Sistema de posicionamento global
O sistema de posicionamento global, ou GPS, do inglês Global Positioning System, é um sistema de navegação hiperbólica por satélite pertencente à Força Espacial dos Estados Unidos e operado pela Mission Delta 31. É um dos sistemas globais de navegação por satélite, conhecidos pela sigla GNSS, que fornecem localização geográfica e informações de tempo a um receptor em qualquer ponto da Terra ou próximo a ela onde a qualidade do sinal permita. O usuário não precisa transmitir dados, e o sistema funciona independentemente da recepção de telefonia ou internet, embora essas tecnologias possam ampliar a utilidade das informações de posicionamento. O GPS fornece recursos essenciais de posicionamento a usuários militares e civis e a empresas no mundo inteiro. Criado, controlado e mantido pelo governo dos Estados Unidos, está disponível gratuitamente a qualquer pessoa com um receptor GPS.
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O projeto GPS foi iniciado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos em 1973. O protótipo do satélite foi lançado em 1978, e a constelação completa de 24 satélites entrou em operação em 1993. Depois que o voo Korean Air Lines 007 foi abatido ao entrar por engano no espaço aéreo soviético, o presidente Ronald Reagan determinou que o GPS fosse disponibilizado para uso civil a partir de 1988. Inicialmente, porém, a precisão média para usuários civis ficou limitada a 100 metros pela disponibilidade seletiva, ou SA. Esse recurso introduzia deliberadamente um erro nos dados do GPS, que os receptores militares podiam corrigir. Com o aumento do uso civil, cresceu a pressão para eliminar esse erro. A SA foi desativada temporariamente durante a Guerra do Golfo, pois a falta de receptores militares levou muitos soldados norte-americanos a usar aparelhos civis enviados de casa. Na década de 1990, sistemas de GPS diferencial da Guarda Costeira dos Estados Unidos, da Administração Federal de Aviação e de órgãos semelhantes em outros países passaram a transmitir correções locais. Elas reduziam a degradação causada pela SA e os efeitos atmosféricos, que os receptores militares também corrigiam. As Forças Armadas dos Estados Unidos haviam desenvolvido formas de bloquear o sinal localmente, o que tornou desnecessária a possibilidade de degradar o sistema no mundo inteiro. Em 1 de maio de 2000, o presidente Bill Clinton determinou a desativação da disponibilidade seletiva. Em 2007, o governo norte-americano anunciou que a geração seguinte de satélites GPS não teria esse recurso.
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O projeto GPS começou nos Estados Unidos em 1973 para superar as limitações dos sistemas de navegação anteriores. Reuniu ideias de seus antecessores, entre elas estudos sigilosos de engenharia da década de 1960. O Departamento de Defesa desenvolveu o sistema para as Forças Armadas dos Estados Unidos, com uma configuração inicial de 24 satélites. A constelação foi completada em 1993, e o uso civil havia sido permitido na década de 1980. Sua invenção é atribuída a Roger L. Easton, do Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos, Ivan Getting, da The Aerospace Corporation, e Bradford Parkinson, do Applied Physics Laboratory. Gladys West, da Divisão de Ciências Balísticas do Campo de Provas Naval de Dahlgren, trabalhou na criação de um modelo geodésico matemático da Terra. Esse trabalho permitiu desenvolver técnicas computacionais para determinar a posição dos satélites com a precisão necessária ao GPS.
Antecessores
Quando a União Soviética lançou seu primeiro satélite artificial, o Sputnik-1, em 1957, os físicos norte-americanos William Guier e George Weiffenbach monitoraram suas transmissões de rádio no Applied Physics Laboratory, ou APL, da Universidade Johns Hopkins. Em poucas horas, perceberam que o efeito Doppler permitia determinar a posição do satélite em sua órbita. O diretor do APL lhes deu acesso ao computador UNIVAC I do laboratório para fazer os cálculos necessários. No início do ano seguinte, Frank McClure, vice-diretor do APL, pediu a Guier e Weiffenbach que investigassem o problema inverso, determinar a posição do usuário a partir da posição conhecida do satélite. A Marinha desenvolvia o míssil Polaris, lançado de submarinos, cujo emprego exigia conhecer a posição da embarcação. Esse trabalho levou ao desenvolvimento do sistema TRANSIT pelo APL. Em 1959, a ARPA, que passou a se chamar DARPA em 1972, também participou do projeto.
Desenvolvimento
Os projetos desenvolvidos em paralelo na década de 1960 permitiram reunir as melhores tecnologias do 621B, Transit, Timation e SECOR em um programa conjunto das forças militares. Era necessário corrigir erros na posição orbital dos satélites, causados, entre outros fatores, por variações do campo gravitacional e pela refração dos sinais de radar. Entre 1970 e 1973, uma equipe da divisão aeroespacial da Pan Am na Flórida, chefiada por Harold L. Jury, empregou assimilação de dados em tempo real e estimação recursiva para reduzir os erros sistemáticos e residuais a níveis compatíveis com uma navegação precisa. No fim de semana do Dia do Trabalho de 1973, cerca de doze oficiais reunidos no Pentágono discutiram a criação do Defense Navigation Satellite System, ou DNSS. Dessa reunião nasceu a combinação de tecnologias que se tornou o GPS. Ainda em 1973, o programa recebeu o nome Navstar. A palavra não era uma sigla e foi escolhida simplesmente por sua sonoridade. Como Navstar designava cada satélite, a exemplo dos nomes Transit e Timation, a constelação recebeu a denominação Navstar-GPS. Cientistas como Hugo FrueHauf, Bradford Parkinson, James Spilker e Richard Schwartz desenvolveram os equipamentos necessários, entre eles um relógio atômico miniaturizado para a medição do tempo. Dez satélites protótipos Block I foram lançados entre 1978 e 1985. Outro foi destruído em uma falha de lançamento.
Cronologia e modernização
Em 1972, a instalação central de testes de orientação inercial da Força Aérea, na Base Aérea de Holloman, realizou ensaios de voo de quatro receptores GPS protótipos em uma configuração em Y sobre o Campo de Teste de Mísseis de White Sands, usando pseudossatélites terrestres. O primeiro satélite experimental GPS Block I foi lançado em 1978. Em 1983, após interceptadores soviéticos abaterem o avião civil do voo KAL 007, que havia entrado em espaço aéreo proibido por erros de navegação, matando as 269 pessoas a bordo, Ronald Reagan anunciou que o GPS seria disponibilizado para uso civil quando estivesse concluído. Já em 1979, porém, era público que o código de aquisição grosseira, ou C/A, estaria disponível aos usuários civis. Até 1985, mais dez satélites experimentais Block I haviam sido lançados para validar o conceito.
Prêmios
Em 10 de fevereiro de 1993, a National Aeronautic Association escolheu a equipe do GPS para receber o Troféu Robert J. Collier de 1992, a principal premiação da aviação norte-americana. A equipe reunia pesquisadores do Laboratório de Pesquisa Naval, da Força Aérea, da The Aerospace Corporation, da Rockwell International e da IBM Federal Systems. A justificativa do prêmio destacou o avanço que o GPS trouxe à navegação segura e eficiente e à vigilância de aeronaves e espaçonaves, comparando-o à introdução da radionavegação cinquenta anos antes. Dois desenvolvedores do GPS receberam o Prêmio Charles Stark Draper de 2003, concedido pela Academia Nacional de Engenharia dos Estados Unidos.
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Os satélites GPS levam relógios atômicos muito estáveis, sincronizados entre si e com os relógios atômicos de referência das estações de controle terrestres. Os desvios dos relógios a bordo em relação ao tempo de referência em terra são corrigidos regularmente. Como a velocidade das ondas de rádio, a velocidade da luz, é constante e independe da velocidade do satélite, o intervalo entre a transmissão de um sinal e sua recepção em uma estação terrestre é proporcional à distância entre os dois. A partir das distâncias medidas por estações terrestres, é possível calcular com grande precisão as coordenadas de cada satélite em qualquer instante. Cada satélite GPS mantém informações precisas de sua posição e de seu tempo e as transmite continuamente. Com dados de diferentes satélites, o receptor do usuário calcula sua posição em quatro dimensões no espaço-tempo. São necessários pelo menos quatro satélites visíveis para determinar as quatro incógnitas, as três coordenadas de posição e o desvio do relógio do receptor em relação ao tempo dos satélites.
Funcionamento detalhado
Cada satélite GPS transmite continuamente um sinal, composto de uma onda portadora modulada, que contém: Em termos conceituais, o receptor mede, com seu relógio, os instantes de chegada dos sinais de quatro satélites. A partir dos instantes de chegada e de transmissão, obtém quatro tempos de voo, ou TOFs. Multiplicados pela velocidade da luz, esses valores equivalem aproximadamente às distâncias entre o receptor e os satélites, acrescidas da diferença entre os relógios do receptor e do GPS multiplicada pela velocidade da luz. São as chamadas pseudodistâncias. O receptor calcula então sua posição tridimensional e o desvio de seu relógio a partir dos quatro tempos de voo.
Geometria entre usuário e satélites
Embora o receptor normalmente não as forme explicitamente durante o processamento, as diferenças entre os instantes de chegada, ou TDOAs, definem a geometria das medições. Cada diferença corresponde a um hiperboloide de revolução, como na multilateração. A reta que passa pelos dois satélites envolvidos é o eixo do hiperboloide. O receptor está no ponto de interseção de três dessas superfícies. Às vezes se afirma incorretamente que a posição do usuário corresponde à interseção de três esferas. Essa representação, mais fácil de visualizar, só é válida quando o relógio do receptor está sincronizado com os dos satélites, permitindo medir as distâncias reais, e não diferenças entre elas. Um relógio sincronizado traz vantagens de desempenho, sobretudo a possibilidade de calcular a posição com apenas três satélites. Se todos os usuários precisassem ter um relógio assim, seria possível empregar menos satélites, mas o equipamento do usuário seria mais caro e complicado.
Receptor em operação contínua
A explicação anterior corresponde à inicialização de um receptor. A maioria dos aparelhos usa um algoritmo de rastreamento, também chamado tracker, que combina conjuntos de medições dos satélites obtidos em instantes diferentes. O algoritmo aproveita o fato de que posições sucessivas do receptor costumam ser próximas. Depois de processar um conjunto de medições, prevê a posição correspondente ao conjunto seguinte. Quando chegam novas medições, o receptor as combina com essa previsão por meio de uma ponderação. O rastreamento pode melhorar a precisão da posição e do tempo, rejeitar medições incorretas e estimar a velocidade e a direção do receptor.
Aplicações além da navegação
O GPS precisa de quatro ou mais satélites visíveis para a navegação precisa. A solução das equações de navegação fornece a posição do receptor e a diferença entre seu relógio e a hora correta. Isso dispensa um relógio mais preciso e possivelmente inviável no próprio receptor. Aplicações como a transferência de tempo, a sincronização de semáforos e a sincronização de estações radiobase de telefonia celular usam essa referência temporal precisa e de baixo custo. Outros usos do GPS apenas exibem a hora ou nem a utilizam fora dos cálculos básicos de posição. Embora quatro satélites sejam necessários na operação normal, é possível usar menos em situações específicas. Quando uma variável já é conhecida, o receptor pode determinar sua posição com três satélites. Um navio em mar aberto, por exemplo, costuma ter altitude conhecida próxima de 0 m, e a altitude de uma aeronave também pode ser conhecida.[nota 1] Alguns receptores recorrem a informações ou hipóteses adicionais, como a última altitude conhecida, a navegação estimada, a navegação inercial ou dados do computador do veículo, para fornecer uma posição, possivelmente menos precisa, quando há menos de quatro satélites visíveis.
O GPS tem três segmentos, espacial, de controle e de usuários. A Força Espacial dos Estados Unidos desenvolve, mantém e opera os segmentos espacial e de controle. Os satélites transmitem sinais do espaço, e cada receptor usa esses sinais para calcular sua posição tridimensional, em latitude, longitude e altitude, e a hora.
Segmento espacial
O segmento espacial, ou SS, é composto de 24 a 32 satélites, também chamados veículos espaciais, ou SVs, em órbita terrestre média. Abrange também os adaptadores de carga útil usados nos foguetes que os colocam em órbita. O projeto original previa 24 satélites distribuídos por três órbitas aproximadamente circulares, com oito em cada uma. A configuração foi alterada para seis planos orbitais, com quatro satélites por plano. Os planos têm inclinação de aproximadamente 55° em relação à linha do equador e separação de 60° na ascensão reta do nodo ascendente, o ângulo medido ao longo do equador entre uma referência e a interseção da órbita. O período orbital é de meio dia sideral, cerca de 11 horas e 58 minutos. Assim, os satélites passam pelos mesmos locais ou por locais quase iguais todos os dias. As órbitas são dispostas para que pelo menos seis satélites estejam sempre na linha de visada de qualquer ponto da superfície terrestre, como mostra a animação. Para isso, os quatro satélites de cada órbita não são igualmente espaçados em 90°. Em termos gerais, os intervalos angulares são de 30°, 105°, 120° e 105°, cuja soma é 360°.
Segmento de controle
O segmento de controle, ou CS, reúne uma estação de controle principal, chamada MCS, uma estação principal alternativa, quatro antenas terrestres dedicadas e seis estações de monitoramento dedicadas. A MCS também pode usar as antenas terrestres da Rede de Controle de Satélites, ou SCN, para ampliar a capacidade de comando e controle, e as estações de monitoramento da Agência Nacional de Inteligência Geoespacial, ou NGA. As trajetórias dos satélites são acompanhadas por estações da Força Espacial no Havaí, no atol de Kwajalein, na Ilha de Ascensão, em Diego Garcia, Colorado Springs e Cabo Canaveral, na Flórida. Há também estações compartilhadas da NGA na Inglaterra, Argentina, Equador, Bahrein, Austrália e Washington, D.C. Os dados seguem para a MCS na Base da Força Espacial de Schriever, 25 km a leste-sudeste de Colorado Springs, operada pelo 2.º Esquadrão de Operações Espaciais da Força Espacial. O esquadrão envia regularmente atualizações de navegação a cada satélite pelas antenas dedicadas ou compartilhadas da rede de controle. As antenas dedicadas ficam em Kwajalein, Ascensão, Diego Garcia e Cabo Canaveral. Essas atualizações sincronizam os relógios atômicos dos satélites com diferenças de poucos nanossegundos e ajustam as efemérides de seus modelos orbitais internos. São calculadas por um filtro de Kalman a partir dos dados das estações terrestres, de informações de clima espacial e de outros dados.
Segmento de usuários
O segmento de usuários, ou US, reúne centenas de milhares de usuários militares norte-americanos e aliados do Serviço de Posicionamento Preciso, protegido, e dezenas de milhões de usuários civis, comerciais e científicos do Serviço de Posicionamento Padrão. Em geral, o receptor tem uma antena sintonizada nas frequências dos satélites, circuitos de recepção e processamento e um relógio muito estável, normalmente um oscilador de cristal. Também pode ter uma tela que informa a posição e a velocidade. Receptores GPS podem ter uma entrada para correções diferenciais no formato RTCM SC-104, normalmente por uma porta RS-232 a 4.800 bit/s. A taxa efetiva de envio das correções pode ser bem menor, e o atraso dessas informações limita a precisão alcançada. O uso de receptores diferenciais externos depende da compatibilidade com o formato RTCM. Alguns modelos aceitam as correções, mas não oferecem todos os controles e informações de estado disponíveis com o equipamento recomendado pelo fabricante. Em 2006, aparelhos de uso recreativo já incorporavam recepção do Sistema de Complementação de Área Ampla, ou WAAS.
Embora tenha começado como projeto militar, o GPS é uma tecnologia de uso civil e militar. É empregado no comércio, na ciência, no rastreamento e na vigilância. Sua referência precisa de tempo permite sincronizar atividades bancárias, redes de telefonia celular e até redes elétricas, coordenando a comutação entre sistemas.
Usos civis
As aplicações civis usam um ou mais dos três recursos básicos do GPS, a localização absoluta, o movimento relativo e a transferência de tempo. O governo dos Estados Unidos controla a exportação de determinados receptores civis. Historicamente, os controles de tecnologia de mísseis abrangeram receptores capazes de funcionar simultaneamente acima de 18 km de altitude e de 515 m/s de velocidade, além dos projetados ou modificados para mísseis e aeronaves não tripuladas. A exportação dos equipamentos classificados na Lista de Munições dos Estados Unidos depende de licença do Departamento de Estado. As restrições podem atingir equipamentos de uso civil que recebem apenas a frequência L1 e o código C/A. Os limites técnicos mudaram, e manuais mais recentes de receptores comerciais estabelecem um máximo de 600 m/s para atender ao licenciamento de exportação.
Usos militares
Em 2009, as aplicações militares do GPS abrangiam: A navegação por GPS foi usada pela primeira vez em guerra na Guerra do Golfo de 1991, antes da conclusão do sistema em 1995, para orientar a coalizão e suas manobras. O conflito também expôs a vulnerabilidade do GPS ao bloqueio de sinais. Forças iraquianas instalaram emissores de ruído de rádio em possíveis alvos, prejudicando a recepção dos sinais fracos dos satélites. A disponibilidade de equipamentos de bloqueio e a experiência em seu uso ampliaram essa ameaça. O emprego militar de interferência no GPS foi registrado em diferentes ocasiões. As possíveis motivações atribuídas à Rússia abrangem intimidar países vizinhos, reduzir a confiança nos sistemas norte-americanos, promover o GLONASS, atrapalhar exercícios militares ocidentais e proteger instalações contra drones. A China usa interferência para afastar aeronaves de vigilância dos Estados Unidos das disputadas Ilhas Spratly. A Coreia do Norte realizou operações de bloqueio perto da fronteira sul-coreana e no mar, prejudicando voos, a navegação e a pesca. Andre Milne, da Unicorn Aerospace, acusou as forças iranianas de bloquear o GPS do voo PS752 quando a aeronave foi abatida. O governo iraniano confirmou interrupções nos sinais GPS em Teerã em dezembro de 2020.
Medição do tempo
A maioria dos relógios usa o Tempo Universal Coordenado, ou UTC, como referência. Os relógios atômicos dos satélites seguem o tempo GPS, que não recebe ajustes para acompanhar a rotação da Terra. Por isso, não incorpora novos segundos intercalares nem outras correções periódicas do UTC. O tempo GPS foi igualado ao UTC em 1980, mas as duas escalas se afastaram desde então. Sem esses ajustes, a diferença em relação ao Tempo Atômico Internacional, ou TAI, permanece constante, com TAI − GPS = 19 segundos. Os relógios dos satélites recebem correções periódicas para permanecer sincronizados com os relógios terrestres.(seção 1.2.2) A mensagem de navegação informa a diferença entre o tempo GPS e o UTC. Desde janeiro de 2017, o tempo GPS está 18 segundos adiantado em relação ao UTC, devido ao segundo intercalar acrescentado em 31 de dezembro de 2016. Os receptores subtraem essa diferença para calcular o UTC e os horários dos fusos. Um aparelho novo pode não mostrar a hora UTC correta antes de receber a mensagem com esse ajuste. O campo destinado à diferença entre GPS e UTC tem oito bits e comporta 255 segundos intercalares.
Os sinais de navegação transmitem informações sobre a posição dos satélites, seus relógios internos e as condições de funcionamento da rede. No sistema original, são enviados em duas frequências portadoras compartilhadas por todos os satélites. Há uma codificação pública, para navegação de menor resolução, e outra criptografada, usada pelos militares norte-americanos.
Formato das mensagens
Cada satélite transmite continuamente uma mensagem de navegação nas frequências L1, com os códigos C/A e P/Y, e L2, com o código P/Y, a uma taxa de 50 bits por segundo. A transmissão de uma mensagem completa dura 750 segundos, ou 12,5 minutos. A estrutura básica é um quadro de 1.500 bits, dividido em cinco subquadros de 300 bits, cada um com seis segundos de duração. Os subquadros 4 e 5 são subcomutados 25 vezes, de modo que uma mensagem completa exige 25 quadros. Cada subquadro contém dez palavras de 30 bits. Assim, 300 bits por subquadro, cinco subquadros por quadro e 25 quadros por mensagem resultam em 37.500 bits. A 50 bit/s, são necessários 750 segundos para transmitir uma mensagem inteira do almanaque GPS. Cada quadro de 30 segundos começa exatamente no início ou no meio de um minuto, conforme o relógio atômico do satélite.
Frequências dos satélites
Todos os satélites transmitem nas frequências de 1,57542 GHz, para o sinal L1, e 1,2276 GHz, para o sinal L2. A rede emprega espalhamento espectral CDMA,:607 no qual os dados da mensagem, de baixa taxa de bits, são codificados com uma sequência pseudoaleatória, ou PRN, de alta taxa, diferente para cada satélite. O receptor precisa conhecer os códigos PRN para reconstruir a mensagem. O código C/A, de uso civil, opera a 1,023 milhão de chips por segundo. O código P, militar, opera a 10,23 milhões de chips por segundo. A referência interna efetiva dos satélites é de 10,22999999543 MHz, para compensar os efeitos relativísticos que fazem observadores na Terra e transmissores em órbita perceberem referências de tempo diferentes. Na configuração original, a portadora L1 é modulada pelos códigos C/A e P, enquanto a L2 é modulada apenas pelo código P. O código P pode ser criptografado como P(Y), disponível somente a equipamentos militares com a chave de decodificação adequada. Os códigos C/A e P(Y) fornecem a hora precisa ao usuário.
Demodulação e decodificação
Como todos os sinais são modulados na mesma frequência portadora L1, precisam ser separados após a demodulação. Para isso, cada satélite recebe uma sequência binária própria, chamada código Gold. A decodificação usa a soma dos códigos Gold correspondentes aos satélites acompanhados pelo receptor. Se já tiver o almanaque, o receptor escolhe os satélites por seus números PRN, identificadores únicos de 1 a 32. Se não tiver essas informações na memória, entra em modo de busca até adquirir o sinal de um satélite. Para isso, precisa haver linha de visada desimpedida entre o receptor e o satélite. O aparelho pode então obter o almanaque e determinar quais satélites acompanhar. Cada sinal é reconhecido pelo padrão próprio do código C/A. A necessidade de ler as efemérides pode atrasar em até 30 segundos a primeira estimativa de posição.
Formulação do problema
O receptor usa as mensagens dos satélites para determinar suas posições e os instantes de transmissão. As coordenadas x, y e z de cada satélite e o instante de envio s são representados por [xi, yi, zi, si]. O índice i corresponde ao satélite e assume valores de 1 a n, com n ≥ 4. Se o relógio do receptor informa que a mensagem chegou no instante t~i, o instante real de recepção é ti=t~i−b, em que b é o desvio do relógio do receptor em relação aos relógios GPS, muito mais precisos. Esse desvio é o mesmo para todos os sinais recebidos, supondo que os relógios dos satélites estejam perfeitamente sincronizados. O tempo de trânsito da mensagem é t~i−b−si, em que si é o tempo do satélite. Se a mensagem se propaga à velocidade da luz, c, a distância percorrida é (t~i−b−si)c.
Interpretação geométrica
As equações do GPS podem ser resolvidas por métodos numéricos ou analíticos. A interpretação geométrica ajuda a compreender essas soluções. As distâncias medidas, chamadas pseudodistâncias, contêm erros de relógio. Em um modelo idealizado com os relógios sincronizados, as distâncias reais são os raios de esferas centradas em cada satélite transmissor. A posição do receptor corresponde à interseção de suas superfícies, como na trilateração, ou, de forma mais geral, na multilateração por distâncias reais. São necessários sinais de pelo menos três satélites. Suas três esferas normalmente se cruzam em dois pontos. Um é a posição do receptor. O outro se desloca rapidamente entre medições sucessivas e, em geral, não fica na superfície terrestre.
Métodos de solução
Quando há mais de quatro satélites disponíveis, o cálculo pode usar os quatro melhores ou um conjunto maior, até abranger todos os visíveis. A escolha depende da quantidade de canais do receptor, de sua capacidade de processamento e da diluição geométrica da precisão. Com mais de quatro satélites, o sistema de equações é sobredeterminado e, em geral, não tem uma solução exata comum a todas as medições. Pode ser resolvido pelo método dos mínimos quadrados ou por sua versão ponderada. As equações para quatro satélites e as equações de mínimos quadrados para conjuntos maiores são não lineares e exigem métodos específicos. Uma abordagem comum aplica iterações a uma forma linearizada das equações, como no algoritmo de Gauss-Newton.
Fontes e análise de erros
A análise de erros do GPS examina suas origens e a magnitude esperada. O sistema corrige o desvio do relógio do receptor e outros efeitos, mas permanecem erros residuais. Eles podem resultar da medição do instante de chegada do sinal, dos cálculos numéricos, dos atrasos na ionosfera e na troposfera, dos dados de efemérides e relógios, da recepção por caminhos múltiplos e de interferências naturais ou artificiais. A magnitude do erro residual depende da diluição geométrica da precisão. Interferências deliberadas podem ser causadas por bloqueadores e ameaçar navios e aeronaves. A disponibilidade seletiva também degradava intencionalmente o sinal. Sua desativação, determinada em 1 de maio de 2000 e efetivada no dia seguinte, melhorou a precisão civil, que passou a ficar na ordem de 6 a 12 metros.
As técnicas de melhoria da precisão de GNSS aperfeiçoam as informações de posicionamento fornecidas pelo GPS ou por outros sistemas globais de navegação por satélite. Elas incorporam informações externas ao cálculo. Os sistemas diferem na forma como o receptor obtém essas informações. Alguns transmitem dados adicionais sobre fontes de erro, como a deriva dos relógios, as efemérides ou o atraso ionosférico. Outros fornecem medições diretas dos desvios anteriores do sinal. Um terceiro grupo acrescenta informações de navegação ou do veículo ao processamento.
Nos Estados Unidos, receptores GPS estão sujeitos à Parte 15 das regras da Comissão Federal de Comunicações, ou FCC. Como informam os manuais dos aparelhos vendidos no país, eles devem aceitar interferências recebidas, inclusive as que possam causar funcionamento indesejado. A FCC também exige que os fabricantes empreguem receptores capazes de rejeitar razoavelmente os sinais fora do espectro que lhes foi atribuído. Durante cerca de trinta anos, receptores GPS operaram ao lado da faixa do serviço móvel por satélite, rejeitando sem dificuldades os sinais de serviços como o Inmarsat. A faixa atribuída pela FCC ao GPS L1 vai de 1.559 a 1.610 MHz. A faixa da LightSquared para transmissões de satélites à Terra pertence ao serviço móvel por satélite. Desde 1996, a FCC autorizava a empresa, sediada na Virgínia, a usar o espectro adjacente ao GPS, de 1.525 a 1.559 MHz. Em 1 de março de 2001, sua antecessora Motient Services solicitou autorização para usar essas frequências em um serviço integrado por satélite e terrestre. Em 2002, o conselho da indústria norte-americana de GPS fez um acordo com a LightSquared sobre emissões fora de faixa, ou OOBE, para impedir que suas estações terrestres emitissem na faixa vizinha do GPS. Em 2004, a FCC incorporou o acordo à autorização para instalar uma rede terrestre auxiliar ao sistema de satélites, chamada componente terrestre auxiliar, ou ATC. A comissão determinou que o componente permanecesse subordinado ao serviço por satélite e não se tornasse um serviço independente. A autorização foi examinada e aprovada pelo comitê interdepartamental norte-americano de radiocomunicações, com representantes do Departamento de Agricultura, das forças militares, da Guarda Costeira, da Administração Federal de Aviação, da NASA e dos departamentos do Interior e de Transportes.
Outros países também desenvolveram sistemas de navegação por satélite:
