GPS – Sistema de Posicionamento Global

Sistema de Posicionamento Global ou GPS é um sistema de navegação baseado em satélite que fornece informações de localização e hora em qualquer lugar da Terra. Inicialmente desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos EUA para navegação militar, o GPS se tornou uma tecnologia crucial para uma ampla gama de aplicações civis, incluindo navegação, mapeamento e sincronização de tempo. Vamos explorar a definição de GPS, seus princípios operacionais e suas diversas aplicações.

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema de navegação espacial que compreende uma constelação de satélites, estações de controle terrestre e receptores GPS. Ele oferece informações precisas de localização e tempo para usuários em todo o mundo. Os engenheiros originalmente projetaram o sistema para uso militar, mas depois o disponibilizaram para civis, revolucionando indústrias e a vida diária.

A constelação GPS consiste em pelo menos 24 satélites orbitando a Terra. Os satélites transmitem sinais de rádio que contêm sua posição e a hora exata em que enviam o sinal. As estações de controle terrestre monitoram e gerenciam os satélites, garantindo seu bom funcionamento e precisão orbital. Eles também corrigem quaisquer erros de posição do satélite ou de tempo. Os receptores GPS, como os de smartphones e dispositivos de navegação, recebem sinais de vários satélites. Ao calcular o atraso de tempo desses sinais, o receptor determina sua posição na Terra.

Como funciona o GPS?

O sistema GPS opera com base nos princípios da trilateração, usando o tempo que os sinais levam para viajar dos satélites ao receptor para calcular distâncias e determinar a localização.

1. Transmissão de Sinal: Cada satélite GPS transmite continuamente sinais de rádio que incluem a localização do satélite e a hora precisa em que o sinal foi transmitido. Esses sinais viajam na velocidade da luz e são recebidos por receptores GPS na Terra.
2. Cálculo de Distância: O receptor GPS calcula a distância de cada satélite medindo o atraso de tempo entre quando o sinal foi transmitido e quando foi recebido. O sistema multiplica o atraso pela velocidade da luz para determinar a distância.
3. Determinação da Posição: Usando as distâncias de pelo menos quatro satélites, o receptor GPS emprega a trilateração para determinar sua localização precisa. A interseção das esferas criadas pelas distâncias de cada satélite fornece a posição do receptor no espaço tridimensional (latitude, longitude e altitude).
4. Correção de Erro: Para melhorar a precisão, os sistemas GPS incorporam várias técnicas de correção de erros. Estes incluem o GPS diferencial (DGPS), que usa estações de referência terrestres para fornecer correções, e algoritmos avançados para contabilizar atrasos atmosféricos e outros fatores que afetam a propagação do sinal.

Aplicações

A tecnologia GPS tem uma ampla gama de aplicações, transformando muitos aspectos da vida moderna. Sua versatilidade se estende por vários setores, incluindo navegação, levantamento, tempo e muito mais.

1. O GPS é amplamente utilizado para navegação em automóveis, aeronaves e embarcações marítimas. Ele fornece direções passo a passo, ajuda a evitar congestionamentos de tráfego e garante viagens seguras, oferecendo informações de localização em tempo real. Os sistemas de navegação habilitados para GPS em veículos oferecem planejamento de rotas, atualizações de tráfego e direções em tempo real, melhorando a experiência de direção e reduzindo o tempo de viagem. O GPS é crucial para a navegação aérea e marítima, fornecendo posicionamento preciso para planejamento de voo, rotas marítimas e prevenção de colisões.
2. Topógrafos e profissionais de mapeamento o utilizam extensivamente para realizar medições precisas e criar dados geográficos detalhados. Ele oferece suporte a tarefas como a delimitação de limites de propriedade, planejamento de construção e monitoramento ambiental. Os topógrafos usam o GPS para medir terrenos com precisão, determinando limites e características topográficas com alta exatidão. Os dados do GPS se integram com os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) para criar e analisar informações espaciais, apoiando o planejamento urbano, a gestão de recursos e o desenvolvimento de infraestrutura.
3. O Sistema de Posicionamento Global fornece sincronização de tempo precisa para várias aplicações, incluindo telecomunicações, transações financeiras e pesquisa científica. O tempo preciso oferecido pelo GPS é essencial para coordenar sistemas e processos em diferentes setores. As redes de comunicação usam o tempo para sincronizar operações e garantir o desempenho eficiente de sistemas celulares e de dados. Os pesquisadores confiam no tempo do GPS para experimentos e coleta de dados, como monitorar a atividade sísmica e estudar fenômenos atmosféricos.

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) tornou-se uma ferramenta indispensável na vida moderna, oferecendo informações precisas de localização e tempo através de sua constelação de satélites, estações de controle terrestre e receptores. Suas aplicações abrangem navegação, levantamento, mapeamento e tempo, impactando várias indústrias e atividades cotidianas. À medida que a tecnologia avança, o GPS continua a evoluir, fornecendo maior precisão e funcionalidade para atender às crescentes demandas dos usuários em todo o mundo.

Fale-nos sobre seu projeto

Você tem perguntas?

Quais são as frequências e os sinais de GNSS?

▶︎ GPS

Sinais e Frequências

L1 C/A → 1575,42 MHz
L1C → 1575,42 MHz
L2 C → 1227,6 MHz
L2 P → 1227,6 MHz
L5 → 1176,45 MHz

▶︎ GLONASS

Sinais e Frequências

L1 C/A → 1598,0625-1609,3125 MHz
L2 C → 1242,9375-1251,6875 MHz
L2 P → 1242,9375-1251,6875 MHz
L3 → OC 1202,025

▶︎ GALILEO

Sinais e Frequências

E1 → 1575.42 MHz
E5a → 1176.45 MHz
E5b → 1207.14 MHz
E5 AltBOC → 1191.795 MHz
E6 → 1278.75 MHz

▶︎ BeiDou

Sinais e Frequências

B1I → 1561.098 MHz
B2I → 1207.14 MHz
B3I → 1268.52 MHz
B1C → 1575.42 MHz
B2a → 1176.45 MHz
B2b → 1207.14 MHz

▶︎ NAVIC

Sinais e Frequências

L5 → 1176,45 MHz

▶︎ SBAS

Sinais e Frequências

L1 → 1575,42 MHz
L5 → 1176,45 MHz

▶︎ QZSS

Sinais e Frequências

L1 C/A → 1575,42 MHz
L1 C → 1575,42 MHz
L1S → 1575,42 MHz
L2C → 1227,6 MHz
L5 → 1176,45 MHz
L6 → 1278,75 MHz

O que é pós-processamento GNSS?

O pós-processamento GNSS, ou PPK, é uma abordagem onde as medições de dados GNSS brutos registradas em um receptor GNSS são processadas após a atividade de aquisição de dados. Eles podem ser combinados com outras fontes de medições GNSS para fornecer a trajetória cinemática mais completa e precisa para esse receptor GNSS, mesmo nos ambientes mais desafiadores.

Essas outras fontes podem ser uma estação base GNSS local, no ou perto do projeto de aquisição de dados, ou estações de referência de operação contínua (CORS) existentes, normalmente oferecidas por agências governamentais e/ou provedores de rede CORS comerciais.

 

Um software de cinemática pós-processada (PPK) pode utilizar informações de órbita e relógio de satélites GNSS disponíveis gratuitamente para ajudar a melhorar ainda mais a precisão. O PPK permite a determinação precisa da localização de uma estação base GNSS local em um datum de sistema de referência de coordenadas global absoluto, que é usado.

 

O software PPK também pode suportar transformações complexas entre diferentes sistemas de referência de coordenadas em suporte a projetos de engenharia.

 

Em outras palavras, ele dá acesso a correções, aumenta a precisão do projeto e pode até mesmo reparar perdas de dados ou erros durante o levantamento ou instalação após a missão.

Qual antena GNSS funciona melhor para RTK, PPP e PPK?

O melhor tipo de antena GNSS para RTK (Real-Time Kinematic), PPP (Precise Point Positioning) e PPK (Post-Processed Kinematic) depende de seus requisitos de precisão, ambiente e aplicação. No entanto, certas características e tipos de antenas têm um desempenho consistentemente melhor em fluxos de trabalho GNSS de alta precisão.

 

Aplicação	Melhor Tipo de Antena	Notas
RTK (rover/base)	Nível de levantamento ou anel de estrangulamento	Choke ring para base; nível de topografia para rover
PPK (VANTs, mapeamento móvel) PPP (estático ou dinâmico)	Nível de levantamento ou helicoidal Nível de levantamento ou anel de estrangulamento	Compacto com bom manuseio de PCV O centro de fase estável é fundamental

 

Se você estiver trabalhando com soluções GNSS/INS da SBG Systems, utilize antenas que sejam oficialmente recomendadas ou testadas quanto à compatibilidade com os recursos do receptor GNSS do seu sistema (por exemplo, multibanda/multiconstelação) para garantir resultados ideais em fluxos de trabalho RTK, PPP e PPK.