O princípio do posicionamento GPS (Global Positioning System) assenta na medição do tempo de trânsito de um sinal entre os satélites e um receptor.
O sistema compreende 24 satélites colocados em órbitras sensivelmente circulares, de raio aproximado de 20 200 km. Por exemplo o NAVSTAR 62: o perigeu é de 20146 km e o epogeu de 20219 km. O período dos satélites é 718 mn: tendo em conta a rotação da Terra, cada satélite encontra-se no mesmo ponto a cada duas rotações completas.
A velocidade dos satélites é próxima de 14 000 km/h; o seu período de vida é de cerca de 8 anos. Actualmente, todos os satélites em funcionamento são de segunda ou terceira geração.
Os satélites são colocados em seis órbitas cujo plano está inclinado 55° em relação ao plano equatorial. Estas órbitas são compensadas em longitude cerca de 60°.
Em cada órbita, há quatro satélites. De notar que os satélites não são espaçados de forma regular na órbita. A sua distribuição é escolhida de forma a optimizar o número de satélites visíveis em cada ponto da Terra. As zonas menos favoráveis são as mais próximas dos polos.
Três estações terrestres controlam os relógios atómicos dos satélites. Por causa da velocidade elevada e pelo valor diferente da gravidade, é preciso ter em conta as correcções relativistas: os relógios dos satélites avançam cerca de 38 µs por dia relativamente aos relógios terrestres.
Além dos 24 satélites em funcionamento, há mais 3 satélites sobresselentes em órbita.
Para melhorar a precisão do sistema (sobretudo para a determinação das altitudes) o governo americano completou o sistema GPS para o sistema WAAS (Wide Area Augmentation System). Este sistema permite levar em conta as modificações da velocidade da luz na ionosfera. O sistema WAAS utiliza "balizas" terrestres situadas nos Estados Unidos e satélites que emitem, além dos seus sinais específicos, sinais dos satélites GPS. Estes satélites são igualmente utilizados por receptores convencionais.
Utilização:
Este applet apresenta uma animação do movimento dos satélites GPS.
A escala respeita quer o tamanho da Terra quer o das órbitas.
Na representação da Terra figura
a linha do equador, as linhas dos pólos e um ponto P de latitude 48° e de longitude
0°.
Os satélites possuem a cor da órbita correspondente, são representados por um
disco se forem visíveis do ponto P e por um círculo caso contrário.
Um satélite S é em princípio visível de P se o ângulo entre PS e a vertical em P for inferior a 82°.
Devido à topografia, o número de satélites visíveis na realidade é inferior ao número de satélites que teoricamente deveriam ser visíveis num determinado ponto.
Os dados relativos à posição dos satélites são oriundos de um site governamental americano.
Para modificar o ângulo de visão basta clicar no botão esquerdo do rato e fazer deslizar o cursor do rato na área do applet.
Para parar a animação, basta colocar o cursor na área do applet e clicar no botão direito do rato.
O botão [ R a Z ]
inicia o programa
A caixa de selecção permite visualizar as rectas que ligam P aos satélites visíveis de P.
Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles
Université du Maine - Le Mans
Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Maio de 2011
