O Sistema de Posicionamento Global (GPS em inglês) utiliza hoje uma constelação de 31 satélites (+ 2 de reserva) que giram em torno da Terra a 20.000 km de altura e na velocidade de 14.000 km/h, de tal forma que em média 8 satélites são sempre visíveis de qualquer ponto da Terra.

Estes satélites, do tipo Block II, duram entre 7 e 8 anos e carregam 3 ou 4 relógios atômicos de alta precisão. Como qualquer satélite artificial, os satélites do GPS tendem, aos poucos, a sair fora de órbita. Por isto, uma vez por ano, cada um deles tem que ser desligado e manobrado para voltar à sua órbita. A manobra dura em média 18 horas e o satélite fica inativo neste período.


Mais fotos:
http://www.geosoft-gps.de/images/pro-0.jpg
http://www.ausairpower.net/Block-IIR-M-SV-2S.jpg

Além dos satélites, há todo um aparato em terra, chamado de Centro de Controle de Missão (MCC em inglês) para observar a saúde dos satélites, calcular sua órbita, manobrá-lo, etc. O curioso é que o próprio satélite não calcula sua posição; ela é calculada pelo MCC e enviada a cada satélite, que por sua vez a transmite para nós.

Para se localizar na Terra, um receptor GPS (tais como os nossos navegadores automotivos) precisa receber o sinal de pelo menos 3 satélites. O relógio do receptor é comparado com o relógio dos satélites para calcular sua distância e fazer uma triangulação. Como não dá para colocar um relógio atômico num receptor GPS, usa-se o sinal de um quarto (ou quinto, ou sexto...) satélite para "acertar" o relógio e refinar a triangulação.

Os satélites do GPS transmitem dois sinais de rádio em banda L, que não são afetados pela presença de nuvens mas podem ser atenuados por tempestades elétricas, estruturas metálicas, concreto e massa vegetal densa (troncos de árvores).

Então paredes de tijolo simples ou as árvores de um parque não são suficientes para atenuar o sinal em demasia, mas lajes e paredes de concreto com estrutura metálica interna, a lataria dos carros e uma floresta amazônica interrompem o sinal. No caso dos carros, felizmente, as janelas e parabrisas deixam passar o sinal.

Prezado escadarj,
excelente apresentação e com certeza elevará o saber da comunidade.
Só agrego a ela que esses satélites contém dois sinais: o SPS (Standard Positioning Service) e o PPS (Precise Positioning Service), sobre o qual somente os militares americanos têm acesso (banda X). Com os dois a precisão é de menos de 1 metro.

escadajr,

Obrigado ......
Muito boa apresentação.

http://curieux82.free.fr/

Cdial.

Transmissão e cálculo de posição

Os satélites são referências no espaço, já que com as informações de navegação que os mesmos enviam, é possível calcular
suas coordenadas no espaço em um dado instante. Assim, pelo processo de trilateração, tendo-se as coordenadas de pontos
e distâncias a um ponto, pode-se obter as coordenadas deste último. O cálculo da distância é feito da seguinte forma.
Mede-se o tempo que o sinal demora pra chegar do satélite até o receptor e a seguir, divide-se pela velocidade de propagação
do sinal.

Os satélites GPS transmitem dois sinais de rádio de baixa potência, designados L1 e L2. Os receptores GPS civis usam a freqüência
L1 de 1575,42 Mhz em UHF. As informações que o satélite transmite em suas duas portadoras (L1 e L2) são: "código de identidade",
dados de efeméride e dados de almanaque. O código de identidade (Pseudo-Random Code) identifica qual satélite está transmitindo.
Usa-se como referência dos satélites seus PRN, de 1 a 32. O código pseudo-randômico permite que todos os satélites do sistema
compartilhem a mesma freqüência sem interferências.

Os dados de efeméride, os quais são constantemente transmitidos por cada satélite, contém informações importantes sobre a
situação de cada um deles e também a data e hora atuais. Esta parte do sinal é essencial para determinação de uma posição.

Os dados de almanaque informam ao receptor GPS onde cada satélite deveria estar em qualquer hora ao longo do dia.
Cada satélite transmite dados de almanaque, enviando informações sobre sua órbita para cada satélite do sistema.
O receptor GPS deve fixar os sinais de pelo menos 3 satélites para calcular uma posição Lat/Long, chamada posição fixa 2D,
bi-dimensional. Com a recepção de quatro ou mais satélites, um receptor pode determinar uma posição 3D, isto é, Lat/Long/Altitude.
Uma vez que a posição do usuário tenha sido determinada, o receptor GPS pode calcular outras informações importantes para
navegação, como velocidade, rumo, direção, distância do percurso, distância ao destino, a hora de nascer e pôr-do-sol e algo mais.
6/28/09 Arthur
Erros
Atrasos na ionosfera e troposfera: Os sinais dos satélites diminuem de intensidade à medida que atravessam a atmosfera.
No entanto, o sistema é capaz de calcular uma média do atraso para corrigir parcialmente esse tipo de erro.

Sinal com caminhos múltiplos: Isto ocorre quando o sinal GPS é refletido por objetos como prédios altos ou montanhas,
antes de alcançarem o receptor. Isto aumenta o tempo que o sinal leva do satélite até o receptor, causando erros.

Erros do relógio do receptor: O relógio interno do receptor não é tão preciso quanto o relógio atômico dos satélites GPS.
Assim, podem ocorrer pequenos erros na medição do tempo.

Erros de órbita: Também conhecidos como erros de efeméride, os erros de órbita representam erros nas informações das posições
dos satélites.

Curieux, já conhecia e admirava seu site, que achei no mioskins. Divirta-se e use o texto como quiser.

PS: as imagens, como pode ver pelos links, estão em outros sites e não são minhas. E a altitude e a velocidade dos satélites foram arredondadas.