As constelações GNSS são grupos coordenados de satélites que trabalham juntos para fornecer serviços de posicionamento, navegação e tempo (PNT) aos usuários em qualquer lugar da Terra. Essas constelações formam a espinha dorsal dos modernos sistemas de navegação, permitindo desde o rastreamento da localização de smartphones até a orientação de veículos autônomos, aviação, operações marítimas, agricultura de precisão e pesquisa científica.
Uma constelação GNSS normalmente consiste em um número específico de satélites orbitando a Terra em trajetórias orbitais cuidadosamente planejadas. Esses satélites transmitem sinais de rádio com registro de data e hora do espaço. Um receptor GNSS—como o do seu smartphone—capta esses sinais, calcula a distância até cada satélite com base no tempo de viagem do sinal e determina sua posição por meio de trilateração. Para este cálculo, um receptor geralmente precisa de sinais de pelo menos quatro satélites para contabilizar latitude, longitude, altitude e erro de clock.
Constelações disponíveis atualmente
Existem várias constelações GNSS principais em operação atualmente:
- GPS (Sistema de Posicionamento Global) – Operado pelos Estados Unidos, o GPS foi o primeiro GNSS totalmente funcional. Consiste em pelo menos 24 satélites orbitando em órbita terrestre média (MEO) a cerca de 20.200 km de altitude. Começou a operar na década de 1990 e usuários em todo o mundo continuam a confiar nele.
- GLONASS – Gerenciado pela Rússia, o GLONASS também é uma constelação de 24 satélites que opera em MEO. O GLONASS oferece cobertura global e frequentemente trabalha em conjunto com o GPS para melhorar o desempenho, especialmente em regiões de alta latitude, onde sua configuração orbital oferece uma vantagem.
- Galileo – Esta é a constelação GNSS da União Europeia, desenvolvida pela Agência Espacial Europeia (ESA). Ela fornece posicionamento de alta precisão e é projetada para ser interoperável com GPS e GLONASS. O Galileo oferece recursos exclusivos, como serviços criptografados para uso governamental e serviços abertos para o público, com precisão de posicionamento de até o nível do centímetro em algumas aplicações.
- BeiDou – O GNSS da China, desenvolvido pelo China Satellite Navigation Office, evoluiu de um sistema regional para um global. A constelação completa foi concluída em 2020 e agora oferece cobertura mundial com mais de 30 satélites em órbitas MEO, geoestacionárias e geossíncronas inclinadas.
Como funcionam as constelações GNSS ?
Os engenheiros projetam constelações GNSS para fornecer cobertura contínua, distribuindo satélites para que os usuários sempre vejam vários de qualquer ponto da Terra. Isso requer um planejamento cuidadoso dos parâmetros orbitais, como altitude, inclinação e espaçamento. A maioria das constelações usa a órbita terrestre média porque oferece um bom equilíbrio entre área de cobertura, intensidade do sinal e vida útil do satélite.
O uso de várias constelações GNSS melhora a precisão e aumenta a confiabilidade. Dispositivos que podem receber sinais de GPS, GLONASS, Galileo e BeiDou simultaneamente—conhecidos como receptores multi-GNSS—podem calcular posições mais rapidamente e com mais precisão, especialmente em ambientes desafiadores, como cânions urbanos, florestas ou regiões montanhosas.
As constelações GNSS também incorporam estações de controle terrestre e redes de monitoramento que rastreiam continuamente os satélites, carregam dados atualizados e mantêm a integridade do sistema. Essas redes garantem tempo e posicionamento precisos e detectam anomalias no desempenho do satélite.
Além das funções básicas de PNT, as constelações GNSS modernas oferecem suporte a recursos avançados. Estes incluem sistemas de aumento como WAAS (EUA), EGNOS (Europa) e MSAS (Japão), que melhoram a precisão e a integridade para aplicações como a aviação. Alguns sistemas também fornecem recursos de Busca e Salvamento (SAR) para ajudar a localizar indivíduos em perigo.
Em resumo, as constelações GNSS usam redes de satélites e infraestrutura terrestre para permitir o posicionamento e a navegação globais. Ao usar uma combinação de vários sistemas, os usuários se beneficiam de maior precisão, robustez e resiliência, tornando o GNSS essencial para inúmeras tecnologias e indústrias modernas.