Como funciona o GPS?

Se você já esteve perdido em uma cidade
desconhecida, sabe que a sensação não é das melhores. Com a chegada dos
aparelhos GPS, viajar para cidades e países que você nunca esteve antes
deixou de ser um problema, e passou a ser diversão.

Estes aparelhos vêm conquistando cada vez mais as pessoas,
independente da área em que trabalham. Os taxistas são, talvez, os que
mais se beneficiaram com a criação e a popularização do GPS. Utilizando
os mapas de uma cidade, é possível chegar a qualquer endereço, sem
precisar conhecer os lugares como a palma da mão.

Se você nunca usou um destes aparelhos, já deve ter ouvido falar
neles. O funcionamento de um aparelho de GPS é muito interessante de
ser estudado, e também complexo. Alguém aí já parou para pensar em como
um dispositivo tão pequeno quanto um receptor GPS consegue determinar
qual a sua localização na Terra? Não?! Então que tal aprender agora?!

O GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global)
é um aparelho que teve sua origem no Departamento de Defesa dos Estados
Unidos. Sua função é a de identificar a localização de um aparelho
chamado de receptor GPS.

Os aparelhos receptores, por sua vez, têm a função de enviar um
sinal para os satélites. Assim, fazendo alguns cálculos, os quais você
poderá visualizar mais abaixo, o receptor GPS consegue determinar qual
a sua posição e, com a ajuda de alguns mapas de cidades, indicar quais
caminhos você pode percorrer para chegar ao local desejado.

Quer saber mais? Então não deixe de conferir o artigo “O que é GPS?”. Fique por dentro também dos novo eletrônicos que já contam com esta tecnologia, como é o caso de aparelhos como: Palm Pre, Nokia Surge, Sony-Ericsson Satio e o Nokia N97.

Para que os GPS funcionem corretamente, faz-se necessário o uso de
três componentes, chamados de: espacial, de controle e o utilizador. O
espacial é composto de vinte e sete satélites que se encontram em
órbita. Vinte e quatro deles estão ativos e três são os “reservas”, que
entram em operação caso ocorra algum falha com um dos satélites
principais.

A disposição destes satélites em órbita garante que sempre haja pelo
menos quatro deles disponíveis em qualquer lugar do planeta. Assim,
sempre que você e uma pessoa que mora no Japão estiverem usando o GPS,
com certeza irão conseguir utilizar o aparelho sem problema.

O segundo componente, de controle, nada mais é do que estações de
controle dos satélites. Ao todo são cinco estações espalhadas pelo
globo terrestre. A função principal delas é atualizar a posição atual
dos satélites e sincronizar o relógio atômico presente em cada um dos
satélites.

O último componente, mas não menos importante, é o receptor GPS, e
este é o único dos três que nós, usuários, devemos adquirir a fim de
utilizar esta maravilha da tecnologia. Um receptor GPS nada mais é do
que um aparelho que mostra sua posição, hora e outros recursos que
variam de aparelho para aparelho.

O funcionamento do sistema GPS envolve alguns cálculos bem
complexos, mas apenas um deles é realmente importante para este artigo.
Trata-se do cálculo feito pelo receptor a fim de calcular a posição em
que você está.

Como o GPS sabe onde estou?

Os satélites, assim como os receptores GPS, possuem um relógio
interno, o qual marca a hora com uma precisão de nanosegundos. Quando o
sinal é emitido, também é enviado o horário que ele “saiu” do satélite.

Este sinal nada mais é do que sinais de rádio, que viajam na
velocidade da luz (300 mil quilômetros por segundo, no vácuo).
Cronometrando quanto tempo este sinal demorou para chegar, o receptor
consegue calcular sua distância do satélite. Como a posição dos
satélites é atualizada constantemente, é possível, por meio destes
cálculos, determinar qual a sua posição exata.

A triangulação

Agora que você já sabe como a distância até um satélite é calculada,
vai ficar mais fácil entender como o satélite utiliza esta informação
para determinar sua localização com uma boa precisão (erro de apenas 20
metros).

Os GPS usam o sistema de triangulação para determinar a localização
de um receptor em terra. Por exemplo, quando você está meio perdido, e
pergunta para alguém “Onde estou?”. A resposta da pessoa pode ser do
tipo “Ah, você está a 10 quilômetros da cidade X”. Claro que você pode
estar a 10 quilômetros em qualquer direção da cidade. Então, é possível
traçar um círculo para determinar a possível área em que você se
encontra.

O mesmo pode ser feitos com outros
pontos de referência (no nosso caso, Y e Z) e assim fazer a
triangulação dos pontos para determinar exatamente a sua posição. O
sistema de GPS funciona da mesma forma. Este princípio é chamado de
trilateração.

Um quarto satélite é necessário para
determinar a altitude em que você se encontra. O princípio do cálculo é
o mesmo, mas envolve alguns números e fórmulas extras por tratar-se de
um espaço tridimensional.

Depois de muito tempo em órbita, é
normal que os satélites comecem a apresentar defeitos e fiquem
ultrapassados, tecnologicamente falando. Este problema está começando a
afetar o funcionamento dos satélites responsáveis pelo sinal GPS.
Estima-se que até o ano de 2010, a confiabilidade do sinal caia para
noventa e cinco por cento, um fato inédito na história do GPS.

As “sucatas” que orbitam a Terra também
vêm se mostrando verdadeiros inimigos dos satélites funcionais. A
colisão entre o lixo espacial que está na órbita terrestre e satélites
está sendo cada vez mais frequente.

Há um projeto para o lançamento de
novos satélites, a fim de substituir os atuais. Mas, tal projeto
encontra-se atrasado em três anos, e não há indícios de que venha a
acontecer logo. Por isso, os países da Europa se uniram e já estão
construindo seu próprio sistema GPS, batizado de Galileo, com previsão
para entrar em funcionamento até o ano de 2013.

A Rússia também está com um projeto
alternativo aos satélites americanos. É o Glonass, que ainda não tem
previsão para entrar em funcionamento, mas que promete maior
confiabilidade do que o sistema GPS atual.

Nenhum dos dois sistemas alternativos
mencionou preço para o uso dos satélites, ou se irão deixar o serviço à
disposição de todos, como ocorre atualmente. Agora é esperar para ver.

E você, o que acha? Já usou, ou
utiliza, um GPS? Será que o sistema vai mesmo entrar em falência a
partir de 2010? Europeu ou Russo, qual será o melhor sistema
alternativo? Não deixe de enviar sua opinião!