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GPS

  1. 1. G.P.S.SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL
  2. 2. Onde estamos???
  3. 3. HISTÓRIARÁDIO-NAVEGAÇÃO 1912 até II Grande Guerra - equipamento para rádio- navegação - uso de sinais de rádio para determinar a posição (sem muita precisão) II Grande Guerra - desenvolvimento do RADAR – Radio Detection And Ranging - capacidade de medir lapsos de tempo entre emissão/recepção de ondas de rádio.
  4. 4. HISTÓRIA Décadas de 60 e 70 - utilização de satélites artificiais introduziu novos sistemas de navegação (TRANSIT, TIMATION, SYSTEM 621B, NTS) . Décadas de 70 e 80 -Força Aérea dos Estados Unidos desenvolveu um sistema de navegação por satélites denominado GPS (Global Positioning System). Os principais objectivos do GPS são: a. auxílio à rádio navegação em três dimensões com elevada precisão nos cálculos de posição, mesmo com usuários sujeitos a altas dinâmicas; b. navegação em tempo real; c. alta imunidade a interferências; d. cobertura global, 24 horas por dia; e. Rápida obtenção das informações transmitidas pelos satélites.
  5. 5. Principais objetivos do GPSa. auxílio à rádio navegação em três dimensões com elevada precisão nos cálculos de posição, mesmo com utilizadores sujeitos a altas dinâmicas;b. navegação em tempo real;c. alta imunidade a interferências;d. cobertura global, 24 horas por dia;e. Rápida obtenção das informações transmitidas pelos satélites.
  6. 6. Exemplos de GPS
  7. 7. HISTÓRIA GPS Sistema declarado totalmente operacional apenas em l995 Custo - 10 bilhões de dólares 24 satélites que orbitam a terra a 20.200 km duas vezes por dia e emitem simultaneamente sinais de rádio codificados, sendo a sua pior precisão 15 metros; a melhor, 1 metro Militares americanos implantaram duas opções de precisão: para utilizadores autorizados (eles mesmos) e utilizadores não- autorizados (civis). Os receptores GPS de uso militar têm precisão de 1 metro e os de uso civil, de 15 a 100 metros.
  8. 8. GPS Como outros sistemas de rádio-navegação, todos os satélites enviam os sinais de rádio exactamente ao mesmo tempo, permitindo ao receptor avaliar o lapso entre emissão/recepção. A hora-padrão GPS é passada para o receptor do utilizador. É a referência de tempo mais estável e exacta jamais desenvolvida. O GPS emite sinais de rádio especialmente codificados os quais quando processados pelo receptor GPS permitem o cálculo da sua posição, velocidade e tempo.
  9. 9. Composição sistema GPS O sistema é composto por três seguimentos: Segmento Espacial (Satélites) Segmento de Controlo (Departamento de Defesa, USA) Segmento do Utilizador.
  10. 10. Composição sistema GPS Segmento EspacialO Segmento Espacial consiste nos satélites GPS chamados de SV (space vehicles) - constelação padrão - 24 satélites orbitando a terra em ciclos de 12 horas. Altitude – permite que a órbita do satélite repita a mesma cobertura na terra a cada 24 horas (4 minutos mais cedo a cada dia) A constelação permite ao utilizador a visibilidade de 5 a 8 SV em qualquer ponto da terra
  11. 11. Composição sistema GPS 24 satélites (4 por órbita) 6 planos orbitais igualmente espaçados em torno do equador 55 graus de inclinação em relação ao equador Período de aproximadamente 12 horas 20 200 km de altitude 5 satélites visíveis em qualquer ponto do globo.
  12. 12. Composição sistema GPS
  13. 13. Composição sistema GPS  Segmento de Controlo Formado por estações de rastreamento de satélite localizadas em pontos específicos do globo. Controlo central - Base de Schriever da Força Aérea Americana no Colorado.As estações de monitorização medem o sinal transmitido pelos SV e calculam o ephemeris (informação precisa sobre a órbita do satélite) e correcções do relógio (clock) para cada SV.
  14. 14. Composição sistema GPS
  15. 15. Composição sistema GPS Segmento do UtilizadorO segmento do utilizador é formado pelos receptores GPS (móveis em geral) e pela comunidade de utilizadores GPS que utiliza o sistema para localização, navegação, topografia, etc.
  16. 16. GPSSinal do satélite GPSO SV transmite em duas frequências (microwave carrier phasemicroondas): L1 e L2 Carrier Phase L1: Frequência: 1579,42 MHz contém: Mensagem de navegação (ephemeris) Código SPS (código C/A, Coarse/Aquisition) Carrier Phase L2: Frequência: 1227,60 MHz Utilizado para calcular o retardamento devido a ionosferapelos equipamentos dotados de capacidade para PPS. Não sofre efeito daionosfera.
  17. 17. ASPECTOS TÉCNICOS DO GPSRASTREAMENTO DOS SATÉLITESUm receptor rastreia um satélite pela recepção do seu sinal.• Quatro satélites são necessários para obtenção de uma posição fixatridimensional, sendo desejável mais de quatro satélites simultaneamente. Devido ao deslocamento, o sinal de algum satélite pode serbloqueado por algum obstáculo, restando satélites suficientes paraorientá-lo.A maioria dos receptores rastreia de 8 a 12 satélites ao mesmo tempo.
  18. 18. ASPECTOS TÉCNICOS DO GPSRASTREAMENTO DOS SATÉLITESUm receptor não é melhor que outro por rastrear mais satélites.Rastrear satélites significa conhecer as suas posições. Não significa que osinal daquele satélite está sendo usado no cálculo da posição.Muitos receptores calculam a posição com quatro satélites e usamos sinais do quinto para verificar se o cálculo está correcto.
  19. 19. GPS‘GEOMETRIA DOS SATÉLITES’ (precisão)• Se um receptor GPS estiver localizado sob 4 satélites e todos estiveremna mesma região do céu, sua geometria é pobre. O receptor pode não ser capaz de se localizar, pois todas asmedidas de distância provém da mesma direção geral.• Triangulação pobre e a área comum da intersecção das medidas é muitogrande (isto é, a área onde o receptor busca sua posição cobre um grandeespaço) - mesmo que o receptor mostre uma posição, a precisão não é boa.
  20. 20. APLICAÇÕES DO GPS NAVEGAÇÃO TRANSPORTE RODOVIÁRIO MARINHA AVIAÇÃO TOPOGRAFIA GEODESIA AGRICULTURA
  21. 21. PRINCÍPIOS DE POSICIONAMENTO  Intersecção geométrica das distâncias medidas  Distancia calculada a partir dos tempos de propagação entre os satélites e o utilizador
  22. 22. ERROS FONTES DE ERROS NAS PSEUDO- DISTANCIAS  ERROS DO RELÓGIO DO SATÉLITE  ERROS DE EFEMERIDES  ERROS DEVIDO A MUDANÇA DE VELOCIDADE DO SINAL QUANDO ATRAVESSA A ATMOSFERA  CAMINHOS MÚLTIPLOS  RUÍDO DO RECEPTOR  DISPONIBILIDADE SELETIVA (DESLIGADO)
  23. 23. CORRECÇÕES  É necessário ter em conta os desvios dos relógios para determinar uma posição precisa
  24. 24. SERVIÇOS OFERECIDOS Precise Posicioning service (PPS)  Código P criptografado  Reservado para uso militar Standard Positioning Service (SPS)  Code C/A  Uso civil
  25. 25. DGPS No modo diferencial um receptor fixo cuja posição é muito bem conhecida envia por rádio as correcções para serem aplicadas nos receptores móveis.
  26. 26. PROJETO GALILEOObjectivos - implementar o primeiro sistema de determinação da posição ede navegação por satélite concebido para satisfazer necessidades civisApresenta aplicações rentáveis e com perspectivas de crescimento emdomínios diversos e com verdadeiro interesse para os cidadãosCom um pequeno receptor (por norma combinado com um telefoneportátil), é oferecida a possibilidade de determinar a nossa posição comuma margem de erro de um metro.
  27. 27. PROJETO GALILEOO sistema Galileu é um projecto vital para o futuro das indústrias de altatecnologia europeias, que beneficiarão dos grandes mercados criados e deum progresso tecnológico essencial em termos de concorrência mundialfutura.É essencial que a Europa e o mundo disponham de uma alternativa edeixem de estar dependentes do actual monopólio do sistema americano deGPS, menos avançado, menos eficiente e menos seguro.
  28. 28. SISTEMA GALILEOConstelação de 30 satélites colocados em órbita a 24.000 km dealtitude, cobrindo a totalidade do globo terrestre, com uma rede de estaçõesde controle em terra.Satélites dotados de relógio atómico de alta precisão na medição do tempoe permitem localizar a posição de qualquer tipo de objecto, fixo oumóvel, com uma margem de erro de um metro.
  29. 29. Outros sistemas

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