GPS: simulador interativo de satélites e posição

O que o modelo mostra

Abra um aplicativo de mapas no celular e aparece um ponto azul, normalmente a poucos metros de onde você está. O celular não perguntou a ninguém onde estava. Ele ouviu alguns satélites que passam a cerca de 20.200 km de altura, cronometrou os sinais deles e calculou a posição sozinho. Esta exposição acompanha essa conta passo a passo.

A Terra fica no centro e parada, então os seis planos orbitais giram devagar em volta dela, uma vez por dia sideral. Os satélites ocupam as 24 posições de referência publicadas no Padrão de Desempenho do Serviço de Posicionamento Padrão do GPS (2020) e se movem da posição que tinham na época de referência da tabela até o momento atual. As distâncias no espaço estão em escala real: o raio da órbita é 4,17 vezes o raio da Terra, como no céu. Os modelos dos satélites, o celular e o quarteirão são desenhados muito maiores que o real, senão seriam invisíveis.

Quem faz a medição é um celular na prefeitura de Seul. O painel de leituras no canto superior esquerdo mostra quantos satélites ele usa, quanto tempo o primeiro sinal levou para chegar, a distância que isso dá, o erro do relógio do celular conforme o algoritmo o encontra, o ajuste de relatividade, o PDOP (um número que descreve a geometria dos satélites, explicado mais abaixo) e o erro final de posição. A pequena tela de celular no canto inferior direito marca o local real com uma cruz e a posição calculada com um ponto azul; a escala muda de 40 m para milhares de quilômetros conforme o erro cresce.

Na aba "Controles" você pode escolher de um a oito satélites, ajustar o erro do relógio do celular de 0 a 1.000 microssegundos, desligar a correção relativística, colocar o celular numa rua entre prédios altos e obrigá-lo a usar satélites agrupados no céu. O guia passa pelos mesmos controles, em ordem.

Transformar tempo em distância

Cada satélite GPS leva relógios atômicos e transmite, sem parar, a hora a bordo e onde o satélite está. As ondas de rádio viajam à velocidade da luz, 299.792.458 m/s. Então, se o celular sabe quando um sinal saiu e percebe quando ele chegou, a diferença vezes a velocidade da luz é a distância até o satélite.

Os números são pequenos. De um satélite bem acima da cabeça, a 20.189 km do chão neste modelo, o sinal leva 67,3 milésimos de segundo. De um satélite no horizonte, a 25.780 km, leva 86,0 ms. Um deslize de um microssegundo (um milionésimo de segundo) equivale a 299,8 m de distância, e um deslize de um nanossegundo, a 30 cm. É por isso que no GPS os relógios importam mais do que qualquer outra coisa, e por isso os satélites levam relógios atômicos.

O painel mostra o tempo de viagem do primeiro satélite em uso, que é sempre o mais alto no céu, e a distância que resulta dele.

Uma esfera, depois um círculo, depois dois pontos

Uma distância sozinha diz muito pouco. O celular está a 21.000 km de um satélite, mas em que direção? Qualquer ponto a essa distância serve, e juntos eles formam uma esfera em volta do satélite. É a casca azul do segundo passo do guia. Ela é enorme: o raio é próximo do raio da órbita, então a esfera engole a Terra e passa pelo celular.

Um segundo satélite dá uma segunda esfera. Duas esferas que se sobrepõem se encontram num círculo, desenhado em branco. O celular está em algum ponto desse círculo, que tem milhares de quilômetros de diâmetro e atravessa a Terra em dois lugares.

Uma terceira esfera corta o círculo em dois pontos. Isso é trilateração, a mesma ideia que um agrimensor usa com uma trena, só que com três distâncias em três dimensões. Um dos dois pontos fica perto da superfície da Terra. O outro fica longe, no espaço; no modelo, ele está a cerca de 27.600 km do celular e uns 26.900 km acima do chão. Um receptor em terra simplesmente o descarta. O modelo mostra os dois: a bola laranja é a que um celular manteria, e a cinza é a outra resposta.

Por que o celular precisa de um quarto satélite

Três satélites bastariam se o relógio do celular fosse tão bom quanto os dos satélites. Não é. Um celular marca o tempo com um pequeno cristal de quartzo, e ninguém o acerta no nanossegundo. Se o relógio do celular estiver 100 µs adiantado, todo sinal parece ter levado 100 µs a mais, e toda distância sai 30 km longa demais. As três esferas ainda se encontram, mas no lugar errado.

O quarto passo do guia mostra o resultado. Com um erro de relógio de 100 µs e três satélites, o ponto cai a dezenas de quilômetros do local real; no momento verificado para esta página (03:00 UTC de 17 de outubro de 2026), o erro é de 28,9 km. Um erro de 1 µs ainda custa 288 m.

A saída é tratar o erro do relógio como mais uma incógnita. A posição precisa de três números (x, y e z), e o erro do relógio é o quarto, então o celular precisa de quatro distâncias e, portanto, de quatro satélites. O truque é que o erro do relógio é o mesmo para todos eles, porque todos são cronometrados pelo único relógio do celular. Um relógio errado faz as quatro esferas não se encontrarem, e só existe um ajuste de relógio em que elas se encontram num único ponto. Encontrar esse ajuste acerta o relógio e a posição ao mesmo tempo. As distâncias que ainda contêm o erro desconhecido do relógio se chamam pseudodistâncias.

É também por isso que um receptor GPS funciona como um relógio muito bom. Assim que tem uma posição, ele conhece a hora GPS com erro de uma fração de microssegundo, e é para isso que as redes de telefonia e as redes elétricas o usam.

Como o celular resolve as equações

As quatro equações não são retas, então não existe uma fórmula simples de onde ler a resposta. O receptor chuta, confere e corrige. O modelo usa o método padrão, os mínimos quadrados iterativos (Gauss–Newton):

1. Começar de um palpite. O modelo começa na superfície da Terra, embaixo do meio dos satélites em uso, com o erro do relógio em zero.
2. Para cada satélite, calcular a distância que o palpite prevê e comparar com a pseudodistância medida.
3. Calcular como as distâncias previstas mudariam se o palpite andasse um pouco em x, y ou z, ou se o relógio mudasse um pouco. São os vetores unitários na direção de cada satélite, mais um 1 para o relógio.
4. Achar o pequeno deslocamento que melhor elimina as diferenças, aplicá-lo e repetir.

Cada rodada reduz o erro muitas vezes. Com distâncias exatas e um erro de relógio de 100 µs, o algoritmo do modelo chega a menos de um milímetro em no máximo seis rodadas, em todos os momentos testados ao longo de um dia, e o erro do relógio sai como 100,00 µs. Com cinco a oito satélites há mais equações que incógnitas, e os mínimos quadrados escolhem o ponto que melhor se ajusta a todas. É por isso que mais satélites ajudam mesmo quando quatro bastam. Os mesmos passos também foram calculados à mão e dão os mesmos números.

Em órbita os relógios adiantam: 38,6 µs por dia

A relatividade entra pelos relógios dos satélites. Dois efeitos puxam em sentidos opostos. Um relógio mais fundo num poço gravitacional anda mais devagar, então um relógio de satélite a 20.200 km de altura, onde a gravidade é mais fraca, anda mais rápido que um no chão: 45,7 µs por dia mais rápido, pelo raio da órbita e pela massa da Terra. Um relógio em movimento anda mais devagar, e a 3,87 km/s isso tira 7,2 µs por dia. O saldo é um adiantamento de cerca de 38,5 µs por dia.

A especificação de interface do GPS, IS-GPS-200, fixa o desvio de frequência do relógio do satélite em −4,4647 × 10⁻¹⁰, o que dá 38,6 µs por dia. A referência de 10,23 MHz dos satélites é ajustada para 10,2299999954326 MHz, de modo que, vista do chão, marque 10,23 MHz. Multiplicados pela velocidade da luz, 38,6 µs por dia equivalem a 11,6 km de distância por dia.

Desligue "Correção relativística" e o modelo deixa cada relógio de satélite ganhar 38,6 µs por dia desde o último acerto. O modelo acerta o relógio de cada satélite uma vez por dia, cada um numa hora diferente, então a qualquer momento os relógios discordam entre si em até 38,6 µs. Um erro comum a todos seria absorvido pela quarta incógnita, mas relógios que discordam entre si não podem ser corrigidos assim, e o ponto se desvia quilômetros. No momento verificado, o erro com oito satélites é de 2,7 km. As notas de aula de Richard Pogge, da Universidade Estadual de Ohio, dizem isso sem rodeios: sem as correções relativísticas, uma posição estaria errada em menos de dois minutos, e o erro cresceria cerca de 10 km por dia.

Prédios, reflexos e geometria dos satélites

Sob céu aberto, um celular vai bem. O GPS.gov indica uma precisão típica de smartphone de 4,9 m (16 ft) de raio em área aberta. O sinal vindo do espaço é melhor que isso: o governo se compromete com um erro médio global de distância do usuário de no máximo 2,0 m em 95% do tempo, e o valor medido em 20 de abril de 2021 foi de 0,643 m. O resto do erro vem do ar, do receptor e do entorno.

As cidades são o caso difícil. Ligue "Rua entre prédios altos" e o celular fica numa rua norte-sul de 24 m de largura, entre prédios de 30 a 50 m. Os satélites baixos a leste ou a oeste ficam escondidos atrás dos telhados. Alguns ainda chegam ao celular refletidos numa parede, e o celular não consegue distinguir um sinal refletido de um direto. A reflexão alonga o caminho, então aquela distância sai dezenas de metros longa demais. Isso é o multipercurso, e é a razão de o ponto no mapa pular de um lado para o outro entre torres de escritórios. No momento verificado, o erro com oito satélites cresce de 1,4 m para 24 m.

A geometria também importa. Se os satélites em uso estiverem todos na mesma parte do céu, suas esferas se cruzam em ângulos rasos, e um pequeno erro em qualquer distância move o ponto de cruzamento para muito longe. O número que mede isso é a diluição da precisão. O PDOP (DOP de posição) multiplica o erro de distância para dar o erro de posição. Quatro satélites bem espalhados dão um PDOP entre 2 e 3, mais ou menos; ligue "Satélites agrupados" e quatro satélites próximos uns dos outros podem dar 7 ou 12. O Padrão de Desempenho promete um PDOP de 6 ou menos, com ângulo de máscara de 5°, em pelo menos 98% do mundo.

De quatro distâncias a um ponto no mapa

Antes de o ponto aparecer, o celular faz mais do que o modelo mostra. Primeiro ele precisa achar o sinal de cada satélite, que é mais fraco que o ruído de rádio ao redor e chega com a frequência deslocada pelo movimento do satélite, e depois ler os dados de órbita que cada satélite transmite. Esses dados chegam a apenas 50 bits por segundo, então um receptor que começa do zero precisa esperar por eles. Normalmente o celular recebe ajuda da rede móvel, que entrega os dados de órbita e uma hora aproximada, e a primeira posição vem bem mais cedo.

A posição sai como x, y e z num referencial centrado na Terra, que o celular converte em latitude, longitude e altitude e passa ao aplicativo de mapas. O mapa desenha o ponto e um círculo claro em volta dele, a estimativa do próprio aplicativo de quanto o ponto pode estar errado. A tela de celular do modelo desenha esse círculo a partir do HDOP vezes 2,5 m. Muitos celulares também combinam Wi-Fi, antenas de telefonia e sensores de movimento, e é por isso que o ponto continua andando dentro de um túnel.

Por trás de tudo isso está o segmento de controle: uma estação de controle principal na Base da Força Espacial de Schriever, no Colorado, uma estação de controle principal alternativa, 11 antenas de comando e controle e 16 estações de monitoramento. As estações de monitoramento acompanham os satélites, e a estação de controle principal calcula as órbitas e os erros de relógio deles e envia correções, para que as posições e as horas que os satélites transmitem continuem certas.

Breve história

O programa começou em 1973 como um projeto conjunto civil e militar, reunindo trabalhos anteriores de navegação dos Estados Unidos, como TRANSIT e TIMATION. O primeiro satélite Navstar subiu em 1978, e o sistema de 24 satélites entrou em plena operação em 1993. Até maio de 2000, o sinal público era piorado de propósito por um recurso chamado disponibilidade seletiva; o presidente Clinton mandou desligá-lo em 1º de maio de 2000, e os Estados Unidos declararam que não vão usá-lo de novo. Em junho de 2011 a constelação foi ampliada para funcionar como 27 posições, e a Força Espacial mantém cerca de 31 satélites em serviço.

O que o modelo deixa de fora

As órbitas são círculos colocados nas posições nominais, não os satélites reais de hoje, e são 24 onde a Força Espacial opera 31. A Terra é uma esfera, e não o elipsoide WGS 84. O sinal é tratado como se chegasse no mesmo instante em que sai, sem a rotação da Terra durante a viagem de 70 ms (a correção de Sagnac). Os erros de distância sob céu aberto são um substituto suave de um ou dois metros por satélite, ao qual o interruptor da ionosfera acrescenta um atraso simples de uma camada com gradiente suposto; a troposfera fica de fora. O caso sem relatividade supõe acertos diários dos relógios em horas escalonadas; os satélites reais também têm um pequeno termo relativístico periódico vindo de suas órbitas levemente elípticas, que os receptores corrigem com uma fórmula da IS-GPS-200.

Um cálculo de tempo para conferir

Considere um tempo de propagação arredondado de propósito para 67 ms. Antes de multiplicar, converta para segundos: 0,067 s × 299.792.458 m/s = 20.086.094,686 m, cerca de 20.086 km. Essa é a distância percorrida pelo sinal, não a altitude do satélite. Na mesma altitude, um satélite afastado do zênite tem um caminho inclinado mais longo até o receptor do que um situado diretamente acima dele. Portanto, o exemplo arredondado não precisa coincidir com o primeiro satélite do painel. Para reproduzir a distância dele, use o tempo que ele mostra.

Agora considere um erro de atraso de 1 ns. Multiplicar 0,000000001 s pela mesma velocidade resulta em 0,299792458 m, aproximadamente 30 cm. Esse é um erro de distância antes de o receptor combinar as medidas, não uma garantia de que a posição no mapa se deslocará exatamente 30 cm. A geometria dos satélites e a solução do relógio determinam como os erros individuais se transformam em erros horizontais ou de altura. A mesma distinção vale quando uma parede alonga o percurso.

A explicação da Universidade Estadual de Ohio arredonda os efeitos relativísticos diários para −7 µs pelo movimento e +45 µs pela gravidade mais fraca. A soma é +38 µs por dia. Multiplicar 0,000038 s pela velocidade da luz dá 11.392,113404 m, aproximadamente 11,4 km de deriva diária na distância. Essa é a ordem de grandeza do erro de cerca de 10 km por dia frequentemente citado. Esses valores didáticos arredondados não substituem o ajuste mais preciso do modelo. Um desvio comum a todos os satélites também não causa automaticamente esse erro de posição: o receptor pode absorver um desvio comum no relógio. Diferenças entre os relógios dos satélites impedem esse cancelamento simples.

Por que a geometria multiplica o erro

Imagine desenhar dois círculos no papel para encontrar uma posição a partir das distâncias a duas referências. Quando o ângulo de cruzamento é grande, mover um círculo um pouco desloca pouco a interseção. Quando quase se tocam, a mesma mudança de distância pode deslocá-la muito. O receptor enfrenta a versão espacial desse problema, com superfícies de distância e uma incógnita adicional de relógio. DOP descreve essa sensibilidade pelas direções dos satélites, não pela intensidade dos sinais.

Como exemplo, suponha erros de distância independentes com o mesmo desvio padrão de 2 m. Com PDOP 2, a incerteza espacial combinada é aproximadamente 4 m; com PDOP 6, chega a 12 m. São hipóteses para explicar a multiplicação, não garantias de desempenho medido. PDOP não tem unidade. HDOP trata das coordenadas horizontais, enquanto VDOP trata da vertical. O telefone pode ter boa posição horizontal, mas altura menos certa, pois os satélites disponíveis estão acima dele, em vez de distribuídos igualmente em todas as direções.

Adicionar um satélite costuma ajudar, mas apenas contá-los não revela o resultado. Outro satélite próximo dos já usados fornece menos informação direcional independente do que um em uma região vazia do céu. Por outro lado, um satélite muito baixo pode melhorar os ângulos e sofrer mais atraso atmosférico ou reflexos. Receptores reais podem atribuir pesos ou rejeitar observações, em vez de confiar igualmente em todas as distâncias. O controle de agrupamento isola o efeito da geometria; não implementa todas as regras de seleção de um receptor comercial. Compare PDOP e erro de posição separadamente, pois um fator geométrico não é um erro medido em metros.

Como um sinal refletido altera a resposta

Suponha que o caminho refletido seja 30 m mais longo que o direto. Dividir pela velocidade da luz dá um atraso extra de cerca de 100 ns. O receptor pode interpretar essa chegada tardia como maior distância ao satélite. É uma diferença ilustrativa de percurso, não uma penalidade fixa de todo prédio. O comprimento depende das posições da parede, do satélite e da antena. Uma reflexão próxima e a recepção exclusiva por um longo desvio são problemas distintos, embora ambos sejam comuns em ruas com prédios altos.

Se o sinal direto e uma cópia refletida chegam à antena, a combinação pode distorcer a estimativa do instante de chegada. Se o direto é totalmente bloqueado, o receptor pode acompanhar um caminho indireto. Esperar mais não elimina necessariamente esses vieses. A média reduz certos ruídos variáveis, mas não recupera um caminho direto ausente. Projeto da antena, processamento e observações em várias frequências podem ajudar, sem garantir posição precisa atrás de qualquer obstáculo.

A atmosfera causa outro tipo de atraso. A ionosfera contém elétrons livres, então seu efeito depende da frequência; comparar frequências permite estimar boa parte dessa contribuição. A atmosfera inferior neutra também atrasa o sinal e precisa de tratamento separado. Nenhum desses atrasos é relatividade ou erro do relógio receptor. GPS.gov cita atmosfera, bloqueios, geometria e qualidade do receptor como motivos para a precisão do usuário diferir da precisão do sinal transmitido. A opção de rua é um experimento simplificado de bloqueio e reflexão, não uma ferramenta de previsão meteorológica ou ionosférica. Os metros acrescentados não representam um orçamento universal de erro atmosférico.

Como receptores topográficos chegam a centímetros

A mensagem de navegação fornece tempo e órbita, mas a onda também tem uma portadora repetitiva. Um receptor topográfico mede suas mudanças de fase com muito mais resolução que a distância comum baseada no código. O problema é que a onda repetida não identifica qual ciclo inteiro chegou à antena. É preciso resolver esse número inteiro desconhecido para que a medida fina sustente uma posição precisa e confiável. Ler um padrão repetido com detalhe não equivale a conhecer uma distância absoluta.

O posicionamento cinemático em tempo real, RTK, combina observações de fase da portadora com correções de uma estação de referência ou rede. Uma estação de posição conhecida observa muitos dos mesmos erros de satélite que o receptor móvel. A comparação elimina grande parte do erro compartilhado. A conexão de correções pode usar rádio local ou internet e é separada da transmissão de navegação por satélite. Um equipamento móvel enviar dados a um serviço de correção não prova que todo telefone envie sua posição aos satélites GPS.

GPS.gov afirma que sistemas de aumento e receptores avançados permitem posicionamento em tempo real de poucos centímetros. Isso não significa que qualquer telefone consiga essa precisão esperando mais satélites. Importam o acompanhamento da portadora, antena adequada, referências utilizáveis e ambiguidades resolvidas. Árvores, paredes, perda da conexão de correção ou interrupção do acompanhamento podem devolver um receptor preciso a uma solução menos certa. Por isso um relatório topográfico registra o estado da solução e verificações de qualidade, não apenas casas decimais da latitude. Esta exposição resolve pseudodistâncias simplificadas, sem estação de referência nem solução de ambiguidades da portadora. O ponto azul demonstra a posição comum, não uma precisão RTK.

Quatro sistemas globais e dois regionais

O GPS não está sozinho no céu. O GLONASS russo, o Galileo da União Europeia e o BeiDou chinês também cobrem toda a Terra, enquanto o QZSS japonês atende ao leste da Ásia e à Oceania. A Coreia está construindo seu sistema regional, o KPS. Na aba "Controles", você pode adicionar cada um ao céu sobre Seul e ver quantos satélites o celular poderia usar.

As altitudes diferem porque cada operador escolheu um padrão de repetição. Um satélite GPS dá duas voltas por dia sideral, repetindo sua trajetória no solo a cada dia. O GLONASS fica um pouco mais baixo e completa uma volta em 11 h 15 min 44 s; seu Centro de Informação e Análise observa que esse período mantém as órbitas estáveis sem impulsos de correção. O Galileo é o mais alto dos quatro e leva cerca de 14 horas por órbita. O BeiDou mistura três tipos: órbitas médias como as dos demais e satélites na altitude geoestacionária. Três deles ficam sobre o equador, e três percorrem órbitas geossíncronas inclinadas que traçam um oito sobre a Ásia.

O QZSS aproveita ainda mais a inclinação. Suas órbitas quase zenitais se inclinam cerca de 41° e são levemente elípticas (excentricidade de 0,075), com a ponta mais distante sobre o hemisfério norte. Assim o satélite desacelera sobre o Japão e passa horas alto no céu: visto de perto de Tóquio, um fica oito horas acima de 70° de elevação. Três se revezam, de modo que quase sempre há um perto do zênite, algo importante numa rua entre prédios altos. Na exposição, você pode ligar QZSS e ver um de seus satélites ultrapassar 60° também na vista do céu de Seul.

Mais sistemas não mudam o princípio da posição. Cada sistema mantém sua própria escala de tempo, então o receptor que os combina resolve um deslocamento de relógio adicional por sistema. A comparação do modelo faz o mesmo: GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou e QZSS juntos usam cinco incógnitas de relógio. Mesmo assim, os satélites extras ajudam. Em um instante de exemplo sobre Seul, o modelo contou 8 satélites GPS com PDOP perto de 2 e 45 dos cinco sistemas com PDOP abaixo de 0,8. O modelo posiciona cada satélite na órbita com uma fase inicial suposta; essas contagens mostram a geometria do céu, não as posições reais de hoje.

O KPS ainda é um plano. A Administração Aeroespacial da Coreia assinou em setembro de 2025 um contrato para lançar o primeiro satélite em setembro de 2029. São previstos oito até 2035: cinco em órbitas geossíncronas inclinadas e três geoestacionários. As posições orbitais não foram publicadas, por isso a exposição lista o KPS na tabela, mas não o desenha.

Separar as fontes de erro

O painel "Fontes de erro" liga e desliga as causas principais e desenha uma barra para cada causa isolada, com os satélites usados pelo celular naquele instante. A escala é logarítmica porque os erros vão de dezenas de centímetros a dezenas de quilômetros.

A ionosfera é a camada superior da atmosfera onde a luz solar separa gases em íons e elétrons livres. Esses elétrons atrasam o código do sinal em 40,3 × TEC / f² metros. TEC é o número de elétrons numa coluna de um metro quadrado de seção ao longo do caminho, e f é a frequência. Uma unidade TEC equivale a 10¹⁶ elétrons por metro quadrado e atrasa o GPS L1 (1.575,42 MHz) em 0,162 m e o L5, de frequência menor (1.176,45 MHz), em 0,291 m. O sinal de um satélite baixo atravessa a camada na diagonal e acumula mais atraso. Se todos fossem atrasados igualmente, o receptor interpretaria o atraso como deslocamento do relógio. O modelo supõe por isso um aumento de 4% por grau de latitude rumo ao equador, para que parte do atraso permaneça na posição.

Como o atraso depende da frequência, um receptor de duas frequências pode medi-lo. A combinação livre da ionosfera de L1 e L5 cancela o atraso de primeira ordem, mas multiplica o próprio ruído do receptor por cerca de 2,6. Por isso ligar a segunda frequência pode aumentar um pouco o erro numa ionosfera calma e reduzi-lo muito quando ela está perturbada. O Centro de Previsão do Clima Espacial da NOAA descreve a mesma troca: receptores de uma frequência chegam a cerca de um metro em condições calmas; uma forte tempestade geomagnética pode levar o erro a dezenas de metros, e os de duas frequências removem a maior parte.

A disponibilidade seletiva era um erro deliberado. Até maio de 2000, os satélites faziam seus relógios oscilar para que leituras civis pudessem errar até 100 m. Segundo GPS.gov, a precisão civil melhorou cerca de dez vezes no dia da desativação, e os satélites GPS III são construídos sem essa função. O modelo usa uma oscilação lenta de cerca de 30 m por satélite, escolhida para gerar erros da ordem descrita por GPS.gov. Não é o padrão real de variação, que nunca foi publicado.

Os outros interruptores repetem experiências do guia: reflexos entre prédios, satélites agrupados num setor do céu e uma posição com três satélites que confia no relógio do celular. Lado a lado, as barras mostram as escalas. Ruído do receptor e ionosfera são metros; reflexos e disponibilidade seletiva, dezenas de metros; um erro de relógio com só três satélites, quilômetros.

Falhas, interferências e tempestades

A navegação por satélite também falha como sistema. Em 12 de julho de 2019, uma falha na infraestrutura terrestre do Galileo interrompeu os serviços de navegação e tempo de todos os satélites. O Centro Europeu de Serviços GNSS anunciou a falha às 01:50 UTC e a recuperação em 17 de julho. A função de busca e salvamento continuou operando durante todo o período. O GLONASS russo caiu para sete satélites em 2002 após os cortes de financiamento nos anos 1990, insuficientes até para o território russo, antes de ser reconstruído por um programa federal.

A interferência de rádio é uma preocupação constante. GPS.gov cita emissões em faixas vizinhas, interferência intencional ou acidental e o clima espacial. Nos Estados Unidos, usar bloqueadores é ilegal e a Comissão Federal de Comunicações atua contra sua venda. A aumentação terrestre também mudou: o serviço nacional de GPS diferencial dos Estados Unidos terminou em 30 de junho de 2020, porque o fim definitivo da disponibilidade seletiva e os novos GPS III o tornaram desnecessário para a maioria dos usuários. Redes de referência agora fazem o trabalho preciso. A rede de estações contínuas da NOAA publica dados gratuitos que permitem a topógrafos chegar a poucos centímetros após processamento, e o QZSS transmite correções centimétricas do céu.

O catálogo da aba "Controles" reúne 36 eventos e usos da navegação por satélite, do primeiro satélite soviético de 1967 ao KPS planejado, cada um com a página do órgão de origem. Entradas com botão mudam o modelo: uma de sistema o adiciona ao céu, a de 2000 liga a disponibilidade seletiva e a de tempestades aumenta a ionosfera.

Comparar ajustes na tela

Ative a correção relativística e desative a rua e o agrupamento. Escolha quatro satélites e altere apenas o erro do relógio do telefone. O indicador do relógio receptor deve recuperar o desvio introduzido, enquanto a posição fica muito mais perto da cruz real do que uma distância sem correção sugeriria. Volte a três satélites e repita. A equação de relógio ausente explica o deslocamento maior; não é uma falha da conta com a velocidade da luz.

Restaure quatro satélites antes de testar o agrupamento. Anote PDOP e erro de posição e desligue o agrupamento sem alterar o resto. Por fim, ative a rua e compare. Isso separa qualidade da medida e geometria até onde permitem os controles simplificados. Não é um levantamento controlado em campo: os satélites continuam se movendo, então leituras muito afastadas no tempo podem diferir. Registre a hora para repetir uma observação. O mapa pequeno também muda de escala; compare o valor numérico antes de concluir que uma separação visual menor significa erro menor.