Algoritmo transforma sinais de satlites de comunicao em sinais de GPS

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 10/05/2023

GPS sem satlite de GPS

Pesquisadores desenvolveram um algoritmo que capta qualquer sinal de qualquer satlite de comunicao e usa esse sinal para localizar qualquer ponto na Terra, de modo muito parecido com os sistemas de posicionamento global.

Eles essencialmente criaram uma alternativa ao GPS sem precisar lanar nenhum satlite novo.

“Ouvir” os sinais de oito satlites em rbita baixa da Terra por cerca de 10 minutos foi suficiente para que o algoritmo conseguisse uma preciso sem precedentes na localizao de um receptor estacionrio no solo, chegando s suas coordenadas com um erro de apenas 5,8 metros.

Os pesquisadores no precisaram da assistncia das operadoras de satlite para usar os sinais e enfatizam que no tinham acesso aos dados reais enviados pelos satlites – apenas s informaes disponveis publicamente relacionadas frequncia de transmisso dos satlites e a uma estimativa aproximada da localizao dos satlites.

A ideia utilizar sinais dos satlites em rbita baixa como uma alternativa para as necessidades humanas de posicionamento, navegao e temporizao, j que eles residem cerca de 20 vezes mais perto da Terra do que os satlites GNSS (Sistema Global de Navegao por Satlite), que ficam na rbita mdia da Terra, um pouco mais de 20.000 quilmetros acima do planeta.

“Estamos testemunhando um renascimento espacial. Dezenas de milhares de satlites de rbita baixa sero lanados ao espao na prxima dcada, levando ao que conhecido como megaconstelaes,” disse Zak Kassas, da Universidade do Estado de Ohio, nos EUA. “Os sinais transmitidos por esses satlites revolucionaro inmeras tecnologias e beneficiaro a investigao cientfica em campos como o sensoriamento remoto.”

Alternativa ao GPS

O que torna esta tcnica to diferente de todas as outras tentativas de criar uma alternativa ao GPS que, ao contrrio dos experimentos anteriores, o algoritmo no precisa fazer uma engenharia reversa do sinal do satlite.

“Nosso algoritmo independente da constelao de rbita baixa,” disse Kassas. “Nosso receptor pode ouvir praticamente qualquer sinal de satlite, treinar com os dados que est recebendo em tempo real e, em seguida, decifrar certas caractersticas do sinal de forma que possamos reconstruir o que eles esto transmitindo em dados de localizao.”

Como demonstrao, a equipe aplicou o algoritmo a quatro diferentes constelaes de satlites: Starlink, OneWeb, Orbcomm e Iridium. O programa interpretou todos esses sinais, praticamente sem conhecimento prvio sobre o que estava sendo transmitido.

Alm disso, o algoritmo to sofisticado que permitiu estimar onde os satlites esto no espao: Para usar um satlite para posicionamento, necessrio saber onde o satlite est localizado. “Esse um problema muito desafiador porque os satlites de rbita baixa normalmente no transmitem sua localizao, e nossas estimativas disponveis publicamente de onde eles esto tm margens de erro de alguns quilmetros,” disse Kassas.

To bom quanto GPS

Durante um experimento para testar como os sinais funcionavam como um sistema de posicionamento preciso, os pesquisadores definiram a estimativa de posio inicial de um receptor terrestre como se ele estivesse no telhado de um prdio na Universidade da Califrnia em Irvine, um local a mais de 3.600 quilmetros de distncia da sua posio real, na Universidade de Ohio. Usando as constelaes de satlites para adivinhar onde exatamente o receptor estava, o algoritmo errou por apenas cerca de 5 metros.

Em outro experimento, os pesquisadores testaram como o algoritmo se sairia em um veculo em movimento, montando o receptor no teto de um carro. Primeiro, eles usaram a tecnologia de navegao normal, que depende de um receptor GPS acoplado a um sistema de navegao inercial, saram rodando, desligaram o GPS, e ento rodaram por mais um quilmetro. O algoritmo errou por 4,4 metros de distncia.

Mas a equipe acredita que d para melhorar, sobretudo quanto confiabilidade. “O GPS um sistema muito maduro, no qual confiamos nossas vidas,” disse Kassas. “Para podermos confiar nossas vidas a novos tipos de sinais, teremos que fazer mais estudos sobre sua preciso, integridade e continuidade.”

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