{"id":43,"date":"2010-06-08T15:16:00","date_gmt":"2010-06-08T15:16:00","guid":{"rendered":"http:\/\/artigos.marcomapa.com\/?p=43"},"modified":"2011-09-11T19:31:15","modified_gmt":"2011-09-11T19:31:15","slug":"como-funciona-o-gps","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/marcomapa.com\/artigos\/como-funciona-o-gps\/","title":{"rendered":"Como funciona o GPS"},"content":{"rendered":"
Esses dias um grande amigo me chamou para ir com ele \u00e0 uma festa de culin\u00e1ria Japonesa, aceitei de primeira,j\u00e1 que sempre tive curiosidade de como seria manuseiar o Hashi.<\/p>\n

S\u00f3 n\u00e3o imagin\u00e1vamos como seria dif\u00edcil encontrar a bendita confraterniza\u00e7\u00e3o nip\u00f4nica. Pqp, o lugarzinho dif\u00edcil de achar.
Como sempre tem aquele amigo que sabe onde \u00e9, (s\u00f3 na cabe\u00e7a dele, pq ningu\u00e9m achava aquela merd*).<\/p>\n

At\u00e9 que n\u00e3o teve jeito, tivemos que apelar pro GPS! Grande inven\u00e7\u00e3o, que nos dias atuais vem \"de brinde\" em praticamente qualquer celular mais moderninho.<\/p>\n

Os aparelhos de GPS s\u00e3o provavelmente a classe de aparelhos eletr\u00f4nicos que mais cresceu de 2006 pra c\u00e1. Al\u00e9m dos navegadores pessoais, smartphones com receptores GPS integrados s\u00e3o cada vez mais comuns, sem falar na possibilidade de usar um receptor externo, via Bluetooth. Vamos ent\u00e3o entender melhor como o sistema funciona.<\/p><\/div>\n

O GPS ou \"Global Positioning System\" \u00e9 um sistema de posicionamento a partir de sinais enviados por uma rede de sat\u00e9lites, mantida pelo DOD, o departamento de defesa dos EUA, (antiga Arpa, a mesma que criou o hoje chamamos de Internet).<\/p>\n

Os sat\u00e9lites circulam o planeta em uma \u00f3rbita geoestacion\u00e1ria, a 20.2 km de altitude, formando uma constela\u00e7\u00e3o de sat\u00e9lites, projetada de forma que pelo menos 4 sat\u00e9lites sejam vis\u00edveis a partir de qualquer ponto do planeta. Inicialmente a rede contava com 24 sat\u00e9lites, mas atualmente j\u00e1 conta com 32. Este desenho fornecido pelo Google ilustra bem o conceito:<\/div>\n
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Os sat\u00e9lites transmitem um sinal de alta freq\u00fc\u00eancia, contendo pacotes de informa\u00e7\u00e3o com indica\u00e7\u00f5es precisas da hora em que cada um foi transmitido. Os receptores em terra captam o sinal e usam um sistema de trilatera\u00e7\u00e3o para calcular a posi\u00e7\u00e3o, comparando a diferen\u00e7a de tempo entre a transmiss\u00e3o e a recep\u00e7\u00e3o de cada pacote e calculando assim a dist\u00e2ncia de cada sat\u00e9lite. Conforme voc\u00ea se desloca, a dist\u00e2ncia em rela\u00e7\u00e3o aos sat\u00e9lites muda, gerando uma pequena diferen\u00e7a no tempo do percurso, que \u00e9 usada para atualizar a localiza\u00e7\u00e3o.<\/div>\n
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O receptor precisa do sinal de tr\u00eas sat\u00e9lites para calcular a posi\u00e7\u00e3o (latitude e longitude) e com o sinal de 4 sat\u00e9lites \u00e9 poss\u00edvel calcular tamb\u00e9m a altitude, fornecendo as coordenadas 3D:<\/div>\n
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No espa\u00e7o, o sinal se propaga \u00e0 velocidade da luz, de forma que ele ele demora apenas algumas fra\u00e7\u00f5es de segundo para percorrer a dist\u00e2ncia entre o sat\u00e9lite e o receptor. Dentro da atmosfera, a velocidade \u00e9 um pouco mais baixa, j\u00e1 que a ionosfera e a atmosfera causam um leve atraso na propaga\u00e7\u00e3o do sinal em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 velocidade da luz (fen\u00f4meno batizado de atraso ionosf\u00e9rico), uma diferen\u00e7a que \u00e9 levada em conta durante o c\u00e1lculo da posi\u00e7\u00e3o. <\/div>\n

Como pode imaginar, para que o sistema funcione foi necess\u00e1rio equipar os sat\u00e9lites com rel\u00f3gios extremamente precisos, j\u00e1 que uma diferen\u00e7a de um mil\u00e9simo de segundo seria suficiente para provocar um erro de quase 300 km no c\u00e1lculo da posi\u00e7\u00e3o. Mesmo um atraso pequeno, de apenas um microsegundo, provocaria um desvio de 300 metros.<\/p>\n

Um exemplo da precis\u00e3o do sistema \u00e9 que os sat\u00e9lites precisam ser ajustados em algumas fra\u00e7\u00f5es de nanosegundo periodicamente para corrigir pequenos desvios decorrentes da diferen\u00e7a gravitacional entre os rel\u00f3gios na terra e no espa\u00e7o. Como previsto pela lei da relatividade, rel\u00f3gios em terra correm sutilmente mais devagar que rel\u00f3gios em \u00f3rbita, devido \u00e0 diferen\u00e7a na for\u00e7a gravitacional a que est\u00e3o expostos (quanto mais forte \u00e9 a gravidade, mais devagar correm os rel\u00f3gios), uma diferen\u00e7a de 45.9 microsegundos por dia, que comprometeria a precis\u00e3o do sistema caso n\u00e3o fosse corrigida.<\/p>\n

No caso dos sat\u00e9lites, a solu\u00e7\u00e3o \u00e9 usar rel\u00f3gios at\u00f4micos, combinados com um elaborado sistema de ajuste coordenado por esta\u00e7\u00f5es em terra. Naturalmente, n\u00e3o seria poss\u00edvel usar rel\u00f3gios at\u00f4micos tamb\u00e9m nos receptores, por isso os projetistas chegaram a uma solu\u00e7\u00e3o simples e engenhosa: ao ser ligado o receptor sincroniza seu rel\u00f3gio com o de um dos sat\u00e9lites, simplesmente usando o hor\u00e1rio inclu\u00eddo por ele nos pacotes. Isso permite que os receptores utilizem cristais de quartzo, como os usados em placas-m\u00e3e e outros eletr\u00f4nicos, que s\u00e3o baratos e suficientemente precisos para a tarefa.<\/p>\n

Como tantas outras tecnologias, o sistema de posicionamento global surgiu com prop\u00f3sitos puramente militares, mas com o tempo acabou sendo aberto para uso civil. Inicialmente, o sinal era deliberadamente degradado, o que fazia com que a margem de erro ficasse acima dos 100 metros. Apenas os militarem tinham acesso aos c\u00f3digos necess\u00e1rios para corrigir o desvio e usar o sistema com precis\u00e3o m\u00e1xima.<\/p>\n

Com medo de que isso levasse outros pa\u00edses a criarem um sistema concorrente (o que no final acabou acontecendo de qualquer forma, com o Glonass russo e o Galileo europeu), o departamento de defesa decidiu eliminar o desvio, oferecendo o sinal gratuitamente e com precis\u00e3o m\u00e1xima para todos os interessados a partir de maio do ano 2000, mantendo entretanto a possibilidade de degradar o sinal em zonas de conflito.<\/p>\n

Gra\u00e7as a isso, a margem de erro de um receptor m\u00e9dio fica, na maioria do tempo, abaixo dos 10 metros, e alguns receptores de uso cient\u00edfico chegam a trabalham com margens de erro na faixa dos mil\u00edmetros. Para ter uma id\u00e9ia, sistemas de GPS s\u00e3o usados para medir o deslocamento das placas tect\u00f4nicas, que se movem apenas alguns cent\u00edmetros por ano.<\/p>\n

Fonte: NASA, DOD.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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