul (negativa), e 90º norte, no Pólo Norte (positiva). A latitude no equador é igual a 0º.
A longitude é o arco do equador ou o valor do ângulo ao centro da Terra, expresso em graus, medido entre o meridiano que passa pelo local considerado e o meridiano de Greenwich. Mede-se em graus, de 0 a 180 para leste ou para oeste.
A altitude é o comprimento do segmento vertical compreendido entre o nível médio das águas do mar e o local considerado. O seu valor deve ser dado por um altímetro pois a indicação do GPS relativa a esta coordenada é muito pouco precisa.
- Tempo
O Universo em que vivemos possui 4 dimensões, três são espaciais e uma é temporal. Assim, para situar um acontecimento no tempo basta indicar uma coordenada, o instante em que ocorre. Um intervalo de tempo mede a duração entre dois instantes. O tempo desempenha um papel decisivo no funcionamento do sistema GPS pois o erro na determinação do intervalo de tempo que um sinal demora a percorrer a distância que medeia o emissor do receptor tem de ser muito pequeno. Qualquer tipo de relógio possui um mecanismo que produz oscilações regulares e outro que conta as oscilações, convertendo-as numa unidade de tempo. Consoante esses osciladores sejam mecânicos, electromagnéticos ou atómicos, assim os relógios terão diferente precisão.
-Os relógios mecânicos são baseados em oscilações pendulares. Também existem relógios mecânicos com uma mola em espiral, a qual se vai desenrolando durante o funcionamento. Há ainda outros relógios mecânicos cujo mecanismo é mais complexo.
-Os relógios electromagnéticos, relógios de quartzo, baseiam-se nas oscilações de um cristal de quartzo, oscilações dos átomos de silício, pois possui propriedades piezoeléctricas, isto é, quando se aplica uma diferença de potencial a um pequeno cristal este torna-se um oscilador, com frequência muito regular (Ex: relógios digitais).
-Os relógios atómicos baseiam-se na frequência das radiações emitidas, ou absorvidas, por átomos ou moléculas. Trata-se afinal de conseguir que a frequência da radiação incidente coincida com a frequência da radiação emitida aquando da desexcitação (os relógios de césio apresentam uma incerteza de 0,1 μs/dia!). Por serem ultra precisos são estes os relógios usados nos satélites artificiais do sistema GPS.
A relação entre o tempo e a longitude permite determinar a diferença entre a hora legal de dois lugares do planeta com diferente longitude.
- 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, 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. Será constituído por 27 satélites em três órbitas circulares a altitude média de 23 616 km e por 2 centros de controlo. Deverá estar em funcionamento em 2008. Este sistema tem a vantagem de ser mais preciso, para além, de ter uma utilização civil, ou seja, vai permitir localizar veículos dos meios de transporte com grande exactidão.
- GPS de terceira geração – principais inovações que vai trazer
Os GPS de terceira geração e, vez de apenas mostrarem um mapa a 2 dimensões num ângulo que dê a percepção como se fosse a 3 dimensões, irão mesmo 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.” Disse Basak Ozer, vice-presidente global do produtos de vendas da Tele Atlas (empresa que está a trabalhar nos modelos de GPS a 3 dimensões).
- Principais utilizações do GPS
- Na gestão de tráfego e detecção de situações de emergência (busca de acidentados);
- Na localização de barcos, aviões e veículos que percorrem rotas desconhecidas;
- No traçado de rotas;
- Para fins militares;
- Segurança de veículos como táxis ou camiões de transporte de mercadorias: são controlados por uma estação que conhece a sua posição em qualquer instante;
- Para mapeamento, isto é, produção de mapas e estudos de topografia dos terrenos.
Com o trabalho realizado conseguimos perceber para que serve realmente um GPS, que funções desempenha, onde é mais utilizado e a sua relação entre a posição e o tempo.
Sendo um sistema de navegação que utiliza informação proveniente de satélites para fornecer com precisão as coordenadas de um lugar: latitude, longitude e altitude. E tem associado três segmentos: o espacial, de controlo e o do utilizador. A latitude é o arco de meridiano ou o valor do ângulo ao centro da Terra, medindo-se para Norte ou para Sul do Equador. A longitude é o arco do equador ou o valor do ângulo ao centro da Terra, medido a partir do semimeridiano de Greenwich. A altitude é o comprimento do segmento vertical compreendido entre o nível médio das águas do mar e o local considerado. É constituido por 24 satélites que descrevem órbitas aproximadamente circulares em torno na Terra. Compreende cinco estações terrestres dispersas pelo planeta, e os seus sinais são enviados em instantes precisos, sendo precisos pelo menos 4 satélites para fazer a conversão dos dados fornecidos em coordenadas de posição, valores de velocidade e cronometragem do tempo. Os GPS de terceira geração e, vez de apenas mostrarem um mapa a 2 dimensões num ângulo que dê a percepção como se fosse a 3 dimensões, irão mesmo possibilitar a representação da altura dos objectos relativos.
