O que é GPS e como funciona? Tudo sobre o sistema de navegação

O GPS, ou Sistema de Posicionamento Global, é uma tecnologia de navegação que permite determinar a localização exata de um objeto. Ela está tão presente em nosso cotidiano que muitas vezes nem percebemos sua importância, nos auxiliando a rastrear veículos, encontrar endereços, monitorar atividades físicas e até mesmo analisar fenômenos da natureza, como terremotos.
Mas, afinal, você sabe como o GPS funciona e por que ele é tão preciso? Nas linhas abaixo, o TechTudo te apresenta a história e a ciência engenhosa por trás dessa tecnologia de infraestrutura global, assim como seus impactos na sociedade e melhores apps para navegar no celular.
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Como funciona o GPS? Saiba tudo sobre a tecnologia
Isadora Díaz/TechTudo
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No guia a seguir, exploraremos os seguintes tópicos sobre GPS:
O que é GPS?
Quem inventou o GPS?
Como funciona o GPS?
O que significa a sigla GPS?
Para que serve o GPS?
Quem usa GPS? Veja dispositivos mais comuns
Outros sistemas de localização por satélites
Aplicativos de GPS: conheça os melhores
1. O que é GPS?
O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema de radionavegação por satélite desenvolvido pelos Estados Unidos. Sua função primordial é fornecer serviços de Posicionamento, Navegação e Sincronização de Tempo (PNT). Isso significa que, em qualquer lugar do planeta, um receptor GPS pode determinar sua localização, sua velocidade e a hora exata com alta precisão, funcionando 24 horas por dia e sob quaisquer condições climáticas.
Uma característica fundamental desse sistema é a sua natureza passiva. O receptor GPS (no seu celular ou carro) não precisa transmitir nenhum dado – ele apenas “ouve” os sinais unidirecionais emitidos pelos satélites. Por isso, o GPS funciona de forma totalmente independente de qualquer recepção de telefone ou Internet para determinar sua localização.
Para gerenciar sua dupla utilidade (militar e civil), o sistema oferece dois níveis de serviço: o Standard Positioning Service (SPS), aberto a todos, e o Precise Positioning Service (PPS), criptografado e de uso restrito às forças armadas dos EUA e nações aliadas.
Entenda o que é o sistema GPS
Unsplash/Kevin Stadnyk
2. Quem inventou o GPS?
A história do GPS não é a de um único inventor, mas uma saga de inovação impulsionada pela rivalidade da Guerra Fria. A centelha conceitual surgiu em 1957, quando físicos da Universidade Johns Hopkins perceberam que conseguiam rastrear a órbita do satélite soviético Sputnik-1 analisando a variação de seu sinal de rádio (o Efeito Doppler).
Eles, então, inverteram o problema: se era possível determinar a órbita de um satélite a partir de um ponto fixo na Terra, também seria possível determinar a localização de um ponto na Terra a partir de satélites com órbitas conhecidas.
Essa ideia deu origem a vários programas militares, que foram unificados em 1973 sob a liderança do coronel da Força Aérea e engenheiro Bradford Parkinson.
Outras figuras cruciais incluem Roger L. Easton, que teve a ideia de colocar relógios atômicos nos satélites, garantindo a precisão do sistema, e a matemática Gladys West, cujo trabalho fundamental em modelar a forma exata da Terra foi essencial para a programação dos cálculos de posicionamento.
Em 1978, os norte-americanos lançam o primeiro satélite de GPS. Cinco anos depois, em 1983, o sistema é consolidado com 24 satélites orbitando a Terra, exatamente como conhecemos hoje. Por fim, em 1985, a tecnologia é declarada oficialmente operacional.
Bradford Parkinson é considerado um dos criadores do GPS
Wiki Commons/Dennis Rogers
3. Como funciona o GPS?
O GPS funciona por meio de uma rede de 24 satélites que orbita a Terra e transmite sinais constantemente. Cada satélite transmite continuamente um sinal de rádio que contém sua posição exata e o tempo preciso em que o sinal foi enviado, medido por um relógio atômico a bordo. Esses sinais, então, são captados por receptores, como os de celulares, carros ou dispositivos de navegação.
A “mágica” da localização acontece por um princípio matemático chamado trilateração. O seu celular recebe o sinal de um satélite e calcula a distância até ele medindo o tempo que o sinal levou para chegar. Com o sinal de três satélites, o receptor consegue triangular sua posição bidimensional (latitude e longitude).
Um quarto satélite é crucial: ele permite calcular a terceira dimensão (altitude) e, o mais importante, corrige o pequeno erro do relógio do seu celular em comparação aos precisos relógios atômicos dos satélites, garantindo a alta precisão que conhecemos.
4. O que significa a sigla GPS?
A sigla GPS é a abreviação do termo em inglês “Global Positioning System”, que se traduz diretamente como “Sistema de Posicionamento Global”. Este nome descreve de forma clara a sua função principal: fornecer a capacidade de determinar uma posição em qualquer lugar do globo terrestre. É o termo que se popularizou e se tornou sinônimo de navegação para o público geral.
No entanto, durante seu desenvolvimento militar, o programa tinha um nome formal que revela muito mais sobre sua funcionalidade técnica: NAVSTAR GPS. NAVSTAR é um acrônimo para NAVigation System with Time and Ranging, ou “Sistema de Navegação com Tempo e Medição de Distância”.
Este nome original encapsula perfeitamente a essência de como o sistema funciona: ele não mede a posição diretamente, mas a calcula utilizando medições extremamente precisas de tempo para determinar distâncias em relação aos satélites.
Os satélites em órbita são o que calculam a posição exata
Unsplash/NASA
5. Para que serve o GPS?
Embora a maioria das pessoas associe o GPS à navegação, sua utilidade é muito mais ampla, fornecendo cinco funções essenciais. A localização é a mais básica: determinar uma posição, como na geotagging de fotos. A navegação é a mais conhecida: deslocar-se de um ponto a outro, seja no carro ou em um avião. O rastreamento envolve o monitoramento contínuo do movimento, usado na gestão de frotas de caminhões e no estudo da migração de animais selvagens.
A quarta função é o mapeamento, que revolucionou a cartografia, sendo usado por topógrafos para definir limites de propriedades e por empresas como o Google para criar o Street View.
A quinta e mais invisível função é a sincronização de tempo. Os relógios atômicos dos satélites fornecem um tempo universal preciso, essencial para sincronizar redes de telecomunicações e de energia, além de registrar transações no sistema financeiro. Uma falha no sinal de tempo do GPS, portanto, poderia causar um colapso em setores críticos da economia global.
6. Quem usa GPS? Veja dispositivos mais comuns
A lista de usuários do GPS é vasta, abrangendo desde operações militares até atividades cotidianas. Setores como a aviação civil, a agricultura de precisão (com tratores guiados por satélite), a logística (para rastreamento de frotas) e os serviços de emergência (para despachar ambulâncias e viaturas para a localização exata de uma ocorrência) dependem intrinsecamente da tecnologia para operar de forma segura e eficiente.
A tecnologia GPS também foi miniaturizada e integrada a uma gama enorme de dispositivos que usamos todos os dias. Os mais óbvios são os smartphones e tablets, que popularizaram a navegação pessoal. Smartwatches e rastreadores fitness usam GPS para registrar com precisão a distância e o ritmo de atividades físicas.
Praticamente todos os carros novos vêm com sistemas de navegação integrados. Além disso, a tecnologia está presente em drones para mapeamento, coleiras para pets e rastreadores de bagagem.
O GPS é uma tecnologia crucial no agronegócio
Reprodução/Adobe Stock
7. Outros sistemas de localização por satélites
O GPS, criado e operado pelos Estados Unidos, é o sistema de localização por satélites mais popular, mas existem outras interfaces de navegação em funcionamento no mundo. Cada uma pertence a um país ou bloco econômico, e todas têm funções semelhantes: fornecer localização, navegação e tempo. Confira, a seguir, as mais conhecidas:
GLONASS (Rússia): é o equivalente russo ao GPS, totalmente operacional desde os anos 90. Funciona de forma semelhante, com cobertura global;
Galileo (União Europeia): sistema europeu, projetado para ser mais preciso que o GPS em algumas aplicações. Tornou-se operacional em 2016 e está em expansão;
BeiDou (China): sistema chinês, que começou regional em 2000 e se tornou global em 2020. Hoje compete diretamente com GPS, GLONASS e Galileo;
NavIC (Índia): oficialmente chamado de IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System). Tem cobertura regional, focada na Índia e países vizinhos;
QZSS (Japão): o Quasi-Zenith Satellite System é regional, projetado para funcionar principalmente no Japão, melhorando a precisão do GPS naquele território.
8. Aplicativos de GPS: conheça os melhores
A popularização dos smartphones transformou a navegação por GPS em uma ferramenta acessível a todos. Hoje, o mercado é dominado por alguns gigantes, cada um com seus pontos fortes. A seguir, analisamos os cinco aplicativos de navegação mais famosos:
Google Maps: é o aplicativo de navegação mais utilizado no mundo. Sua força reside na universalidade e na profundidade de seus dados, cobrindo mais de 220 países com informações de milhões de empresas e pontos de interesse. Oferece planejamento de rotas para carros, transporte público, ciclismo e caminhadas, além do recurso de baixar mapas para uso offline. É a escolha padrão para a navegação diária e planejamento de viagens;
Waze: adquirido pelo Google, o Waze se diferencia pelo foco no crowdsourcing em tempo real. Sua comunidade de mais de 140 milhões de usuários reporta ativamente acidentes, congestionamentos, polícia e outros perigos na via. Sua principal vantagem são os alertas instantâneos e o recálculo agressivo de rotas para desviar de problemas. É a escolha ideal para o motorista urbano que enfrenta trânsito pesado diariamente;
Apple Maps: o aplicativo nativo dos dispositivos Apple se destaca pela integração perfeita com o ecossistema da marca (iPhone, Apple Watch, Siri) e por um forte compromisso com a privacidade do usuário, não associando os dados de navegação ao Apple ID. Sua interface é limpa e recursos como o Look Around oferecem uma experiência de visualização em nível de rua de alta resolução. É a escolha natural para usuários da Maçã;
HERE WeGo: com uma linhagem que remonta à Nokia, este aplicativo se especializou em navegação offline robusta e confiável. Sua principal característica é a capacidade de baixar gratuitamente mapas detalhados de países ou continentes inteiros para uso sem conexão com a Internet, ideal para viagens internacionais ou em áreas com cobertura de celular irregular. Também oferece informações detalhadas sobre transporte público em milhares de cidades;
Sygic.: operando em um modelo freemium, o Sygic é conhecido por oferecer uma vasta gama de recursos avançados para quem está disposto a pagar por uma assinatura. Seus diferenciais incluem mapas 3D offline de alta qualidade, um modo Head-up Display (HUD), que projeta a navegação no para-brisa do carro, e uma função de Dashcam que grava a estrada à frente. É a opção para entusiastas de tecnologia e motoristas profissionais que buscam uma experiência de navegação mais rica em funcionalidades.
Com informações de IEEE Spectrum, Taoglas e NASA
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