O que é GPS, como funciona, o que significa?

Simplificando, está em todo lugar, desde seu carro até seu smartphone e seu relógio. GPSou Sistema Localizador Global ; É um sistema global de navegação por satélite que permite ir do ponto A ao ponto B, fornecendo localização, velocidade e sincronização de tempo.

Se você diz: “Quero saber mais sobre o que é o GPS, como funciona, seus desenvolvimentos passados ​​e futuros”, convidamos você a ler nosso artigo.

O que é GPS e como funciona?

Sistema de Posicionamento Global ou mais comumente conhecido como GPS; satélites, um receptor e algoritmospara viagens aéreas, marítimas e terrestres via localização, velocidade e tempoNa verdade, é um sistema de navegação que sincroniza seus dados.

O sistema de satélites está em seis planos orbitais centrados na Terra, cada um com quatro satélites. Orbitando 13.000 milhas (20.000 km) acima da Terrae viajando a 8.700 mph (14.000 km/h) 24 Consiste em uma constelação de satélites. Precisamos apenas de três satélites para determinar uma posição na superfície da Terra; no entanto, um quarto satélite costuma ser usado para verificar as informações dos outros três. O quarto satélite também nos transporta para a terceira dimensão, permitindo calcular a altitude de um aparelho. Desta forma, obtemos uma posição mais clara.

Breve história do GPS

Quando você pensa sobre isso, as pessoas já Sol, Lua, estrelase depois sextante Eles praticaram a navegação por milhares de anos usando-o. O GPS, por outro lado, é um desenvolvimento do século 20 possibilitado pela tecnologia da era espacial.

A possibilidade de recursos de geolocalização do GPS, que tem sido usado globalmente ao longo da história, Sputnik I da Rússia em 1957surgiu durante o lançamento de seu satélite, e logo em seguida foi utilizado para navegação submarina. Departamento de Defesa dos EUA começou a ser usado por Em 1983, os EUA tornaram o GPS disponível para todos, embora ainda mantenham o controle dos dados disponíveis. Com as empresas e o público em geral obtendo acesso total ao uso do GPS em 2000, o caminho foi finalmente aberto para o avanço do GPS.

Tudo bem, atrás do GPS. Quem era a força desenvolvedora? Na verdade, neste caso, acho que seria mais correto dizer poderes ao invés de poder de desenvolvedor.

Nomes por trás do GPS

Roger L Easton

um cientista da guerra fria Roger L Easton Ele foi o cérebro por trás do desenvolvimento do GPS. Easton; alcance passivo, órbitas circulares e relógios espaciais de alta precisão sincronizados com um relógio mestreAntes de desenvolver o conceito de navegação baseado no tempo TIMATION, ele estava trabalhando no rastreamento de satélites como o Sputnik da União Soviética.

Easton tornou-se presidente em 2004. George W. Bush Ele recebeu a Medalha Nacional de Tecnologia e Desenvolvimento dos Estados Unidos da . A homenagem é dedicada às “grandes conquistas pioneiras de Easton em tecnologia de rastreamento, navegação e temporização de espaçonaves que levaram ao desenvolvimento do NAVSTAR-Global Positioning System”.

Ivan Obtendo

De acordo com o Hall da Fama dos Inventores Ivan Obtendo Ele é a pessoa por trás do «conceito de usar um sistema de satélite avançado para calcular dados de posicionamento altamente precisos para veículos em movimento rápido, de carros a mísseis». A Getting propôs um sistema tridimensional de localização por diferença de tempo de chegada para navegação, e esta proposta o que agora é essencialmente GPS. Quando esta proposta foi apresentada ao Departamento de Defesa, a Marinha já havia desenvolvido um sistema de navegação espacial muito bom; no entanto, a conclusão do Diretor de Pesquisa e Engenharia de Defesa (DDRE) é que é um sistema único e GPSO chamado conceito Força Aérea/Aviação foi desenvolvido pela Força Aérea com a colaboração das três Forças.

Obtendo também em 2003,» O trabalho da GPS no projeto, valor operacional, planejamento, negociação e obtenção de acordos com todas as partes interessadas do sistema»Ele recebeu o prêmio Charles Stark Draper Engineering Award da American National Academy of Engineering, que o agradeceu por seu trabalho.

Brad Parkinson

Parkinson, de 1972 a 1978 GPS NAVSTAR Ele estava na vanguarda do Joint Program Office. De acordo com o Inventors Hall of Fame, “Como o primeiro diretor do programa, durante todo o projeto, desenvolvimento de engenharia e implementação do sistema arquiteto-chefe do GPSParkinson também é o dono do título de «Pai do GPS».

Parkinson, um dos coronéis da Aeronáutica da época, Uma Organização de Sistemas Espaciais e de Mísseis chamada 621Bprograma, e quando o Departamento de Defesa decidiu que queria um programa conjunto desenvolvido com a cooperação de todos os serviços militares, Parkinson foi nomeado chefe do projeto para reunir tal programa.

Parkinson disse que as horas desse novo programa eram de Easton. de TIMATION, da estrutura do sinal de 621B e desenvolvido no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins TRANSITO diz outro sistema de navegação da Marinha chamado método de previsão de trajetória. Com tudo isso reunido, nasceu o NAVSTAR-Global Positioning System.

Glady West

dr. oeste Foi um pouco mais difícil para ele ser reconhecido como uma das figuras-chave por trás da invenção do GPS; mas considerando o fato de ela ser uma mulher negra dos anos 1950, não é difícil entender o porquê. Em 1956, West começou a trabalhar no Laboratório de Armas Navais dos Estados Unidos, que esteve na vanguarda da corrida espacial pós-Guerra Fria até 2004, quando a Força Aérea assumiu as rédeas do espaço. Centro de Vigilância Espacial Naval hospedou o. Um matemático treinado, West embaralhava números e processava dados dos satélites para ajudar a identificar as posições exatas dos satélites.

Em dezembro de 2018, o dr. West finalmente recebe uma das mais altas honras do Comando Espacial da Força Aérea Espaço da Força Aérea e Hall da Fama dos Pioneiros de MísseisO que foi levado.

Quais são os três elementos que compõem o GPS?

GPS, segmento Ele consiste em três componentes diferentes chamados informações de localização que trabalham juntos para fornecer informações de localização. Esses componentes são:

• Espaço (Satélites): Os satélites ao redor da Terra transmitem sinais aos usuários com base na localização geográfica e na hora do dia.

• Controle de solo: posto de comando, houston, comando principal, torre de controle. Segmento de Controle; Consiste em estações terrestres de monitoramento, estações principais de controle e antena terrestre. As atividades de controle incluem rastreamento e operação de satélites no espaço e monitoramento de transmissões. América do Norte e do Sul, África, Europa, Ásia e AustráliaExistem estações de monitoramento em quase todos os continentes do mundo, incluindo

• Equipamento do usuário:Todos os transceptores GPS, incluindo itens como relógios, smartphones e dispositivos telemáticos.

Como funciona a tecnologia GPS?

GPS; usado para calcular posição, velocidade e altitude, trilateração Ele funciona com base em uma técnica chamada coleta de sinais de satélites para extrair informações de localização. Trilateração; frequentemente usado para medir ângulos em vez de distâncias triangulação misturado com. Os sinais são enviados de satélites em órbita da Terra para serem detectados e interpretados por um dispositivo GPS na superfície da Terra ou próximo a ela. Para que um dispositivo GPS calcule a localização com mais precisão, pelo menos quatroÉ possível detectar esses sinais vindos do satélite.

na rede cada satélite orbita a terra duas vezes por dia e cada satélite envia um sinal único, parâmetros orbitais e tempo. Um dispositivo GPS pode detectar sinais de seis ou mais satélites, não importa quando eles acontecem.

Um único satélite é recebido por um dispositivo GPS e usado para calcular a distância do dispositivo GPS ao satélite. sinal de microondas emite. Como um dispositivo GPS fornece apenas informações sobre sua distância a um satélite, um único satélite não pode fornecer informações de localização muito detalhadas; ou seja, um único satélite é insuficiente para determinar uma posição precisa. Os satélites não fornecem informações sobre ângulos, portanto, a localização de um dispositivo GPS pode estar em qualquer lugar da Terra.

Quando o primeiro satélite envia um sinal, ele é medido do dispositivo GPS para o satélite. cria um círculo com raio . Com a ajuda do segundo satélite, um segundo círculo é formado e a localização se reduz a um dos dois pontos onde os círculos se cruzam. Com a adição do terceiro satélite, a posição do dispositivo pode finalmente ser determinada, pois o dispositivo está na interseção dos três círculos.

Com tudo isso, vivemos em um mundo tridimensional, o que significa que cada satélite significa que produz uma esfera, não um círculo.Com a intersecção das três esferas dois pontos de interseção ocorre para que o ponto mais provável possa ser determinado. Para explicar um pouco mais; À medida que o dispositivo se move, daí o raio, ou seja, para o satélite. distância também muda. Quando este raio muda, novas esferas são produzidas que nos dão uma nova posição. Ao combinar esses dados com a hora do satélite podemos usá-lo para calcular velocidade, distância até nosso destino e ETA (tempo estimado de chegada).

Quais os benefícios do GPS?

Para empresas e organizações de diversos setores, o GPS é uma ferramenta indispensável. Pesquisadores, cientistas, pilotos, capitães de barcos, socorristas, mineiros e trabalhadores agrícolas,Essas são apenas algumas das pessoas que aproveitam a conveniência diária do GPS, que funciona o tempo todo e em quase qualquer clima, para fazer pesquisas e mapas, fazer medições de tempo precisas, rastrear localização ou localização e navegação.

Existem cinco usos principais do GPS, que são;

• Localização:Determinando um local.

• Navegação: Transporte de um local para outro.

• Acompanhamento:Rastrear/rastrear um objeto ou movimento pessoal.

• Mapeamento:Criação de mapas do mundo.

• Cronometragem:Tornando possível fazer medições de tempo precisas.

Algumas das situações que requerem o uso do GPS são:

Resposta de emergência:

Durante uma emergência ou desastre natural, os socorristas usam o GPS para mapear, rastrear/prever o clima e rastrear o pessoal de emergência. Regulamento Ecall na UE e na Rússia, uma alternativa GPS para enviar dados para serviços de emergência em caso de acidente de veículo GLONASSReduz o tempo de resposta usando tecnologia e telemática.

Diversão:

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O GPS pode ser incorporado em jogos e atividades como Pokemon Go e Geocaching.

Saúde e fitness:

Os relógios inteligentes e a tecnologia vestível podem rastrear atividades físicas, como distância percorrida, e compará-las com um grupo demográfico semelhante.

Construção, mineração e transporte terrestre:

Desde a localização de equipamentos até a medição e melhoria da alocação de ativos, o GPS permite que as empresas aumentem o retorno sobre seus ativos.

Transporte:

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As empresas de logística também se beneficiam de sistemas telemáticos para aumentar a produtividade e a segurança do motorista. Os dispositivos de rastreamento de caminhões também são usados ​​para oferecer suporte à otimização de rotas, eficiência de combustível, segurança do motorista e conformidade.

Agricultura, veículos autônomos, vendas e serviços, militar, comunicações móveis, segurança e pescasão alguns dos setores que se beneficiam dos serviços oferecidos pela GPS.

Então, quão preciso é o GPS?

precisão do dispositivo GPS; O número de satélites disponíveis depende da ionosfera, ambiente urbano e muitas outras variáveis. Alguns dos fatores que afetarão a precisão do GPS são os seguintes:

barreiras físicas

GPS; as medições de tempo de chegada podem ser distorcidas por montanhas, edifícios, árvores e grandes massas semelhantes.

Efeitos atmosféricos:

Atrasos ionosféricos, forte cobertura de tempestades e tempestades solares podem afetar os dispositivos GPS, fazendo com que sua precisão vacile.

efemérides

Embora essa situação seja cada vez mais rara hoje em dia, o modelo orbital de um satélite pode ser impreciso ou desatualizado.

Erros de cálculo numéricos

Isso pode ser um fator em que o hardware do dispositivo não foi projetado de acordo com as especificações.

parasita artificial

Também podemos chamá-los de dispositivos de bloqueio de GPS ou fraudes.

A precisão é maior em áreas abertas onde não há edifícios altos adjacentes que possam bloquear os sinais. este efeito cânion urbano Também conhecido como Quando um dispositivo está cercado por grandes edifícios, como em Manhattan ou no centro de Toronto, o sinal do satélite é primeiro bloqueado e depois refletido por um edifício e lido pelo dispositivo. Isso leva a uma percepção errada da distância do satélite.

Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS)

GPS, Sistema Global de Navegação por Satélite é considerado um sistema de navegação por satélite, o que significa que o GPS é um sistema de navegação por satélite de cobertura global. EUA feito NAVSTARe feito russo GLONASS Existem dois sistemas líderes globais de navegação por satélite. dos EUA 32 O NAVSTAR GPS é o sistema de satélite mais conhecido e utilizado. GLONASS da Rússia, três dos quais estão em fase de backup ou teste. 24satélite operacional.

Outros países estão competindo entre si para alcançar os EUA e a Rússia na tecnologia GPS. UE; Galileucom seu sistema de nomes, a China é Sistema de navegação por satélite BeiDou com 35 satélites de quem participou da corrida com Além disso, o Japão e a Índia também possuem seus próprios sistemas regionais. Sistema de Satélite Quasi-Zenith (QZSS)e Sistema Regional de Navegação por Satélite da Índia (IRNSS)com tecnologia GPS.

Dispositivos GPS e GNSS

Embora o GPS seja um subconjunto do GNSS, os receptores são divididos em GPS e GNSS. Enquanto um receptor GPS só pode detectar informações de satélites na rede de satélites GPS, o dispositivo GNSS típico pode adquirir simultaneamente dados de GPS e GLONASS (ou mais desses dois sistemas).

Existem 60 satélites que podem ser exibidos em um receptor GNSS. Enquanto apenas três satélites são necessários para localizar um dispositivo, mais satélites significam uma localização mais precisa. O gráfico abaixo mostra um exemplo da intensidade do sinal de um receptor GPS (altura da coluna) junto com o número de satélites disponíveis mostrados em verde. Neste caso, são 12 satélites.

Um dispositivo GNSS pode ver mais satélites, o que ajuda a aumentar a precisão do dispositivo. O gráfico abaixo possui 17 satélites disponíveis, com as barras verdes representando o GPS e as azuis representando o GLONASS.

No entanto, o GNSS tem algumas desvantagens que o acompanham:

• Os chips GNSS são mais caros que os dispositivos GPS.
• O GNSS (1559-1610 MHz) usa uma largura de banda maior que o GPS (1559-1591 MHz). Isso significa que os componentes padrão de radiofrequência do GPS, como antenas, filtros e amplificadores, não podem ser usados ​​para receptores GNSS, resultando em um maior impacto de custo.
• O GNSS tem um consumo de energia ligeiramente maior do que os receptores GPS porque se conecta a mais satélites e realiza cálculos para determinar a localização.

O que espera o GPS no futuro?

Países, precisão e confiabilidadecontinua a se esforçar para melhorar e melhorar os sistemas de GPS, a fim de aumentar sua participação.

Aqui estão algumas das inovações planejadas para a tecnologia GPS:

• Os receptores GNSS são menores, mais eficientes e precisos; Espera-se que a tecnologia GNSS penetre até mesmo nas aplicações de GPS mais econômicas.
• Cientistas e equipes de resgate estão encontrando novas maneiras de usar a tecnologia GPS para prevenção e análise de desastres naturais em caso de terremoto, erupção vulcânica, sumidouro ou avalanche. Para a pandemia do COVID-19, os pesquisadores estão aproveitando os dados de localização do telefone celular para ajudar no rastreamento de contatos e retardar a propagação do vírus.
• Com o lançamento dos novos satélites GPS III, o sinal civil L1C será transmitido para interoperabilidade com outros sistemas de satélites, reduzindo a precisão do GPS para 1 a 3 metros até 2023 e melhorando as capacidades de navegação e os componentes de vida mais longa.
• Satélites GPS de nova geração; Incluirá melhor proteção de sinal, menor suscetibilidade a bloqueio de sinal e maior capacidade de manobra para cobrir zonas mortas.
• O Deep Space Atomic Clock da National Aeronautics and Space Administration (NASA) está sintonizado para usar um poderoso satélite GPS integrado que ajuda a fornecer uma melhor consistência no tempo para futuros astronautas embarcando em viagens espaciais profundas.

Com tudo isso, podemos dizer com segurança que o futuro do GPS provavelmente será muito mais preciso e eficaz para uso pessoal e comercial.