Primeiro, vamos definir o que é GPS:

Trata-se de um sistema de navegação via satélite. GPS é a sigla de Global Positioning System. São satélites que estão em órbita ao redor da terra, através de uma rede, em formação precisa, numa altitude aproximada 21.000 Km. Transmitem informações de tempo e distância continuamente. A freqüência que o receptor de GPS opera é de 1.575 Mhz. Receptores de satélite de navegação, que comumente conhecemos como GPS, usam estas informações para calcular uma localização exata por triangulação. Como sabemos, todo ponto na Terra é identificado por dois conjuntos de números chamados coordenadas. Estas coordenadas representam o ponto exato onde uma linha horizontal conhecida como latitude, cruza uma linha vertical conhecida como longitude. O receptor de GPS localiza pelo menos três satélites e usa as informações recebidas para determinar as coordenadas Geográficas no receptor de GPS.

Comparando o tempo em que os sinais foram transmitidos dos satélites e o tempo que eles foram registrados, o receptor de GPS calcula a distância de cada satélite, sendo no mínimo computado a distância de três ou mais satélites, que resultará na sua posição na superfície da terra. Com estas distancias medidas, o receptor também poderá calcular velocidade e poderá calcular o tempo de viagem, distancia, altitude, dentre outros feitos.

O receptor de GPS pode exibir sua posição nos seguintes formatos:

• Latitude e Longitude

• UTM - Universal Transverse Mercator

• MG - Military Grid

• ou simplesmente, como um ponto em um mapa eletrônico. Muitos receptores de GPS interagem com dados de cartografia internos (programados) e faz da navegação por satélite uma ferramenta fácil.

Linha de visada dos satélites de GPS:

Isto significa que três satélites, no mínimo, devem estar no campo de visão do receptor de GPS (que ele possa enxergar) para o correto calculo da latitude e longitude da localidade. Um quarto satélite também deve estar dentro de linha de visada, para que seja possível calcular a altitude. Em média, oito satélites estão continuamente na linha de visada, em qualquer posição na Terra. Quanto mais satélites forem enxergados, mais preciso será o posicionamento! É importante ressaltar que, embora os sinais emitidos pelos satélites de navegação atravessem nuvens, vidro, plástico e outros materiais de baixa densidade (leves), os receptores de GPS não trabalharão ocultos (sem linha de visada) ou debaixo d'água.

Precisão:

A precisão de um receptor de GPS, em média, é de 15 metros. De acordo com a sofisticação do receptor de GPS, empregam-se várias tecnologias para aumentar a precisão do receptor. Um modelo profissional, sofisticado, pode ter a precisão de 3 metros ou melhor, sendo obtido através do uso de sinais de correção de satélites de navegação. Nos Estados Unidos, é admitida uma precisão de 3 metros, através de correções obtidas em pontos fixos, conhecidos como WAAS (Sistema de Aumento da Área de Abrangência). Na Europa, um sistema semelhante provê a mesma precisão denominado EGNOS. Na Ásia, o sistema de correção é provido pela MSAS. Outras metodologias para aumentar a precisão da navegação em satélites de GPS, incluem o uso de DGP; estações de revezamento de solo, fixadas em posições conhecidas, que transmitem sinais de navegação de satélites já corrigidos. Vários métodos e aplicações de DGPS podem aumentar a precisão da navegação através de GPS, de alguns metros para alguns milímetros. Usando DGPS é necessária a utilização de equipamentos sofisticados. Outro sistema de precisão é o RTK. Este é um receptor capaz de transmitir um sinal com fase-corrigida, de uma posição conhecida, para um ou mais receptores.
Vários erros de posicionamento podem acontecer e podem limitar precisão para a faixa de 15 a 25 metros.
A figura abaixo corresponde a um modelo de antena de GPS, normalmente utilizada nos veículos. Na foto, a antena está sem o seu gabinete (cover), que costuma ser de plástico e possui uma base magnética para aderir ao veículo:

Abaixo, um diagrama com a órbita de satélites de GPS:

A rede de satélites de baixa órbita Orbcomm® é formada por:

A constelação é formada por 42 satélites de baixa órbita, controlados pelo centro de controle da Orbcomm®. Existem 4 planos orbitais principais, denominados de A, B, C e D, cada um com 8 satélites, separados uniformemente entre si, dentro da órbita. Três dos planos principais, tem inclinação de 45° em referencia a linha do equador e uma separação angular de 120° entre eles e um quarto plano equatorial, com inclinação de 0°. Quatro satélites adicionais em um dos planos suplementares, denominados F e G, com inclinação de 70° e 80° respectivamente, são utilizados para cobrir zonas de alta latitude. Esses satélites estão cerca de 830 Km de altitude, por isso é denominado de baixa órbita. Já os satélites equatoriais, estão um pouco mais altos, a 975 Km de altitude.Os sinais são transmitidos para os satélites na faixa de 148 a 150 Mhz e recebidos pelo receptor entre 137 a 138 Mhz.