GPS e sistema de navegação

Tópicos:

Geral
Determinação de posição
Sistema de navegação

Geral:
GPS é uma abreviatura de Sistema de Posicionamento Global. O GPS consiste em uma rede de satélites que orbitam a Terra. Eles indicam continuamente onde estão localizados. Os receptores GPS em equipamentos de navegação precisam de 3 a 8 satélites para determinar a posição e a direção (de viagem) na Terra com precisão exata.

Determinação da posição:
24 satélites são utilizados para posicionamento, orbitando a Terra a uma altitude de aproximadamente 20.000 km. As posições dos satélites são determinadas de forma que pelo menos cinco satélites possam atingir simultaneamente o mesmo ponto da Terra.

Um espaço tridimensional pode ser calculado com pelo menos três satélites se conhecermos a distância entre três pontos fixos. A localização é determinada calculando o tempo entre o envio e o recebimento dos sinais. Podemos calcular a distância entre o receptor e cada satélite multiplicando o tempo pela velocidade da luz (300.000 km por segundo). Quando fazemos isto com pelo menos três satélites, podemos traçar linhas imaginárias até um ponto comum. Um quarto satélite aumenta a precisão do posicionamento.

A posição é exibida pelo receptor em graus de longitude e latitude. O equador está a 0° e os pólos estão a 90°. As linhas de longitude (meridianos) conectam os pólos. Meridianos são linhas imaginárias que atravessam a Terra:

perpendicular ao equador;
de pólo a pólo.

A Terra está dividida em 360 graus, medidos a partir de um meridiano principal. A partir deste meridiano principal a distância é medida em graus (de 0° a 180°) longitude leste e longitude oeste, respectivamente. Um grau (°) pode ser dividido em:

máx. 60 minutos (')
e um minuto em no máximo 60 segundos (“).

Juntamente com a posição em graus em relação ao equador (latitude) e possivelmente a altura, qualquer lugar da Terra pode ser indicado.

Em Amsterdã a próxima posição é fornecida pelo receptor GPS certo:

Número de satélites: 4
N: 52°22'02.8″
O: 4°53'48.7″

A localização indicada em Amsterdã é de aproximadamente 52° de latitude norte (N) e 4° de longitude leste (E) do meridiano principal e do equador.

A Holanda está localizada a leste do meridiano principal e ao norte do equador. Olhando para a esquerda do meridiano principal (parte da França e grande parte da Espanha), estamos no hemisfério noroeste. Abaixo do equador falamos do hemisfério sul. Se procurarmos as coordenadas da África do Sul (Hemisfério Sudeste) e do Brasil (Hemisfério Sul-Ocidental) no Google Maps, as coordenadas ficarão assim:

Coordenadas da África do Sul:

S: 28°21'15.5″
O: 23°53'13.0″

Coordenadas do Brasil:

S: 4°51'56.4″
W: 51°57'27.7″

Sistema de navegação:
Os círculos de latitude e longitude são mostrados em mapas de países e estradas. A localização geográfica de cada lugar é conhecida. Assim que o receptor GPS do carro souber a posição atual, ela poderá ser comparada com as coordenadas do mapa rodoviário.

A direção da viagem e a distância até o destino são calculadas usando os satélites e exibidas no display do carro.

Exemplo: queremos dirigir de Dordrecht (Holanda do Sul) até Paris.
As coordenadas são as seguintes:

Dordrecht: 51°48’33.2″N 4°38’53.0″E
Parijs: 48°51’16.8″N 2°20’52.0″E

A localização do destino e a distância são calculadas com base nas coordenadas. Usando as informações do parágrafo anterior, podemos dizer o seguinte sobre as coordenadas:

De 51 graus norte a 48 graus. Fica mais perto do equador, então a rota é para o sul;
De 4 graus leste a 2 graus: está mais próximo do meridiano principal, portanto a rota é para oeste.

O software do computador de navegação calcula a rota mais lógica com base no roteiro. Isso leva em consideração fatores como: estradas não pavimentadas, rodovias com pedágio, serviços de balsa, etc. Quando o sistema está conectado à internet, o software também leva em consideração as condições do trânsito. Se parecer que há um atraso na rota mais lógica (padrão), será oferecida uma rota alternativa. Este pode ser um percurso de maior distância, mas ainda assim um percurso rápido devido às condições de trânsito favoráveis.