Os sistemas GNSS e GPS operam de forma complementar para aumentar a precisão e a eficiência em diversas aplicações.
Atualmente, a tecnologia de navegação tornou-se um componente crucial em nosso cotidiano. Essas tecnologias são amplamente empregadas em várias indústrias para obter medições mais exatas.
A moderna tecnologia de navegação não se limita a medir distâncias e ângulos com precisão, mas também utiliza essas informações em diversas áreas.
As indústrias de cartografia e topografia foram pioneiras na adoção da tecnologia GPS, que se destaca pela sua precisão, rapidez e menor necessidade de recursos humanos.
Empresas de terraplanagem utilizam frequentemente controles de solo e drones para otimizar a eficiência e produtividade dos locais de trabalho.
Embora a navegação por satélite tenha sido inicialmente desenvolvida para fins militares, suas aplicações se expandiram significativamente, abrangendo setores públicos e privados em vários segmentos de mercado, como construção, ciência e muitos outros.
A maioria das pessoas está familiarizada com o GPS. No entanto, GNSS é um termo menos conhecido.
Neste artigo, exploraremos o que é GNSS e as diferenças entre GPS e GNSS. Ao final, avaliaremos qual tecnologia oferece maior flexibilidade, confiabilidade e precisão para diferentes situações.
Vamos começar!
O que é GNSS?
GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélite) é um sistema que engloba diversos satélites operados por diferentes países. Estes satélites transmitem sinais do espaço, fornecendo dados de tempo e posicionamento para receptores GNSS na Terra. Os receptores utilizam esses dados para determinar sua localização exata.
Os múltiplos satélites que orbitam a Terra são conhecidos como constelações. Portanto, GNSS também se refere a essas constelações de satélites. O GNSS é utilizado em diversos setores como transporte, estações espaciais, ferrovias, transporte público, rodovias, navegação marítima e aviação.
Navegação, posicionamento e tempo são essenciais em áreas como levantamento topográfico, resposta a emergências, mineração, agricultura de precisão, finanças, aplicação da lei, pesquisa científica, telecomunicações e muito mais. O desempenho do GNSS pode ser aprimorado com sistemas regionais de aumento baseados em satélites, como o European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS).
Exemplos de sistemas GNSS incluem: o GPS NAVSTAR dos EUA, o Galileo da Europa, o Sistema de Satélite de Navegação BeiDou da China e o Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) da Rússia.
O EGNOS contribui para a confiabilidade e precisão das informações do GPS, fornecendo dados sobre a integridade dos sinais e corrigindo erros de medição. O desempenho é avaliado com base em quatro critérios:
- Precisão: A diferença entre a velocidade, tempo ou posição medida e os valores reais.
- Continuidade: A capacidade de um sistema operar sem interrupções.
- Integridade: A capacidade de um sistema fornecer um limite de confiança nos dados de posicionamento, incluindo alertas quando necessário.
- Disponibilidade: A porcentagem de tempo que um sinal atende aos critérios de precisão, continuidade e integridade.
A tecnologia GNSS requer um mínimo de quatro satélites para calcular a localização por meio de cálculos de trilateração. Atualmente, três segmentos definem a tecnologia GNSS:
- Segmento espacial: As constelações que orbitam entre 20.000 e 37.000 km acima da superfície da Terra.
- Segmento de controle: A rede de estações de upload de dados, monitoramento e controle mestre localizadas em todo o mundo.
- Segmento de usuário: O equipamento que recebe sinais dos satélites e calcula a posição com base em suas localizações orbitais e tempo.
O que é GPS?
O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema de radionavegação utilizado no ar, terra e mar para determinar localização precisa, velocidade, tempo e outras informações, independentemente das condições climáticas.
O GPS foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos EUA, com um protótipo em 1978. Tornou-se totalmente operacional em 1993, com uma constelação de 24 satélites.
O GPS é propriedade do governo dos Estados Unidos e operado pela Força Espacial dos EUA. Além de aplicações militares, o GPS é utilizado por usuários comerciais e civis em todo o mundo. Embora criado e controlado pelos EUA, o GPS está acessível a qualquer pessoa com um receptor GPS.
O GPS é um tipo de tecnologia GNSS que fornece dados de tempo e geolocalização para receptores GPS. Não requer transmissão de dados pelo usuário e opera de forma flexível em dispositivos com conexão à internet.
Na tecnologia, o avanço de novos conceitos é uma prioridade. As necessidades tecnológicas do sistema existente levam à modernização do GPS, que implementa sistemas de controle operacional de última geração e satélites do bloco GPS IIIA.
O GPS consiste em três partes: satélites, receptores e estações terrestres. Veja as funcionalidades de cada parte:
- Satélites: Funcionam como estrelas nas constelações, enviando sinais.
- Estações terrestres: Utilizam radares para garantir que os satélites estejam na posição correta.
- Receptor: Um dispositivo encontrado em celulares, carros, etc., que busca sinais de satélites e calcula a distância do usuário em relação ao local desejado.
GNSS vs. GPS: Funcionamento
Como Funciona o GNSS?
Embora os sistemas GNSS variem em design e idade, sua operação é semelhante. Os satélites transmitem duas ondas na banda L (L1 e L2), que transportam dados para a Terra.
Os receptores GNSS consistem em uma antena e uma unidade de processamento. A antena recebe sinais dos satélites, enquanto a unidade de processamento os detecta. São necessários pelo menos quatro satélites para coletar informações precisas e determinar a posição.
Os satélites GNSS orbitam a Terra a cada 11 horas, 58 minutos e 2 segundos. Cada satélite transmite sinais codificados com um carimbo de tempo estável e detalhes da órbita. Essas informações são utilizadas pelos receptores para calcular as localizações dos satélites e ajustar para um posicionamento preciso.
O receptor calcula a diferença de tempo entre o recebimento e a transmissão do sinal para determinar a distância exata. Os resultados são apresentados na forma de altura, longitude e latitude.
Como Funciona o GPS?
O GPS utiliza uma técnica de trilateração, recebendo sinais de satélites para fornecer informações de localização para o usuário. Satélites em órbita enviam sinais que são lidos e interpretados por dispositivos GPS na superfície da Terra.
Um dispositivo GPS precisa receber sinais de pelo menos quatro satélites para determinar sua localização com precisão. Cada satélite orbita a Terra duas vezes ao dia, enviando sinais com tempo e parâmetros orbitais únicos.
Como um dispositivo GPS fornece informações sobre a distância do satélite, um único satélite não consegue fornecer a localização precisa.
Assim como as constelações GNSS, o GPS também inclui três segmentos: espaço, controle e usuário.
- Segmento espacial: Consiste em mais de 30 satélites operados pela Força Espacial dos EUA que enviam sinais de rádio para monitorar e controlar estações na Terra.
- Segmento de controle: Inclui backups, várias estações de monitoramento, antenas terrestres e um controle mestre, garantindo que os satélites GPS funcionem corretamente e estejam na órbita correta.
- Segmento de usuário: Todos que dependem de satélites GPS para medir posição, navegação e tempo.
GNSS vs GPS: Vantagens e Limitações
Vantagens do GNSS
GNSS abrange três ou mais satélites de diferentes países para fornecer informações precisas. Veja algumas vantagens:
- Todos os sistemas de navegação globais estão disponíveis continuamente. Se um sistema falhar devido a condições atmosféricas, outro estará disponível. Assim, o GNSS oferece maior disponibilidade e acesso aos sinais para receptores.
- Oferece dados de tempo precisos, usados para desenvolver redes IoT de alta precisão.
- Por ser uma constelação de satélites, melhora a solução de navegação, otimizando o TTFF (Time to First Fix).
- Economiza tempo e dinheiro, fornecendo precisão de localização para seu dispositivo.
- Oferece conectividade ininterrupta em diversos locais, como florestas, cavernas e áreas densamente povoadas.
- Os receptores GNSS removem automaticamente satélites com falha da lista de navegação.
Limitações do GNSS
Algumas limitações do GNSS incluem:
- Sistemas aumentados são necessários para fornecer suporte a abordagens de precisão.
- A precisão vertical é superior a 10 metros.
- Sistemas aumentados são implantados para garantir disponibilidade, precisão, continuidade e integridade.
- Afeta operadores de aeronaves, pilotos, serviços de tráfego aéreo e pessoal regulatório.
- A segurança da navegação depende da precisão das bases de dados.
Vantagens do GPS
- Fácil de usar.
- Baixo custo.
- Cobertura global.
- Permite economizar combustível devido à sua precisão.
- Permite encontrar hotéis, postos de gasolina, lojas e outros locais próximos.
- Fácil integração em dispositivos.
- Fornece um sistema de rastreamento sólido.
Limitações do GPS
- O chip GPS consome muita bateria.
- Não funciona através de paredes sólidas, impedindo o uso em ambientes fechados ou debaixo d’água.
- A precisão depende da qualidade do sinal do satélite.
- A posição pode variar se o número de satélites disponíveis for limitado.
- Não funciona durante tempestades geomagnéticas ou outras condições atmosféricas adversas.
- Equipamentos de levantamento topográfico precisam de uma visão clara do céu para receber sinais.
- Pode apresentar imprecisões, mostrando locais inválidos.
GNSS x GPS: Aplicações
Aplicações do GNSS
A tecnologia GNSS foi originalmente desenvolvida para fins militares. Hoje, possui diversas aplicações:
- Automóveis: Equipados com GNSS para exibir mapas, localização, direção, velocidade e pontos de interesse.
- Navegação aérea: Sistemas com exibição de mapas em movimento, conectados ao piloto automático para navegação de rota.
- Navegação marítima: Utilizado para localizar oceanos, mares e lagos, incluindo equipamentos de autodireção em barcos.
- Equipamentos pesados: Empregados na construção, agricultura de precisão e mineração para guiar máquinas.
- Ciclismo: Utilizado em passeios e competições.
- Caminhadas e montanhismo: Permite aos usuários saber sua posição.
- Acessibilidade: Disponível para pessoas com deficiência visual.
- Naves espaciais: Usado como ferramenta de navegação.
Aplicações do GPS
O GPS possui inúmeras aplicações em todo o mundo. Veja algumas delas:
- Aviação: Fornece posição da aeronave em tempo real.
- Navegação marítima: Oferece aplicativos de navegação precisos para capitães de barcos.
- Agricultura: Agricultores utilizam receptores GPS em equipamentos agrícolas.
- Topografia.
- Aplicações militares.
- Serviços financeiros.
- Telecomunicações.
- Orientação de veículos pesados.
- Atividades sociais.
- Localização de posições.
- Localização de pontos de interesse.
- Caça ao tesouro.
- Viagens individuais.
E muitas outras.
GNSS vs GPS: Diferenças
O GPS é amplamente conhecido como a principal ferramenta para encontrar locais, restaurantes e endereços. Permite compartilhar a localização com outros. No entanto, a interferência de sinal pode impedir o acesso à localização ou informações.
O GNSS oferece operações semelhantes ao GPS, mas com acesso mais flexível e confiável, mesmo durante interferências. Inclui GPS, Baidu, Galileo, GLONASS e outros sistemas de constelação, sendo conhecido como o Sistema Internacional de Satélites Multi-Constelação. O GNSS utiliza vários satélites de diferentes países para fornecer uma navegação precisa.
A seguir, as principais diferenças entre as tecnologias com base em alguns aspectos.
| Critérios | GNSS | GPS |
| Altitude orbital | Combina altitudes de vários satélites, como 19.100 km para GLONASS e 20.200 km para GPS. | Satélites GPS orbitam a 20.200 km (10.900 milhas náuticas) com um período de 12 horas. |
| Precisão | Fornece informações mais precisas, com resultados em nível de centímetro ou milímetro. | Fornece informações menos precisas, que podem variar devido às condições atmosféricas e bloqueio de sinal. A precisão varia de 4,9 m a 16 pés. |
| Origem | Inclui GPS (EUA), GLONASS (Rússia), Galileo (Europa) e BeiDou (China). | Um tipo específico de sistema GNSS desenvolvido nos EUA. |
| Satélites | Possui 31 satélites de GPS, 24 de GLONASS, 26 de Galileo e 48 de BeiDou. | Possui 21 satélites em órbita. |
| Período | Período de vários sistemas de navegação: GLONASS (11 horas e 16 minutos), Galileo (14 horas e 5 minutos), BeiDou (12 horas e 38 minutos), NAVIC (23 horas e 56 minutos). | Orbitam em trajetórias circulares com um período de 12 horas (duas vezes por dia). |
| Status | Status de cada sistema difere: GLONASS está operacional, BeiDou possui 22 satélites operacionais, entre outros. | O status do GPS é operacional. |
| Sinal | O nível de potência do GNSS é de 125 dBm, variando conforme os satélites de diferentes países. | É constante, com intensidade de sinal de 125 dBm. |
O GNSS fornece dados mais precisos, combinando informações de diversos satélites de diferentes países. Já o GPS é um fornecedor de dados específico, controlado pelo governo dos EUA.
Conclusão
O GPS é um tipo de GNSS que foi o primeiro Sistema Global de Navegação por Satélite. Em geral, o GPS é frequentemente usado para descrever qualquer sistema de navegação por satélite. Ambos são semelhantes em termos de operação, mas diferem em seus métodos de trabalho.
GNSS e GPS são utilizados em diversas áreas onde são necessárias informações contínuas e precisas de tempo e posição, como transporte, navegação marítima, comunicações móveis, agricultura, atletismo e muitas outras.
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