Sistema de posicionamento global

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Aula básica sobre GPS.

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Sistema de posicionamento global

  1. 1. TÓPICOS
  2. 2. HISTÓRICO•Navegação•Sextante•1930 –LORAN (ondas de rádio)•1967 –TRANSIT (efeito Doppler)•1973 –NAVSTAR / GPS (radionavegação)•1978 –GPS (uso militar)•1983 –GPS (uso público)
  3. 3. HISTÓRICO
  4. 4. HISTÓRICO•O primeiro sistema de satélites colocado a disposição dopúblico civil foi o TRANSIT (1967).•Em 1973, o NAVSTAR / GPS veio para alcançar melhoresprecisões.•O sistema de posicionamento global (GPS) foi criado em1978 pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, eera utilizado somente por militares, em 1983 esse sistema foicolocado a disposição do público em geral com algumasrestrições.•A principal era na navegação em tempo real, pois erapossível obter a precisão de posicionamento durante a igualou inferior a 100 metros. Em maio de 2000 foi retirada essarestrição e atualmente é possível obter precisão delocalização de aproximadamente 7 metros.•Com dois receptores a precisão pode chegar na casa dosmilímetros.
  5. 5. INTRODUÇÃO
  6. 6. SINAL / CÓDIGO•Cada satélite transmite continuamente sinais em duas ondasportadoras L1 e L2. A freqüência da primeira é de 1575,42MHz e da segunda é de 1227,60 MHz, que corresponde a umcomprimento de onda de 19 e 24cm, respectivamente.•GPS civil usa a onda L1 na faixa de UHF. Esses sinaisatravessam nuvens, vidro e plásticos, mas não atravessamobjetos sólidos tipo edifícios e montanhas.•Ambos os sinais transmitem mensagens de navegação(efemérides, correções dos relógios dos satélites) que sãoprocessados pelos receptores.
  7. 7. SINAL / CÓDIGO•Dois códigos são modulados sobre as portadoras:•L1 –código C/A (coarse acquisition –fácil aquisição) e,•L1 e L2 –código P (precise code –preciso ou protegido) –controlado pelo Governo dos Estados Unidos•O sinal GPS contêm três tipos de informações:•Código pseudo-aleatório –é simplesmente uma identidade(ID) que mostra qual satélite está transmitindo a informação(visualizado no aparelho);•Efemérides –são dados transmitidos constantemente pelosatélite que contém informações importantes sobre a“saúde” do satélite, data e hora. É essencial paradeterminação da uma posição;•Dados de calendário –informa onde cada satélite estará aolongo do dia a qualquer hora. Informação da órbita do
  8. 8. FONTES DE ERROS DO SINAL
  9. 9. FONTES DE ERROS DO SINAL •Sinais refletidos ou multicaminhamento (signalmultipath) –sob certas condições, o receptor pode receber, além do sinaldireto que chega, sinais refletidos em superfícies vizinhascomo construções, prédios altos, cercas, etc. É função dotempo devido ao movimento do satélite. Satélites com baixoângulo de elevação são mais susceptíveis ao fenômeno; •Erro no relógio do receptor–o relógio interno do receptor nãopossui a precisão que os relógios atômicos a bordo dossatélites GPS. Assim pequenos erros são observados. •Número de satélites visíveis–quanto mais satélites são“vistos”pelo receptor, melhor a acurácia. Unidades GPStipicamente não funcionam dentro de ambientes fechados,embaixo d’água e embaixo da terra. Edificações, interferênciaeletrônica ou densa folhagem podem bloquear o sinal,causando erros de posição.
  10. 10. FONTES DE ERROS DO SINAL•Geometria e sombreamento – refere-se a posição relativa dosatélite num determinado tempo. A posição ideal (geometria)ocorre quando os satélites estão em ângulos relativamenteamplos de outro satélite. Uma geometria ruim é resultado desatélites localizados na mesma linha ou em grupos muitopróximos.•Degradação intencional do sinal – disponibilidade seletiva(selective availability) é uma degradação intencional do sinal,imposta pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos.Foi desenvolvido para prevenção da utilização do sinal comalta acurácia por adversários. O Governo dos EUA desativoueste dispositivo em maio de 2000, que ocasionou umasignificativa melhora do sinal em receptores GPS.
  11. 11. DEFINIÇÕES
  12. 12. DEFINIÇÕES
  13. 13. O PRINCÍPIO DO POSICIONAMENTO
  14. 14. O PRINCÍPIO DO POSICIONAMENTO•O princípio do posicionamento a partir de corpos celestes ébastante simples.•Considerando um dispositivo (no caso um receptor) capaz dereceber os elementos do vetor que o liga até um corpo celeste(satélite), e esse corpo celeste ainda envia ao receptor asinformações de sua posição até o centro da Terra.•Assim, é possível calcular os parâmetros do vetor entre oreceptor e o centro da Terra, e desta forma conhecer aposição geográfica do receptor.
  15. 15. MÉTODOS DE POSICIONAMENTO•Método Absoluto – é realizado com um receptor isolado,observa usando o código C/A e trabalha com cálculo depseudo-distâncias; •precisão: •S/A ativo ±100m (instantâneo) •S/A ativo ±50m (acumulado) •S/A desativado ±15m•Método Diferencial – possibilita ter a posição de umreceptor móvel corrigida por outro receptor fixo num ponto decoordenada conhecida;•Método de Transmissão de coordenada diferenciais: •recepção por diferencial – DGPS em tempo real – as correções são feitas através de um link de rádio modem; •recepção por diferencial – DGPS pós-processado – as correções são feitas através de programa apropriado, com definição das coordenadas posteriores.
  16. 16. FUTURO DO POSICIONAMENTOOutras possibilidades de posicionamento por satélite:•SLR (Satellite Laser Range) e DORIS(Doppler Orbitographyand Radiolocation Integrated by Satellite) –aplicaçõescientíficas –custos elevados;•GLONASS (Global Navigation Satellite System) –sistemarusso –teve sua implementação independente e paralela aoGPS. Atualmente com poucos satélites apropriados para uso,devido a falta de manutenção;•GNSS (Global Navigation Satellite System) –Europeu –primeira geração (GNSS 1) consiste na ampliação do GPS eGLONASS; a segunda geração (GNSS 2) com sistema novo econtrole civil internacional;•Galileo – Agência Espacial Européia –programado paraoperar em 2008 –sistema em desenvolvimento compatívelcom GPS e GLONASS.

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