Para entender o GNSS (Global Navigation Satellite Systems), é útil primeiro compreender a relação entre o GNSS e o GPS. A melhor maneira de resumir o conceito é que o Sistema de Posicionamento Global (GPS) é apenas uma parte de suporte da rede GNSS. Enquanto o GPS é muito importante para o GNSS, existem outras quatro constelações que compõem todo o sistema GNSS. Uma função importante de ter múltiplos sistemas (constelações) é criar uma melhor segurança no caso de uma constelação se tornar não confiável ou não funcionar sob certas condições.
As 5 constelações GNSS foram desenvolvidas por governos separados e pela UE, respectivamente:
- EUA (GPS)
- QZSS (Japão)
- BEIDOU (China)
- GALILEO (UE)
- GLONASS (Rússia)
1. GPS
O GPS foi o primeiro sistema GNSS que começou em 1978 e tornou-se totalmente disponível para uso global em 1994. O GPS foi introduzido para atuar como um sistema de navegação militar independente depois que o Departamento de Defesa dos Estados Unidos percebeu o valor potencial da tecnologia. O sistema foi intencionalmente projetado para fornecer alta precisão e alta segurança contra ruídos e interferências de inimigos em tempos de guerra. O GPS foi divulgado ao público pela primeira vez por uma ordem executiva de Reagan em 1983.
O GPS opera em uma parte do espectro de rádio entre 1 e 2 GHz, conhecida como Banda L. Isso foi escolhido pelos seguintes motivos principais:
- Frequências mais baixas têm maior atraso ionosférico
- O design da antena poderia ser simplificado
- O efeito do clima na propagação do sinal GPS seria minimizado
Apesar de ser o primeiro sistema GNSS, o GPS ainda é o sistema de navegação mais preciso em todo o mundo hoje. Os satélites GPS mais recentes utilizam relógios de rubídio e são sincronizados com relógios de césio em terra para uma precisão ainda maior.
2. QZSS
QZSS (Sistema de Satélites Quase-Zenitais) é um sistema de satélites regional japonês que às vezes é chamado de "GPS japonês".
O QZSS utiliza um satélite geoestacionário em órbita e três na QZO, que possuem uma órbita em forma de oito com assimetria norte-sul.
O sistema de cronometragem de primeira geração do QZSS (TKS) será baseado em relógios de rubídio e carregará um protótipo básico de um sistema experimental de sincronização de relógio de cristal. A tecnologia TKS (Sistema de Manutenção de Tempo) é um novo sistema que não requer relógios atômicos a bordo e já é utilizado por sistemas de satélites de navegação, incluindo GPS, GLONASS e Galileo. Isso permite que o sistema opere de forma ideal quando os satélites estão em contato direto com a estação terrestre, tornando-o uma ótima solução para a constelação QZSS.
O QZSS é compatível com o GPS, o que é uma característica importante para garantir que haja satélites suficientes para estabilidade com posicionamento de alta precisão.
3. BeiDou
BEIDOU é um sistema de navegação por satélite chinês que consiste em três constelações de satélites separadas, BeiDou-1, BeiDou-2 e BeiDou-3.
BeiDou-1
O Sistema de Navegação por Satélite BeiDou Experimental (BeiDou-1) foi construído em 2000 usando apenas três satélites com capacidades de navegação e cobertura limitadas. Foi principalmente utilizado na China e em regiões vizinhas e foi encerrado no final de 2012.
BeiDou-2
BeiDou-2 (COMPASS) é a segunda iteração do sistema que começou a operar em dezembro de 2011 com uso parcial de 10 satélites. O sistema tem atendido clientes na região da Ásia-Pacífico desde 2012.
BeiDou-3
O sistema de terceira geração intitulado BeiDou-3 começou em 2015 com o objetivo de cobertura global. A implantação foi concluída em 2020, o que permitiu capacidades de transponder de busca e resgate no sistema.
4. Galileo
GALILEO é o sistema GNSS europeu projetado para ter compatibilidade com GPS e GLONASS e começou a fornecer serviço em dezembro de 2016.
Os receptores do sistema utilizam o "Sistema de Referência GALILEO" para rastrear a posição do satélite implementando os princípios de triangulação.
No total, o sistema Galileo é composto por três partes principais: Espaço, Terra e Usuário.
- O segmento espacial funciona para gerar e transmitir sinais de código e fase do portador dentro da estrutura de sinal do Galileo. Ele também armazena e retransmite os dados de navegação enviados pelo Segmento Terrestre.
- O segmento terrestre controla toda a constelação, incluindo serviços de navegação e disseminação. As principais partes do segmento terrestre são:
- Dois Centros de Controle Terrestre (GCC)
- Uma rede de Telemetria
- Estações de Rastreamento e Controle (TT&C)
- Rede de Estações de Uplink de Missão (ULS)
- Rede de Estações de Sensores Galileo (GSS)
- O segmento do usuário é composto por receptores GALILEO cujo principal objetivo é rastrear as coordenadas das constelações de satélites e fornecer serviços de sincronização. Para isso, eles recebem os sinais do Galileo, medem a pseudodistância e completam as equações de navegação.
5. GLONASS
GLONASS é a versão da Rússia do GPS, que começou a ser desenvolvida em 1976 sob a União Soviética. Desde o início, houve um total de 5 versões:
- GLONASS (1982)
- GLONASS-M (2003)
- GLONASS-K (2011)
- GLONASS-K2 (2015)
- GLONASS-KM (2025 - Atualmente na fase de pesquisa)
O GLONASS Assistido (A-GLONASS) possui as mesmas funções básicas com mais recursos específicos para smartphones. A navegação passo a passo e os dados de tráfego em tempo real são exemplos da utilidade adicional disponível com o A-GLONASS e dependem fortemente de torres de celular em sua operação para rastrear rapidamente a localização com precisão.
O que torna o GLONASS e o GPS GNSS diferentes?
A rede GPS dos EUA utiliza 31 satélites, enquanto o GLONASS possui 24. O sistema GPS dos EUA é ligeiramente mais preciso que o GLONASS e opera em uma frequência mais baixa. Isso significa que o GPS fornece uma rede mais forte aos usuários e não tem grandes concessões ao GLONASS. Devido à maior força da rede, o GLONASS geralmente é usado como backup para o GPS quando os sinais são perdidos.