Quais são as aplicações adicionais do GPS?

Despendi muito da minha carreira desenhando receptores GPS desde os primeiros dias, então me perdoe se vou me divertir um pouco com esta resposta.

P>Primeiro, o GPS não faz navegação e mapeamento. É outro software que toma a posição, velocidade e tempo da solução GPS como entrada para criar essas funções. Infelizmente, isso é o que a maioria das pessoas pensa que o GPS em si é.

Então o que é o GPS (o Sistema de Posicionamento Global dos EUA)? E para ser justo, GLONASS (a versão da Rússia), Galileo (a versão da UE), e o GNSS (Global Navigation Satellite Systems) de outros países que surgiram desde então?

Anular os detalhes técnicos, a solução GNSS em bruto determina a posição 3D e a velocidade 3D em relação ao centro da Terra, o tempo presente, e a taxa de deriva do relógio receptor. As soluções ECEF (Earth Centrered Earth Fixed) são então convertidas em latitude, longitude e altitude, juntamente com a velocidade e direção da superfície ao longo do solo, mais as mudanças de altitude baseadas num modelo padronizado para a Terra (WGS-84), que por sinal, não assume que a Terra é uma esfera perfeita, porque não é.

Fun fact número dois: Como os satélites estão se movendo em relação ao usuário, o próprio tempo é alterado em relação aos diferentes pontos de vista. Obrigado, Sr. Einstein. Sem levar em conta a relatividade, o sistema não funcionaria.

O que você termina é posição e velocidade a poucos metros da "verdade", que normalmente é o que todos os consumidores precisam. Mas isso também lhe dá tempo verdadeiro dentro de 100 nS (100 bilhões de segundos) e o relógio receptor desce para uma fração muito pequena de uma parte por milhão.

Que proporciona uma coordenação de tempo apertado entre nós de redes, sistemas bancários, centros de distribuição de energia, mídia e muitos outros usos que antes tinham de depender de fontes de informação de tempo muito mais pobres e mais caras. A solução de desvio do relógio permite a determinação muito precisa da freqüência (osciladores supervisionados pelo GNSS) necessária para todos os tipos de usos precisos da instrumentação.

Existe outro truque se você tiver um local pesquisado próximo que possa ser usado para corrigir pequenos erros residuais, ou se você puder deixar um receptor fixado em um local por tempo suficiente para observar a fase das portadoras do satélite durante um longo período de tempo. Com esses métodos você pode chegar a precisões de sub-milímetros. Perfeito para topografia, medição de movimentos de placas tectónicas ao longo do tempo, e para outros usos que requerem uma super precisão de posição ao longo do tempo.

As unidades de consumo normalmente não trazem à tona a "marca do tempo" discreta (transições lógicas a cada segundo dentro de 100 ns de "verdade"), e utilizam apenas outros satélites (SBAS) para correcções diferenciais de área ampla. Mas isso é suficiente para todos os tipos de usos desde navegação veicular, orientação de armas, automação de equipamentos agrícolas, e assim por diante.

Plus, a simples função de GPS de consumo resumiu-se a um único chip, uma antena muito pequena, e apenas adiciona um dólar ou mais ao que quer que seja adicionado. Telemóveis, placas de identificação, o que quer que seja.