Sistema de Posicionamento Global

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Universidade Católica de Pelotas
Curso de Engenharia Civil

TOPOGRAFIA II
GPS

Pelotas, 09 de Maio de 2018

Introdução:

Este trabalho tem por finalidade apresentar um breve histórico quanto ao tema proposto, assim como também, descrever seu funcionamento, detalhes técnicos, aplicações e tipos (em diferentes áreas).

Descrição

GPS (Global Positioning System em inglês), ou “Sistema de Posicionamento Global”, é um sistema eletrônico de navegação civil e militar que emitem coordenadas em tempo real e é alimentado por informações de um sistema de 24 satélites chamado NAVSTAR e controlado pelo Departamento de Defesa dos EUA.

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Figura 1 - Ilustração "Sistema de Posicionamento Global"

Breve Histórico

De início, o GPS era um projeto militar dos EUA chamado de “NAVSTAR” foi criado na década de 1960, mas que só foi considerado completo em 1995, depois de 35 anos de trabalho que custaram 10 bilhões de dólares aos cofres americanos.

A revolução causada pelo GPS na geografia é comparável, senão maior, a revolução da descoberta do continente americano que ampliou o mundo conhecido até então. Com o GPS é possível estabelecer a posição praticamente exata, com margem de erro mínima de 1 metro, de qualquer ponto do planeta a qualquer momento. Alguns receptores “super apurados” conseguem chegar, depois de alguns dias, a uma precisão de até 10 milímetros utilizando-se de técnicas de processamento específicas.

Funcionamento

O GPS, basicamente, funciona com uma constelação de 24 satélites (NAVSTAR) que orbitam a terra duas vezes por dia, emitindo sinais de rádio a uma dada frequência para receptores localizados na terra, que podem ser até portáteis, como um “palm”. Cada satélite, identificado por um código pseudo-randômico, aparentemente aleatório, de 1 a 32, que emite um sinal contendo o código CA (geral), o código P (de precisão) e uma informação de status (dia, hora, mês) que são recebidos pelo receptor.

Observação 01: Os receptores de uso civil recebam apenas o código CA emitido em uma frequência enquanto que os receptores militares recebem cada código emitido em duas frequências garantindo maior precisão.

Junto com a interferência proposital inserida pelo DoD na transmissão para aparelhos civis (Selective Availability – Disponibilidade Seletiva) e o atraso causado pelos elétrons livres presentes na ionosfera (comum a qualquer transmissão de rádio) na transmissão do sinal, fazem com que a precisão dos dados seja ainda menor para uso civil.

Para uso militar o sinal de todos os satélites são emitidos ao mesmo tempo com uma precisão impressionante garantindo a devida precisão a um relógio atômico (o metrônomo é um átomo) presente em cada satélite e que é o sistema de medição de tempo mais preciso já criado até hoje. Seus receptores não sofrem a interferência da ionosfera nem da “Disponibilidade Seletiva”.

Observação 02: Todas estas interferências na transmissão civil são por causa da possibilidade deste sistema ser utilizado inadequadamente por terroristas, ou algo parecido. Então, o DoD criou uma hierarquia de acesso aos dados onde os “usuários autorizados”, recebem dados com precisão melhor, enquanto que os “usuários não-autorizados” (civis), recebem dados com precisão de 15 a 100 metros.

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Figura 2 - Sistema demonstrativo de sinal GPS

Descrição Técnica

Receptores GPS vem em uma variedade de formatos, de dispositivos integrados dentro de carros, telefones, e relógios, a dispositivos dedicados somente ao GPS como os voltados apenas para esta área (exemplo: marcas Trimble, Garmin e Leica).

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Figura 3 - Modelos de aparelhos GPS disponíveis no mercado

Aplicações

Além de sua aplicação óbvia na aviação geral e comercial e na navegação marítima, qualquer pessoa que queira saber a sua posição, encontrar o seu caminho para determinado local, conhecer a velocidade e direção do seu deslocamento pode beneficiar-se com o sistema. Atualmente o sistema está sendo muito difundido em automóveis com sistema de navegação de mapas, que possibilita uma visão geral da área que está sendo percorrida.

A comunidade científica utiliza-o pelo seu relógio altamente preciso, pois durante experiências científicas de recolha de dados, pode-se registar com precisão de microssegundos quando a amostra é obtida e também o local em que foi recolhida. Podemos citar como exemplo também guardas florestais, trabalhos de prospecção/exploração de recursos naturais, geólogos, arqueólogos, bombeiros, são enormemente beneficiados pela tecnologia do sistema. O GPS tem se tornado cada vez mais popular entre ciclistas, balonistas, pescadores, ecoturistas e até mesmo aventureiros que queiram apenas orientação durante as suas viagens.

Com a popularização do GPS, um novo conceito também surgiu na agricultura, a “agricultura de precisão”. Uma máquina agrícola dotada de receptor GPS armazena dados relativos à produtividade em um dispositivo de memória que, tratados por programa específico, produz um mapa de produtividade da lavoura. As informações permitem também otimizar a aplicação de corretivos e fertilizantes.

Outro uso que vem ganhando destaque é em relação aos aplicativos de encontro como Tinder, além de jogos com realidade aumentada como Ingress, Pokémon GO, etc.