HDG explica como funciona o GPS?

A última vez que você usou seu telefone para que o Google Maps identifique sua localização exata em um mapa, você já parou e se perguntou como os GPs funcionam com tanta precisão?

O sistema de sistema de posicionamento global (GPS) foi realmente lançado pelo U.S. Departamento de Defesa em 1973 (conhecido como Navstar). Em 1993, havia 24 satélites GPS orbitando a Terra e transmitindo dados orbitais e posicionais que os militares poderiam usar para fins de navegação e outros militares. Hoje, até o momento em que este artigo foi escrito, existem 28.

Na década de 1980, os dados transmitidos a partir de satélites GPS foram abertos ao público, o que abriu um mercado inteiro para a ampla variedade de dispositivos de navegação por GPS que temos hoje. 

Como cada satélite viaja em uma órbita previsível sobre a Terra, o receptor pode usar um almanaque armazenado da posição atual conhecida de todos os satélites GPS para determinar onde, aproximadamente, esses satélites estão atualmente localizados na Terra.

Com a posição conhecida de cada satélite e a distância medida entre esses satélites e sua posição, seu GPS recebe é capaz de calcular sua localização aproximada, determinando onde a interseção dessas três esferas se reúne na superfície da terra.

O receptor exibe esse local para você em um mapa.

Três satélites fornecem uma localização aproximada, e os receptores GPS exigem um quarto sinal de outro satélite GPS para determinar sua altitude atual na superfície da Terra usando outro princípio matemático conhecido como trilateração.

Como funciona o sensor GPS do seu telefone

A maioria dos smartphones modernos hoje vem equipada com um chip de receptor GPS. Este chip pode receber os sinais de rádio dos satélites GPS.

O relógio do seu telefone não é um relógio atômico, então sua hora não é sincronizada com os relógios atômicos dos satélites em órbita. No entanto, isso não importa quando se trata de calcular a localização usando sinais desses satélites.

Isso ocorre porque o receptor GPS do seu telefone está focado nos dados que recebe dos satélites e um banco de dados de locais de satélite conhecidos na Terra. Como todos os satélites têm um relógio atômico, o horário atual em cada satélite é exatamente o mesmo a qualquer momento.

No entanto, devido à distância do satélite e ao fato de os sinais de rádio viajarem na velocidade da luz, as diferenças entre cada registro de data e hora recebidas revela a distância entre o telefone e cada um dos satélites.

Veja como esse processo GPS funciona:

• Todos os quatro satélites transmitem o mesmo timestamp exato ao seu telefone às 17:12:14.
• Seu telefone recebe esse registro de data e hora às 5:12:15 do satélite 1.
• Recebe o registro de data e hora às 5:12:16 do Satellite 2.
• Finalmente, às 5:12:17, recebe o registro de data e hora do Satellite 3.

Isso diz ao seu receptor GPS que levou 1 segundo para o sinal de rádio para alcançá -lo do satélite 1, 2 segundos do satélite 2 e 3 segundos do satélite 3.

A velocidade da luz é uma constante conhecida de 299.792.458 metros por segundo.

Usando matemática simples, o receptor pode calcular que sua distância está a cerca de 300 mil metros de satélite 1, 600 mil metros de satélite 2 e 900 mil metros do satélite 3.

Usando uma tabela de pesquisa de um banco de dados de satélite GPS, o receptor GPS do seu telefone conhece a localização atual aproximada sobre a Terra dos três satélites, que fornece coordenadas de longitude e latitude dos três. 

Com essas informações, seu telefone pode calcular suas próprias coordenadas de longitude e latitude na terra.

Usando suas coordenadas conhecidas, seu receptor GPS pode usar a distância medida entre si e um quarto satélite para determinar qual altitude acima da terra você está localizado.

O que é um sistema de posicionamento global assistido?

Antes que os smartphones começassem a integrar circuitos de GPS, as pessoas normalmente usavam receptores de GPS portáteis que saíram de baterias AA. Ou eles instalavam unidades GPS em carros, que corriam conectados à bateria do telefone.

Isso ocorreu porque a comunicação por rádio requer mais poder. A limitação disso é que você costumava esperar alguns minutos para o seu receptor GPS "travar" satélites GPS suficientes para calcular sua posição.

Os fabricantes de smartphones seguiram essa limitação da bateria combinando sua tecnologia existente de triangulação celular. Muito antes de os telefones serem ativados por GPS, eles poderiam usar sinais provenientes de torres de celular para triangular sua posição, usando o mesmo tipo de registro de data e hora de triangulação e tecnologia de distância que nos satélites GPS. 

Infelizmente, como as torres de telefone celular estão no nível do solo, esse cálculo de navegação é muito menos preciso. Portanto, o software GPS do seu smartphone primeiro usará a triangulação do sinal celular para determinar sua posição aproximada e depois atualizará essa posição quando os dados do GPS de satélite estiverem prontos.

Isso permite que os smartphones modernos reserve a energia da bateria usando apenas dados de GPS quando essas atualizações de localização forem necessárias. É por isso que você pode ver sua localização no Google Maps ocasionalmente saltar para um novo local quando dados mais precisos estão disponíveis.