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Como funciona o GPS?

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Como funciona o GPS?

O GPS (Sistema de Posicionamento Global) é composto por 24 satélites artificiais que orbitam em torno da Terra a uma distância de 12.600 milhas/ 20.300 quilômetros, transmitindo sinais de rádio. O padrão da sua órbita é 'coreografado' para que qualquer receptor de GPS na superfície da Terra esteja sempre 'visível' (e, conseqüentemente recebendo sinais) em, pelo menos, quatro satélites.

Através das leituras desses 4 satélites, o seu GPS consegue determinar a sua localização através da "Trilateração". A idéia é basicamente a mesma da triangulação, mas sem utilizar ângulos.

Explicar a trilateração de espaços 3-D é um pouco difícil; por isso, vamos começar com a trilateração 2-D.


Trilateração 2-D
Imagine que você esteja completamente perdido. Ao acordar em um quarto de hotel estranho numa manhã, sem ter a mínima idéia de onde está. Você desce as escadas e pergunta ao recepcionista do hotel: "Onde é que estou?"

"Não posso dizer", responde ele, mas digo-lhe que está a 593 milhas/ 955 quilômetros de Copenhague.

Agora você sabe que está em algum lugar em um círculo à volta de Copenhague com um raio de 593 milhas/ 955 quilômetros.

Você vai dar uma volta pela cidade e, quando pára para tomar um café, pergunta ao garçon onde está. A 375 milhas/ 604 quilômetros de Paris" responde ele e vai embora.

Você repara depois nos guardanapos das mesas. Num golpe de sorte, são perfeitos mapas detalhados da Europa! Pega um, tira o seu compasso e régua e desenha dois círculos. Por isso:

Sabe que deve estar num dos dois pontos onde os círculos se cruzam, os únicos dois pontos tanto a 593 milhas/ 955 quilômetros de Copenhague como a 375 milhas/ 604 quilômetros de Paris.

Volta para a rua e é abordado por um homem. Ele lhe diz que você está a 317 milhas/ 510 quilômetros de Praga. Pegando o seu guardanapo e o compasso, você desenha mais um círculo.

Agora você sabe exatamente onde está: Frankfurt!


Trilateração 3-D
A trilateração 3-D é basicamente a mesma idéia que a trilateração 2-D. Você só precisa imaginar o exemplo 2-D acima indicado, mas com três esferas em vez de três círculos.

Suponhamos que você sabe que está a 10 milhas/quilômetros do satélite A. Isso significa que pode estar em algum lugar da superfície de uma esfera enorme e imaginária com um raio de 10 milhas/quilômetros.

Mas se também souber que está a 15 milhas/quilômetros do satélite B, pode sobrepor a segunda esfera, de 15 milhas/quilômetros de raio, na primeira.

As suas esferas vão intersectar-se em um círculo perfeito a 2-D.

E se também souber que está a 8 milhas/quilômetros de um terceiro satélite, quando fizer a terceira esfera, vai descobrir que esta se intersecciona com o círculo em dois pontos (tal como o diagrama de dois círculos no exemplo 2-D).

Mas também tem uma quarta esfera: a própria Terra. Apenas um dos dois pontos de interseção que identificou ficarão realmente na superfície da Terra. Por isso, presumindo que esteja agora flutuando em algum lugar no espaço, você sabe exatamente onde está.

No entanto, os receptores de GPS costumam usar pelo menos 4 satélites para uma maior precisão.

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