Como funcionam os Receptores GNSS?

Diferente do que muita gente pensa, o sistema GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélites) utiliza a trilateração e não a triangulação (que mede ângulos) para definir a posição. A trilateração envolve medir distâncias.

Os Receptores GNSS/GPS são parte fundamentais no processo de trilateração, sendo os recebedores dos sinais.

Como o sistema GPS identifica sua localização usando a trilateração?

Usando um exemplo bidimensional simples, vamos imaginar que temos três satélites do sistema GNSS, cada um com uma posição conhecida no espaço. Essa posição é conhecida por que os satélites estão em orbitas estabelecidas.

Os satélites transmitem o sinal para o receptor GPS captar, nesse momento é possível definir o tempo que o sinal demorou para chegar no receptor. Sabendo a posição do satélite e conhecendo a velocidade de transmissão do sinal, é possível definir a distância, já que o sinal é emitido na velocidade da luz (300.000.000 m/s).

Assim, o primeiro satélite transmite um sinal que eventualmente atinge seu receptor GPS. Assim, sabemos a distância entre o emissor e receptor, e não o ângulo, como na triangulação. É por isso que essa distância forma um círculo igual em todas as direções. Isso significa que sua posição pode estar em qualquer lugar neste círculo neste raio específico.

Com o sinal do segundo satélite, essa distância é transmitida igualmente em todas as direções até atingir o receptor GPS. Isso significa que a distância pode ser em qualquer lugar desse círculo.

Mas, desta vez, temos duas distâncias conhecidas de dois satélites. Com dois sinais, a posição precisa pode ser qualquer um dos dois pontos onde os círculos se cruzam.

Como o sinal do terceiro satélite, ele revela sua verdadeira localização, onde todos os três círculos se cruzam.

A realidade em nosso mundo tridimensional, é que os satélites GPS transmitem sinais como uma esfera, e não um círculo.

Usando três distâncias (ambiente 3D), a trilateração pode apontar um local preciso. Cada satélite está no centro de uma esfera e onde todos eles se cruzam está a posição do receptor GPS.

Conforme a posição do receptor GPS se move, o raio de cada círculo (distância) também muda. Onde todas as esferas se cruzam determina a posição do receptor GPS.

Conforme os satélites GPS transmitem sua localização e hora, a trilateração mede distâncias para apontar sua posição exata na Terra. Enquanto os topógrafos usam a triangulação para medir pontos distantes, o posicionamento do sistema GNSS não envolve nenhum ângulo. Por meio da medição de distâncias, sua localização GPS precisa pode ser determinada.

Apesar de parecer simples, ainda temos que considerar vários fatores como HDOP, PDOP, GDOP e a atmosfera, que afetam a precisão e o erro do GPS.

Autores: Éder Lêdo, Fernanda Helena, Raí Rebouças e Iderlan Alves

Para mais informação assista aos vídeos sobre o Sistema GNSS no canal Vida de topógrafo:

https://www.youtube.com/embed/dJv3NwBnSPQ?list=PLa3sL-E5rZTDmu7TQWIh3HDluOJiPwKYj