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    Pp 01   viagens com gps1 vff Pp 01 viagens com gps1 vff Presentation Transcript

    • Unidade 1Viagens com GPS
    • Viagens com GPSO sistema GPS – significa “Global Positioning System” ouSistema de Posicionamento Global.O sistema de posicionamento GPSé um sistema de apoio à navegaçãoaérea, marítima e terrestre, queutiliza a informação proveniente desatélites artificiais, para fornecercom alguma exactidão ascoordenadas geográficas(latitude, longitude e altitude) deum ponto.Foi criado pelo Departamento deDefesa dos EUA para finsexclusivamente militares. Receptores GPSActualmente é também utilizadopara fins civis.
    • 1 - Subsistema de satélites - A infra-estrutura segmento espacial ou aéreo. associada ao sistema GPS é 2 - Subsistema de controlo – constituída por 3 segmento terrestre. subsistemas ou segmentos: 3 - Subsistema do utilizador - receptor de GPS. Segmento espacial (constelação de 24 satélites) Segmento deSegmento do controlo (estações terrestres)utilizador(receptores de GPS)
    • 1 - Segmento espacialÉ formado por 24 satélites (+ 5 de reserva) designados por“constelação de satélites”, com as seguintes características: Movem-se segundo órbitas circulares, em torno da Terra, em 6 planos de órbita diferentes, a uma distância máxima de 22 000 km, dando 1 volta em torno da Terra em cada 12 horas. Emitem, com intervalos de 1 milissegundo, sinais de rádio na gama de frequências das microondas (1 100 MHz – 1 600 MHz). Têm a bordo computadores e relógios atómicos (muito precisos) que são periodicamente acertados. http://www.youtube.com/watch?v=-MTysRYuJkY&NR=1
    • Actualmente está a ser desenvolvido um sistemaconcorrente ao GPS americano: o projecto Galileo –sistema europeu – lançado pela ESA (Agência EspacialEuropeia). Este sistema será constituído por 27 satélites +3 de reserva e entrará em funcionamento em 2013.
    • 2 - Segmento de controloÉ constituído por 5 estações de monitorizaçãoterrestres. Nestas estações existem antenas e outroequipamento que captam e transmitem informaçõesaos satélites que permitem: Fazer pequenos ajustes nos dados (trajectória e tempo) que os satélites de GPS enviam para os receptores para que a posição seja sempre o mais exacta possível.
    • 3 - Segmento do utilizadorO receptor GPS é basicamente umcomputador constituído por umreceptor de ondas emitidas pelos 4satélites visíveis.Os receptores possuem relógios dequartzo e só recebem informações, ouseja, são sistemas unidireccionais.
    • Funcionamento do GPSO funcionamento dos receptores GPS baseia-sena medição do tempo que demora o sinal dosatélite GPS a chegar ao receptor. Esse tempopermite o cálculo da distância entre um ponto(o receptor) e cada um dos satélites, visto quecada satélite envia um sinal codificado com asua posição e o momento exacto em que o sinalfoi enviado. A distância entre o receptor GPS e cada um dos 3+1 satélites é calculada pela expressão: d = c x t - c é a velocidade do sinal (velocidade da luz c  300 000 km/s) - t é o intervalo de tempo que o sinal demora a percorrer desde o satélite até ao receptor GPS.
    • Método da triangulaçãoA determinação da posição de um ponto (P), pelo método datriangulação, consiste em determinar o ponto de intersecção de3 esferas, cujos raios são as distâncias medidas entre o receptore os satélites.Esse método pode descrever-se daseguinte forma:O satélite A, envia os sinais para o dA Preceptor P, este, por sua vez, calcula adistância entre o satélite e o receptor(dA ). Assim, o ponto P poderia serqualquer ponto da esfera, sendo, porisso, necessário, outro satélite.
    • O satélite B repete o processo feitopelo satélite A, calculando a distância(dB).A intersecção das duas esferas é umacircunferência, o que faz com que seja Pnecessária a presença de outro dA dBsatélite. P dCCom o satélite C, é calculada adistância (dC), o que faz com que estastrês esferas se cruzem em doispontos, sendo um deles fora da Terra eoutro (P) onde o receptor estálocalizado. Os dados fornecidos pelos receptores nunca são exactos nem precisos, dependendo a precisão dos dados (coordenadas geográficas) do tipo de receptor e de factores que afectam a medição do tempo, por exemplo: Condições atmosféricas. Dessincronização dos relógios dos satélites e dos receptores. Este último problema é resolvido com um 4º satélite que garante a sincronização dos relógios dos satélites e do receptor. É o chamado satélite de referência. Só com este 4º satélite é que é possível obter, com maior exactidão e precisão, as coordenadas do lugar e também a sua altitude.
    • Tipos de relógios Como se pode verificar, a exactidão com que o tempo é medido, vai condicionar a exactidão com que é determinada a distância entre o receptor e o satélite GPS. Daí que sejam muito importantes os relógios utilizados para medir os intervalos de tempo. Existem vários tipos de relógios:  Relógios mecânicos - funcionam com um pêndulo ou com uma mola em espiral. São os menos exactos.
    • Relógio de quartzo - São mais exactos que osmecânicos e são utilizados nos receptores deGPS.O funcionamento baseia-se nas vibrações comuma determinada frequência, dos átomos desilício de um cristal de quartzo, quando sujeitoa uma corrente eléctrica.Relógios atómicos - o funcionamento baseia-se na frequência das oscilações entre estadosexcitados de certos átomos (césio porexemplo) quando sofrem a acção deradiações. São muito exactos e são osutilizados nos satélites de GPS.
    • Exercícios:1. Sabendo que um sinal emitido por um satélite GPS chega ao receptor 0,048 s após a emissão, responda às questões: Calcule a distância que separa o satélite do receptor. Exprima o valor obtido em notação científica. R: 1,44 x 107 m 2. Considerando que o relógio do receptor tem um atraso de 2 ms, calcule: 2.1. O intervalo de tempo, calculado pelo receptor, entre a emissão e a recepção do sinal; 2.2. A distância a que se encontra o satélite do receptor, segundo os cálculos do receptor; 2.3. A incerteza associada à distância calculada na alínea anterior. R: 2.1. 0,046 s 2.2. 1,38 x 107 m 2.3.  = 4,2%
    • Aplicações do GPS Os valores das coordenadas geográficas fornecidos pelo GPS podem aplicações civis, industriais e militares:Aplicações civis• localizar um ponto no nosso Aplicações industriaisplaneta; • controlar o tráfego aéreo e• identificar percursos; marítimo;• vigiar e localizar suspeitos • vigiar os sectores dade crimes; energia e das comunicações;• detectar viaturas em • controlar as fronteirasexcesso de velocidade; • etc..• contribuir para a segurançade taxistas;• construir mapas• etc,. Aplicações militares • Localização dos alvos das bombas inteligentes.
    • http://www.youtube.com/watch?v=PLjld-edVj8&NR=1http://www.youtube.com/watch?v=wi_3XwkA8cQ&feature=related
    • Posição: Coordenadas geográficas ecartesianas
    • Coordenadas geográficas A posição de um corpo à superfície da Terra pode ser determinadarecorrendo a um sistema de coordenadas geográficas: latitude,longitude e altitude.As coordenadas geográficas são definidas em relação ao equador,aos paralelos e aos meridianos.Admitindo que a Terra é esférica, considera-se que: O equador - linha imaginária que divide a Terra em 2 hemisférios (Norte e Sul) e é o círculo máximo e é o elemento de referência para a latitude. Os paralelos – são círculos menores paralelos ao equador.
    • Os meridianos – são círculosmáximos perpendiculares aoequador, que passam pelos Pólos. O semimeridiano de Greenwichpassa perto de Londres, divide aTerra em 2 hemisférios (Ocidental eOriental) e foi adoptado para acontagem das longitudes.
    • LatitudeA latitude de um lugar é a distância angular (expressaem graus) do equador ao paralelo do lugar, medidopara ao longo de um meridiano.A latitude varia entre 0o e 90o para norte (N) ou parasul (S).Ex:Lisboa está à latitude de 38o 4’ N (38,07o N)Buenos Aires está à latitude de 34o 36’ S (34,60o S).LongitudeA longitude de um lugar é a distância angular (medidaem graus) entre o semimeridiano de Greenwich, emInglaterra, e o semimeridiano do lugar.A longitude varia entre 0o e 180o podendo ser para este(E) ou para oeste (W).Ex:Lisboa está à longitude de 9o 8’ WRoma está à longitude de 12o 30’ E
    • AltitudeA altitude de um lugar é a distância, medida na vertical, entreesse lugar e o nível médio das águas do mar. Pode serpositiva, negativa ou nula. É medida em unidades decomprimento.Ex: A altitude da Serra da Estrela é 1993 m e a altitude deAmesterdão é -4 m.
    • Coordenadas cartesianas Eixo dos zz Para estudar movimentos ou localizar pontos num local à superfície da Terra, que se pode considerar plana, utilizam-se coordenadas cartesianas. Nestes casos utiliza-se outro sistema de referência – as coordenadas cartesianas (criado Eixo dos yy por René Descartes. O referencial cartesiano é constituído por 3 eixos perpendiculares entre si (xx, Eixo dos xx yy e zz) que se intersectam na origem (O). A posição de um corpo é indicada Localização do ponto A numericamente através dos utilizando as coordenadas a 3 dimensões valores da abcissa (xx), da ordenada (yy) e da cota (zz).
    • O estado de movimento ou derepouso de um corpo érelativo, pois depende doreferencial utilizado. Assim éimportante indicar esse referencial.Os referenciais utilizados variamconforme as situações e podem ser: Tridimensionais (localiza um ponto ou uma partícula no espaço) Bidimensionais (localiza um ponto ou uma partícula no plano) No plano Unidimensionais (localiza um ponto ou uma partícula num eixo) Num eixo
    • Actividade:Escolha um objecto de pequenas dimensões.Escolha 3 referenciais: - um tridimensional - outro bidimensional e - um unidimensional.Indique as coordenadas do objecto escolhido em relação acada um dos referenciais.
    • Exercícios:Manual pág. 25: Ex. 1, 2, 3, 4 e 6Caderno de exercícios: pág. 8 e 9