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O que é um sistema de navegação por satélite? Quantos existem globalmente?
Sistemas de navegação como o GPS tornaram-se uma parte indispensável das nossas vidas diárias. Eles nos ajudam a dirigir em estradas desconhecidas, a encontrar o Starbucks mais próximo e até nos permitem jogar jogos divertidos em nossos smartphones. Vamos dar uma olhada no que é um sistema de navegação por satélite, como ele funciona e quais são suas aplicações.
I. O que é um sistema de navegação por satélite?
O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um dos sistemas de navegação mais populares e disponíveis globalmente, consistindo em uma constelação de satélites orbitando a Terra. Originalmente projetado para aplicações militares, os sistemas de navegação por satélite ganharam desde então ampla popularidade no setor civil, particularmente para navegação rodoviária. Nos últimos quarenta anos, muitas funções na aviação, logística e transporte marítimo teriam sido impossíveis sem um sistema de navegação sofisticado como o GPS.
A precisão dos sistemas de navegação por satélite melhorou muito. Dispositivos antigos tinham precisão de cerca de 100 metros, enquanto dispositivos atuais podem atingir precisão de até 1 metro. Rússia, União Europeia, China e Índia desenvolveram seus próprios sistemas de navegação por satélite com o objetivo de dominar essa tecnologia e alcançar autossuficiência em navegação por satélite. No entanto, o GPS continua sendo um dos sistemas de navegação mais utilizados atualmente, usado por bilhões de dispositivos. Dispositivos habilitados para GPS apenas recebem sinais de satélites e não enviam nenhuma informação para os satélites de navegação.
II. Como funcionam os sistemas de navegação por satélite?
Sistemas de navegação por satélite como o GPS consistem em um grupo de satélites orbitando a Terra a uma altitude de 20.000 quilômetros. Cada satélite carrega um relógio atômico de alta precisão e transmite seu carimbo de data/hora e informações de posição para a Terra. Em qualquer momento, as posições desses satélites em órbita são cuidadosamente planejadas para que os dispositivos na Terra possam receber sinais de três a quatro satélites.
Quando o equipamento recebe sinais de diferentes satélites, cada sinal tem uma pequena diferença de tempo. Esses dispositivos recebem frequentemente sinais de três ou mais satélites e, comparando as distâncias, calculam com precisão sua localização ou coordenadas específicas.
III. Triangulação
Satélites GPS transmitem continuamente sua localização precisa e hora do relógio através de sinais de radiofrequência que viajam à velocidade da luz. A triangulação requer pelo menos três sinais de satélites diferentes, e a posição do receptor pode ser calculada a partir da interseção dos três loops de sinal, como mostrado no diagrama abaixo. O receptor usa a localização e a hora do relógio recebidas do satélite para determinar a localização precisa comparando os tempos de atraso dos três sinais.
IV. Quais são os sistemas de navegação por satélite mais importantes?
Estados Unidos, Rússia, União Europeia, China, Índia e Japão desenvolveram diferentes sistemas de navegação por satélite. Esses sistemas operam com o mesmo princípio em grande parte, diferindo apenas nas bandas de frequência usadas para transmitir informações de relógio e localização.
1. GPS
Introduzido pelos militares dos EUA em 1978 e agora operado pela Força Aérea dos EUA, foi inicialmente concebido como uma ferramenta militar para operações baseadas em localização, mas desde então tem sido amplamente utilizado em muitas aplicações.
nação:
EUA
Data de lançamento:
1978
Número de satélites:
31
frequência:
1575,42 MHz e 1227,60 MHz
Método de modulação
Binary Phase Shift Keying (BPSK)
Altitude orbital do satélite:
20.180 quilômetros
Área de cobertura:
Disponível globalmente
2. GLONASS
GLONASS é o sistema de navegação por satélite da Rússia, lançado pela Agência Espacial Federal Russa em 1982. Inicialmente projetado para fornecer serviço à Rússia continental, o GLONASS expandiu posteriormente sua cobertura adicionando mais satélites, operando a uma altitude de 19.100 quilômetros acima da Terra. Atualmente, 28 satélites estão em órbita, com 24 operando normalmente.
nação:
Rússia
Data de lançamento:
1982
Número de satélites:
28
frequência:
1602 MHz e 1246 MHz
Método de modulação:
Binary Phase Shift Keying (BPSK)
Altitude orbital do satélite:
19.100 quilômetros
Área de cobertura:
Disponível globalmente
3. Galileo
Galileo é um projeto do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) Europeu, iniciado pela União Europeia. O primeiro satélite foi lançado em 2005 e atualmente há 28 satélites ativos em órbita. A constelação completa consiste em 30 satélites (24 operacionais + 6 sobressalentes em órbita), distribuídos em três planos de órbita terrestre média (MEO).
País/Região:
UE
Data de lançamento:
2005
Número de satélites:
28
frequência:
1575,42 MHz, 1176,42 MHz, 1207,14 MHz e 1278,75 MHz
Método de modulação:
Binary Phase Shift Keying (BPSK), CBOC, BOCcos e AltBOC
Altitude orbital do satélite:
23.222 quilômetros
Área de cobertura:
Disponível globalmente
4. BeiDou
BeiDou é o sistema de navegação da China, composto por satélites em órbita geoestacionária e satélites em órbita geosíncrona. O BeiDou-1 foi lançado em 2000 com três satélites em operação; o projeto cessou suas operações em 2012. Em 2012, o sistema BeiDou-2 lançou 10 satélites, cobrindo principalmente a China e áreas circundantes. Atualmente, BeiDou-2 e BeiDou-3 estão operacionais, com 50 satélites em órbita. O BeiDou-2 está sendo gradualmente desativado e o número deve diminuir de 50 para 37 após ajustes.
nação:
China
Data de lançamento:
2000
Número de satélites:
50
frequência:
1575,42 MHz, 1191,795 MHz, 1268,52 MHz
Método de modulação:
Binary Phase Shift Keying (BPSK), BOC, MBOC e AltBOC
Altitude orbital do satélite:
21.528 km e 35.786 km (satélites em órbita geoestacionária)
Área de cobertura:
Disponível globalmente
5. IRNSS
IRNSS é a versão indiana de um sistema de navegação por satélite, desenvolvido pela Organização Indiana de Pesquisa Espacial (ISRO), principalmente para apoiar serviços militares na Índia e na região circundante. O projeto lançou seu primeiro satélite em 2013. Atualmente, há nove satélites em órbita, mas apenas três estão realmente operacionais, pois a maioria está inoperante devido a falhas ou mau funcionamento do relógio atômico. A primeira geração lançou nove satélites, com oito entrando com sucesso em órbita; a segunda geração lançou dois, com um entrando com sucesso em órbita.
nação:
Índia
Data de lançamento:
2013
Número de satélites:
9
frequência:
1576,45 MHz e 2492,028 MHz
Método de modulação:
Binary Phase Shift Keying (BPSK) e BOC
Altitude orbital do satélite:
36.000 quilômetros
Área de cobertura:
Dentro de um raio de 1500 quilômetros do subcontinente indiano e suas fronteiras
6. QZSS
QZSS é um sistema de aumento baseado em satélite e transferência de tempo desenvolvido no Japão, semelhante à navegação GPS, fornecendo serviços de posicionamento preciso em áreas específicas. Atualmente, há 5 satélites em órbita.
nação:
Japão
Data de lançamento:
2010
Número de satélites:
5
frequência:
1576,45 MHz, 1227,60 MHz, 1176,45 MHz e 1278,75 MHz
Método de modulação:
Binary Phase Shift Keying (BPSK) e CSK
Altitude orbital do satélite:
32.000 a 40.000 quilômetros
Área de cobertura:
Dentro do Japão
V. Aplicações de Sistemas de Navegação por Satélite
Navegação rodoviária e ferroviária
Serviços de logística e transporte marítimo
Aplicações Marítimas
Aviação Militar e Comercial
Agricultura de precisão
Condução autônoma (carros sem motorista)
Operação de drones
Aplicações de segurança e monitoramento
Rastreamento e gerenciamento de frotas
Jogos Interativos
Operação de busca e salvamento
Aplicações médicas (rastreamento de pacientes que necessitam de cuidados especiais)
Previsões e transmissões meteorológicas
Gerenciamento de desastres
VI. Limitações
A precisão pode ser limitada devido a condições atmosféricas.
Outras fontes de radiofrequência podem interromper o serviço GPS.
Um mau funcionamento no relógio atômico no satélite pode levar a informações de posição incorretas.
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