UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS HUMANOS
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL
POSICIONAMENTO POR SATÉLITES
PROF. MAURO NORMANDO M. BARROS FILHO
SUMÁRIO
1. HISTÓRICO
2. COMPONENTES DO GPS
3. COMO FUNCIONA O GPS?
4. ERROS NAS OBSERVÁVEIS GPS
5. MÉTODOS DE POSICIONAMENTO
6. APLICAÇÕES
1. HISTÓRICO
LORAN (Long-Range Navigation System)
Sistema de navegação de longa distância criado no início da década
de 1940
Muito utilizado durante a II Guerra Mundial
A posição é determinada pela análise do intervalo de tempo entre
pulsos de sinais de rádio entre duas ou mais estações terrestres de
coordenadas conhecidas.
Posicionamento por Satélites
Projeto SPUTNIK
Um conjunto de satélites artificiais lançados a partir de 1957 pela
União Soviética. SPUTNIK 1 foi o primeiro satélite artificial do
mundo e era do tamanho de uma bola de basquete.
Projeto VANGUARD
Um conjunto satélites artificiais lançados a partir de 1958 pelos
Estados Unidos. É o mais antigo equipamento feito pelo homem
ainda em órbita.
Posicionamento por Satélites
OMEGA (Global Low Frequency Navigation System)
Primeiro sistema de radionavegação de abrangência mundial
Desenvolvido em 1968 pela Aeronáutica dos EUA para detectar
bombardeiros e submarinos russos.
Encerrado em 1997 devido aos altos custos de operação.
Posicionamento por Satélites
TRANSIT (Navy Navigation
Satellite System - NNSS)
Primeiro sistema de navegação
por satélite a ser usado
operacionalmente.
Formado por uma constelação
de 5 satélites.
Inicialmente utilizado pela
Aeronáutica dos Estados
Unidos a partir de 1960 para
obter informações precisas
sobre mísseis submarinos.
Posicionamento por Satélites
GLONASS - GLObal NAvigation
Satellite System
Sistema de radionavegação russo
criado em 1976 composto por 24
satélites. Primeiro satélite lançado em
1982. Em 2002, apenas 7 satélites em
operação.
GALILEO
Sistema de radionavegação global criado
pela União Européia em 2002.
Posicionamento por Satélites
GPS
Abreviatura de Global Positioning System
Sistema de radionavegação desenvolvido pelo Departamento de
Defesa (DoD) do Estados Unidos que fornece posicionamento
altamente preciso para usuários militares e civis
Nome verdadeiro: NAVSTAR (Navigation System with Time and
Ranging)
Posicionamento por Satélites
Permite a qualquer usuário saber a sua localização, velocidade
e tempo, 24 horas por dia, sob quaisquer condições
atmosféricas e em qualquer ponto do globo terrestre.
Não necessidade de visibilidade entre as estações (métodos
de levantamento convencionais)
Adota como referência o elipsóide World Geodetic System de
1984 (WGS-84).
Posicionamento por Satélites
Histórico do GPS
1978, primeiro satélite lançado;
1978 a 1985, 11 satélites são lançados
1983, sistema disponível para o uso civil
1993, constelação de 24 satélites é alcançada
1995, sistema é declarado operacional
1 de maio de 2000, código SA é desativado, aumentando
Precisão para uso civil de 100 m para 10 m;
Posicionamento por Satélites
2. COMPONENTES DO GPS
Componente Espacial
Constelação de 24 satélites em 6
planos orbitais (4 satélites em
cada plano)
Altitude de cerca de 20.200 km
Inclinação de 55° do Equador
Concebido de forma que
existam no mínimo 4 satélites
visíveis acima do horizonte em
qualquer ponto da superfície e
em qualquer altura.
Posicionamento por Satélites
Componente Espacial
Cada satélite construído
para durar aproximadamente
10 anos;
Constantemente estão
sendo construídas
substituições e lançadas em
órbita.
Posicionamento por Satélites
Satélites do Bloco I
Quantidade: 11
Lançamento: 1978-1985
Peso: 845 Kg
Vida Útil: 4,5 anos
Energia: Painéis solares (400 w) +
baterias reservas
Situação: desativados
Posicionamento por Satélites
Satélites do Bloco II
Tipo: Bloco II A (Advanced)
Quantidade: 19
Lançamento: 1990-96
Relógios Atômicos: 4 (2 Rubídio +
2 Césio)
Tipos: Bloco II
Quantidade: 9
Lançamento: 1998
Peso: 1500 Kg
Vida Útil: 7,5 anos
Posicionamento por Satélites
Satélites do Bloco II
Tipo: Bloco II R (Replenishment)
Lançamento: 2005
Peso: 2 Toneladas
Energia: 750 w
Relógios: 3 Rubídios
Valor: US$ 75 milhões
Posicionamento por Satélites
Satélites a lançar
Tipo: Bloco II F (Follow on)
Relógios: Maser de hidrogênio
Energia: 50 w
Sinais: Banda L5
Posicionamento por Satélites
Componente de Controle
Responsável pelo rastreamento dos satélites, atualização de
suas efemérides (posições orbitais) e calibração e sincronização
dos seus relógios.
Determina as órbitas de cada satélite e prevê a sua trajetória nas
24h seguintes. Esta informação é enviada para cada satélite para
depois ser transmitida por este, informando o receptor do local
onde é possível encontrar o satélite.
Posicionamento por Satélites
Estações
10 estações de rastreio
1 MCS (Master Control Station)
Posicionamento por Satélites
Localização das estações de controle GPS
Posicionamento por Satélites
Estações de rastreio
Rastreiam satélites de sua cobertura
Coletam dados dos sinais dos satélites
Enviam os dados para a estação de controle principal
Estações originais (até 2005)
1. Havaí
2. Ilha da Ascensão (Oceano Atlântico)
3. Kwajalein (Oceano Pacífico, nordeste de Nova Guiné)
4. Diego Garcia (Oceano Índico)
Posicionamento por Satélites
Estação de rastreio do Havaí
Posicionamento por Satélites
Estações da NGA (a partir de 2005)
•
Em 2005, 6 novas estações da NGA (National Geospatial-
Intelligence Agency) foram instaladas
•
Cada satélite é monitorado por no mínimo 2 estações
Órbitas (dados de efemérides) calculadas com maior precisão
•
•
No futuro próximo, 5 novas estações NGA serão utilizadas,
permitindo que caada satélite seja monitorado por no mínimo 3
estações
Posicionamento por Satélites
Estação de controle principal
•
Localizada em Colorado Springs, EUA
•
Processa os dados das estações de rastreio
•
Detecta as efemérides e relógios dos satélites
•
Calcula novas efemérides
•
Retransmite os dados (1 ou 2 vezes ao dia) para as estações de
Ascension Islands, Diego Garcia ou Kwajalein que, por sua vez,
os retransmitem para os satélites via antenas de transmissão
Posicionamento por Satélites
Estação de controle principal
Posicionamento por Satélites
Componente Usuário
Inclui todos aqueles que usam um receptor GPS para receber e
converter o sinal GPS em posição, velocidade e tempo.
Inclui ainda todos elementos necessários neste processo como
as antenas e softwares de processamento
Posicionamento por Satélites
Função básicas de um receptor GPS
1. Informar as coordenadas de sua posição na Terra.
2. Dar orientação de navegação para outro ponto qualquer.
Outras funções:
•
•
•
•
•
•
•
capacidade de armazenar pontos e rotas na memória
ambiente em que você vai utilizar o GPS
possibilidade de conectá-lo a uma antena externa
interface para PC
altímetro barométrico acoplado
bússola eletrônica acoplada
com dados ou mapas embutidos (basemap)
Posicionamento por Satélites
Componentes do Receptor
•
•
•
•
•
•
•
Antena com pré-amplificador;
Seção de Radiofreqüência (RF)
Microprocessador
Oscilador (relógio)
Interface com o usuário;
Provisão de energia;
Memória
Posicionamento por Satélites
Antena com pré-amplificador
1. Detecta ondas eletromagnéticas emitidas pelos satélites
2. Converte a energia da onda em corrente elétrica
3. Amplifica o sinal
4. Envia o sinal para a parte eletrônica do receptor
Requisitos:
• Boa sensibilidade para recepção de sinal fraco
• Recepção em todas as elevações e azimutes visiveis
• Boa estabilidade do seu centro de fase em relação ao
centro geométrico (levantamentos geodésicos)
• Proteção contra multi-caminhamentos (ground plane
e choke ring)
Posicionamento por Satélites
Tipos de antenas
Posicionamento por Satélites
Equipamentos de antena para proteção contra
multicaminhamentos
Choke Ring
Ground Plane
Posicionamento por Satélites
Canais
Unidades eletrônicas que rastreiam os satélites visíveis
Podem ser:
Multicanais (canais paralelos)
Rastreiam continuamente um dos satélites visíveis
No mínimo 4 canais são necessário
Seqüênciais
Altera entre satélites dentro de intervalos regulares
Multiplex
Seqüências efetuadas entre satélites numa velocidade muito alta
Posicionamento por Satélites
Seção de Radiofreqüência (RF)
Converte os sinais que entram no receptor para uma freqüência
mais baixa, a qual é mais fácil de ser tratada nas demais partes
do receptor
Microprocessador
Obtém e processa os sinais
Decodifica as mensagens de navegação
Calcula posições e velocidades
Controla dados de entrada e saída
Posicionamento por Satélites
Interface com o usuário
Selecionar opções de coleta de dados
Monitoramento das atividades do receptor
Mostra coordenadas, satélites que estão sendo rastreados, DOP,
ângulo de elevação, etc.
Memória
Armazena pseudodistâncias, medidas de fase da portadora e
efemérides transmitidas
Alguns receptores podem armazenar dados diretamente em
cartões ou ser conectados ao PC (exigindo porta serial e
softwares específicos)
Posicionamento por Satélites
Suprimento de energia
Baterias comuns (pilhas)
Bateria interna recarregável
Entrada de energia externa
Posicionamento por Satélites
Tipos de receptores
Quanto à aplicação
De navegação
Geodésico
Para SIG
Quanto ao dados
De simples freqüência (Portadora L1)
De dupla freqüência (Portadoras L1 e L2)
Posicionamento por Satélites
Receptores de
navegação
Receptores de mão
Posicionamento por Satélites
Receptores de
navegação
Nokia N82
Antena integrada
Software Nokia Maps
Guia por voz
Valor: 450 euros
Posicionamento por Satélites
Receptores de
navegação
Receptores
em veículos
Posicionamento por Satélites
Receptores
Geodésicos
Posicionamento por Satélites
Receptores
para SIG
Leica GPS900CS
Posicionamento por Satélites
Posicionamento por Satélites
3. COMO FUNCIONA O GPS?
Como funciona o GPS?
Baseia-se na determinação da
distância entre um ponto, o receptor, a
outros de referência, os satélites.
Sabendo a distância que nos separa
de 3 pontos podemos determinar a
nossa posição relativa a esses
pontos através da intersecção de 3
circunferências cujos raios são as
distancias medidas entre o receptor
e os satélites.
São necessários, no mínimo, 4
satélites para determinar a nossa
posição corretamente.
Posicionamento por Satélites
Por que se deve ter no mínimo 4 satélites ?
1 satélite
Mede-se a distância d1 do satélite 1: algum lugar na superfície
de uma esfera imaginária que tem seu centro no satélite .
Posicionamento por Satélites
2 satélites
Mede-se a distância d1 do satélite 1 e, ao mesmo tempo, distância
d2 do satélite 2: círculo onde as suas esferas se interceptam.
Posicionamento por Satélites
3 satélites
Mede-se, ao mesmo tempo:
as distâncias d1, d2 e d3
Somente 2 pontos A e B onde
a esfera de distância d3 corta
o círculo: a intercessão das
esferas das distâncias d1 e d3
Posicionamento por Satélites
4 satélites
Determina se o ponto
correto é A ou B
Na prática, o quarto satélite
é desnecessário, pois,
geralmente, um dos 2
pontos deverá se localizar
na Terra
Necessária em razão do
não sincronismo entre os
relógios dos satélites e do
usuário
Posicionamento por Satélites
TRANSMISSÃO DE SINAIS
Posicionamento por Satélites
Cada satélite transmite um sinal que é recebido pelo receptor.
O receptor mede o tempo que os sinais demoram a chegar até ele.
Multiplicando o tempo medido pela velocidade do sinal (a velocidade
da luz no vácuo = 300 m/s), obtemos a distância receptor-satélite.
Distância = Velocidade x Tempo
Posicionamento por Satélites
Relógios dos satélites devem ser muito precisos (atômicos) porque a
luz se move extremamente rápido.
Exatidão de um nano segundo (0,000.000.001 segundos)
Sincronizar os receptores e os satélites de modo que estejam
gerando o mesmo código exatamente no mesmo tempo.
Receber os códigos do satélite e identificar a diferença
de tempo que o sinal levou para chegar até nós.
Posicionamento por Satélites
Característica das ondas portadoras
Os satélites transmitem constantemente duas ondas portadoras
na banda L (usada para rádio), geradas simultaneamente a
partir de uma frequência fundamental de 10,23 MHz:
Onda portadora L1 (Link one)
Frequência: 1575.42 MHz (154 x 10,23 MHz)
Comprimento: 19 cm
Onda portadora L2 (Link two)
Frequência: 1227,60 MHz (120 x 10,23 MHz)
Comprimento: 24 cm
Posicionamento por Satélites
Códigos modulados sobre as portadoras
Código de Aquisição Livre - C/A (Coarse Acquisition)
Modulado sobre a onda portadora L1
Frequência: 1,023 MHz
Comprimento: 300 m
Código Preciso/Protegido - P (Precise/Protected)
Modulado sobre as ondas portadoras L1 e L2
Frequência: 10,23 MHz
Comprimento: 30 m
Posicionamento por Satélites
Os códigos são Pseudo-Randômicos (Pseudo-Random Noise PRN), ou seja, emitem longa seqüência de pulsos aparentemente
confusos, mas que se repete a cada milésimo de segundos, para
serem comparados facilmente e de modo inequívoco.
Cada satélite transmite códigos PRN únicos que permite distinguilos entre si.
Posicionamento por Satélites
Mensagens de Navegação
São também moduladas sobre as ondas portadoras
Fornecem informações básicas para o cálculo das posições
dos satélites
Parâmetros orbitais
Dados para correção da propagação da atmosfera
Coeficientes para correção dos erros dos relógios
Saúde dos satélites
Posicionamento por Satélites
Serviços disponibilizados pelo DoD dos E.U.A.
SPS - Standard Positioning Service
Disponível para todos os usuários;
Opera apenas em L1;
Aquisição de sinais através da sintonia do código C/A.
PPS - Precise Positioning Service
Disponível apenas para usuários autorizados pelo governo EUA;
Opera em L1 e L2
Aquisição de sinais através da sintonia do código P(Y).
Posicionamento por Satélites
Limitação do nível de acuracidade
SA (Selective Availability)
Entre 25 de abril de 1990 e 1 de maio de 2000
Manipulação das mensagens de navegação
Manipulação da freqüência dos relógios dos satélites
AS (Anti-Spoofing)
Criptografia do código P
Geração de códigos P falsos: código Y
Posicionamento por Satélites
Observáveis GPS
Medidas utilizadas para a determinação da posição, velocidade
e tempo.
Pseudo-Distância
Fase da onda portadora
Posicionamento por Satélites
Pseudo-Distância
As medidas de distância entre o satélite e a antena do receptor
baseiam-se em códigos gerados nos satélites e no receptor.
Posicionamento por Satélites
O retardo entre a chegada de uma transição particular do
código gerado no satélite e a sua réplica gerada no receptor
corresponde ao tempo de propagação do sinal no trajeto
ligando o satélite ao receptor.
A distância é obtida pela multiplicação do tempo de
propagação do sinal , resultante do processo de correlação,
pela velocidade da luz (300 Km/s).
Distância = Velocidade x Tempo
Posicionamento por Satélites
Fase da Onda Portadora
Diferença entre a fase do sinal do satélite recebido no receptor
e a fase do sinal gerado no receptor, ambas no instante da
recepção
Medida mais precisa que a pseudo-distância
Posicionamento por Satélites
Ambigüidade
As medidas de fase da onda portadora são registradas no
receptor a partir da primeira observação em um dado instante
To, passando a monitorar o número inteiro de ciclos N1 após o
instante To.
Fonte: FREIBERGER JÚNIOR, 2002
Posicionamento por Satélites
O número inteiro de ciclos N1 no instante To é desconhecido,
logo a contagem de ciclos obtida No é um valor ambíguo.
Assim, resta a determinação do número efetivo de
comprimentos de onda no instante No, utilizando uma incógnita
chamada de ambigüidade.
Resolução ou fixação de ambigüidades
Processo de estimação e validação das ambigüidades
Posicionamento por Satélites
4. ERROS NAS OBSERVÁVEIS GPS
Erros Dependentes dos Satélites
Erros nas efemérides
Erros nas coordenadas dos satélites
Podem chegar até 20 m
Podem ser eliminados pelo posicionamento relativo
Erros nos relógios dos satélites
Podem chegar até 80 nano-segundos (0,000.000.08 s) o
que correspode a cerca de 24 m
Podem ser eliminados pelo posicionamento relativo
Posicionamento por Satélites
Erros Dependentes do receptor/antena
Variação do centro de fase da antena*
Em um levantamento, todas antenas devem ser calibradas
Antenas devem ser orientadas numa mesma direção (norte)
Modelos iguais de receptores não apresentam grandes problemas
*Centro de fase é o ponto no qual as medidas dos sinais são refenciadas
Geralmente não coincide com o centro geométrico da antena
Posicionamento por Satélites
Erros Dependentes do receptor/antena
Erros nos relógios dos receptores
Podem ser eliminados pelo posicionamento relativo
Erros entre os canais
Quando o sinal de cada satélite percorre canais diferentes
Corrigidos automaticamente pelo receptor no início de cada
levantamento
Posicionamento por Satélites
Erros de propagação dos sinais
Refração da Troposfera
Refração da Ionosfera
Posicionamento por Satélites
Refração da Troposfera
Erros podem chegar até 30 m dependendo da densidade
atmosférica (massa gasosa) e do ângulo de elevação do satélite
Refração da Ionosfera
Variação em função do número de elétrons presentes ao longo do
caminho percorrido pelo sinal que enfraquece o sinal, podendo
fazer com que o receptor perca a sintonia com o satélite
Erros podem ser minimizados pelo posicionamento relativo e com o
uso de receptores de dupla freqüencia
Posicionamento por Satélites
Erros de propagação dos sinais
Perdas de ciclos
Interrompimento na contagem do número de ciclos durante o período
de observação em razão de obstrução do sinal de um ou mais
satélites, impedindo que chegue até o receptor
Pode ser solucionado com introdução de nova ambiguidade no
modelo de ajustamento
Posicionamento por Satélites
Erros da propagação dos sinais
Multicaminhamento (Multipath)
Quando o receptor recebe, além do sinal que chega diretamente à
antena, sinais refletidos em superfícies vizinhas a ela.
Similar ao efeito fantasma de TV
Para atenuar esse efeito:
Antenas Choke rings
Evitar levantamentos em
locais propícios ao
multipath
Posicionamento por Satélites
5. MÉTODOS DE POSICIONAMENTO
Métodos de Posicionamento
Planejamento
Reconhecimento
Monumentalização
Em tempo real
Pós-processado
Absoluto
Relativo
Posicionamento por Satélites
Planejamento
Definir vértices a serem implantados
Método de posicionamento a ser adotado
Número de equipes
Número de membros de cada equipe
Equipamentos
Reconhecimento
Verificar as condições locais
Identificar objetos que possam obstruir sinais ou produzir
multicaminhamentos
Monumentalização
Materializar o ponto de interesse com chapa de aço ou
bronze fixada em rocha, calçada ou pilar de concreto
Ser fácil de encontrar e ter resistente à destruição
Posicionamento por Satélites
Posicionamento em Tempo Real
• Quando há necessidade de posicionamento instantâneo ou
quase instantâneo
• Aplicações marítimas e aeronáuticas
• Pouso e decolagem de aviões
Posicionamento Pós-Processado
• Quando não há necessidade de posicionamento em tempo real
• Permite aplicar técnicas mais rigorosas de controle de qualidade,
obtendo-se maiores precisões
• Aquisição de pontos de controle para aerofotogrametria
• Dados são transferidos do receptor para computador
• Quando forem utilizados receptores diferentes fabricantes todos
os arquivos devem ser convertidos para RINEX
Posicionamento por Satélites
Posicionamento Absoluto
•
Consiste em obter coordenadas de um ponto isolado;
•
Utilizado em navegação de baixa precisão e em levantamentos
expeditos
•
Até 1 de maio de 2000:precisão de aproximadamente 100 m
•
A partir de 2 de maio de 2000, precisão melhora em torno de 10 m
•
Quando informações são pós-processadas, com dados do IGS,
precisão em torno de poucos centímetros
Posicionamento por Satélites
DOP (Dilution of Precision)
Auxilia na indicação da precisão dos resultados que serão obtidos
Depende de:
1) Desvio-padrão da observação expresso pelo Erro Equivalente do
Usuário (UERE – User Equivalent Range Error)
2) Configuração geométrica dos satélites
Posicionamento por Satélites
Tipos de DOP
HDOP: Posicionamento Horizontal
VDOP: Posicionamento Vertical
PDOP: Posicionamento Tridimensional
TDOP: Posicionamento no Tempo
GDOP
Efeito combinado de PDOP + TDOP
É o inverso do volume V de um tetraedro formado pelas posições do
usuário e dos 4 satélites
GDOP = 1 / V
Posicionamento por Satélites
Melhor geometria ocorre quando o volume é maximizado, quando a
distribuição dos satélites é boa, o que implica um PDOP mínimo
Posicionamento por Satélites
Posicionamento Relativo
A posição de um ponto é determinada com relação a de outro(s)
cujas coordenadas são conhecidas
Utilizado em atividades geodésicas, topográficas e cadastrais
Método Estático
Métodos Intermediários (Estático Rápido e Semi-Cinemático)
Método Cinemático
Posicionamento por Satélites
Método Estático
•
O objeto a ser posicionado deve estar em repouso
•
2 ou mais receptores rastreiam simultaneamente os satélites
visíveis por um período de 20 minutos a algumas horas
•
Precisão da ordem de 1 a 0,1 ppm (partes por milhão)
•
Quando as linhas base for maiores que 10 km e a precisão
requerida melhor que 1 ppm é preciso usar receptor de dupla
freqüência
Posicionamento por Satélites
Método Estático Rápido
•
Um receptor serve como base, permanecendo fixo sobre uma
estação de referência coletando dados, enquanto um outro percorre
as estações de interesse, onde permanece parado entre 5 a 20 min
para coletar dados
•
Quando se deseja alta produtividade, mas há obstruções entre as
estações a serem levantadas
•
Não há necessidade de continuar rastreando os satélites durante o
deslocamento entre estações, o que permite desligar o receptor
Posicionamento por Satélites
Método Estático Rápido
Adequado para linhas bases de até 10 km
Precisão entre 1 a 10 ppm
Para obter razoável precisão é preciso solucionar as ambigüidades
No deslocamento, os satélites alteram suas geometrias, o que é
essencial para solucionar as ambigüidades
Posicionamento por Satélites
Método Semi-cinemático
•
Também chamado de Pseudo-Estático ou de Stop and Go
•
Coletam-se dados por pelo menos 2 períodos de tempo na mesma
estação de modo que a geometria envolvida entre as duas estações
e os satélites se altere e, com isso, solucione as ambigüidades
•
As 2 coletas devem estar separadas por um intervalo de 20 a 30
min. Durante esse intervalo outras estações podem ser ocupadas
por períodos de tempo relativamente curtos ( 5 a 20 min)
Posicionamento por Satélites
Método Semi-cinemático
Requer que o receptor continue rastreando os mesmos satélites
durante as visitas às estações, mas a trajetória entre as estações não
é de interesse
As distâncias entre as estações deve ficar em até 10 km com
receptores de simples freqüência
Posicionamento por Satélites
Método Cinemático
•
Um receptor ocupa uma estação com coordenadas conhecidas
enquanto o outro se desloca sobre as feições de interesse
•
As observáveis simultâneas dos 2 receptores geram as duplas
diferenças, reduzindo os erros nas observáveis
•
Se não houver perda de sintonia, a ambigüidade permanece a
mesma durante todo o levantamento e é possível solucionar a
ambigüidade se o levantamento durar mais de 20 min
Posicionamento por Satélites
Diferencial GPS (DGPS)
As posições absolutas, obtidas com um receptor móvel, são corrigidas por
um outro receptor fixo, estacionado num ponto de coordenadas conhecidas.
Esses receptores comunicam-se através de link de rádio.
Precisão de 1 a 5 metros.
Posicionamento por Satélites
Real Time Kinematic (RTK)
Semelhante ao DGPS
Utiliza a fase da onda da portadora visando melhorar os
resultados
Precisão na ordem de poucos centímetros
Posicionamento por Satélites
Problemas dos métodos RTK
Link de rádio para transmitir/receber dados numa taxa de
2400 bps, exigindo o uso de VHF ou UHF, o que limita seu
uso a distâncias menores que 4,3 Km
Latência de dados: atraso no processamento dos dados
desde a coleta na estação de referência até o instante que
estes se tornam disponíveis no receptor móvel
Degradação da precisão com o afastamento da estação de
referência
Posicionamento por Satélites
DGPSI (DGPS Invertido)
Aplicados em serviços de vigilância e sistemas AVL
(Automatic Vehicle Location)
As estações móveis enviam os dados à estação base, onde
são aplicadas as correções
A posição corrigida é de maior interesse para uma estação
monitora central
Posicionamento por Satélites
WADGPS (Wide Area GPS)
Composta por, no mínimo, uma estação monitora, estações
de referência e sistemas de comunicação
Cada estação de referência é equipada com oscilador e
receptor GPS de alta qualidade
As medidas coletadas em cada estação são enviadas para a
estação monitora a qual estima e analisa os dados e faz as
correções necessárias
As correções são enviadas para os usuários via satélites de
comunicação (microondas), redes FM, etc. e os usuários
aplicam as correções
Posicionamento por Satélites
WADGPS (Wide Area GPS)
Também chamada de DGPS por Satélite
Precisão na ordem de 1 a 10 m
Usuários devem pagar uma taxa anual para utilização dos
serviços
Serviços disponíveis no Brasil
OMNISTAR
LandStar
Posicionamento por Satélites
GPS com SIG
Quando se deseja não somente saber a posição dos objetos
mas também os seus atributos
Suporte às atividades de cadastro
Requer planejamento cuidadoso dos dados
Elaboração de Dicionário de Dados
Posicionamento por Satélites
Dicionário de Dados
Banco de dados com as feições a serem levantadas,
contendo os seus possíveis atributos e valores.
Evitar possíveis erros de cadastro
Compatibilização com o banco de dados do SIG (número e
tamanho de campos, níveis e tipos de caracteres)
Transferido ao coletor de dados que o operador utilizará em
campo
Treinamento da equipe de campo
Posicionamento por Satélites
Funções do coletor de dados
Evitar necessidade de revisita aos pontos coletados
Coletar concomitantemente dados de diferentes tipos em
uma mesma viagem
Permitir a introdução de novos dados ao conjunto de dados
coletados, de modo manual ou utilizando equipamentos
LASER integrado ao receptor
Recuperar os atributos registrados e alterar somente o que
for diferente quando se precisar repetir a coleta de feições
com pequenas variações de atributos
Posicionamento por Satélites
Manipulação de Polígonos
• Fechar polígonos automaticamente
• Criar centróide automaticamente (locais em geral não
possíveis de serem ocupados com a antena do GPS)
• Associar os atributos dos polígono ao seu centróide
Manipulação de Linhas
• Permitir a manipulação de uma única linha e não de um
conjunto de pontos interligados
• Permitir, ao levantar uma seqüência de segmentos de linha
que apresenta atributos parecidos, que todos os atributos
do segmento anterior sejam copiados para o segmento
seguinte, sendo preciso apenas alterar o atributo que será
modificado (segmentação dinâmica)
Posicionamento por Satélites
6. APLICAÇÕES
Transportes (logística)
Esporte e Lazer
Proteção Civil
Topografia e Geodésia
Militares
Meteorologia
Monitoramento de Abalos Sísmicos
Roteiros de Viagens
Georreferenciamento de imagens de satélite
Atualização de informações cartográficas
Atualização de Sistemas de Informação Geográfica
Posicionamento por Satélites
CARTOGRAFIA
TELE ATLAS (www.teleatlas.com )
Empresa holandesa que disponibiliza mapas
digitais 2D e 3D para navegação e serviços
baseados em localização.
Realizou acordo com a GOOGLE para
suprimir dados para o Google Maps
Oferece sistema de atualização de dados
Posicionamento por Satélites
Logística
Automatic Vehicle Location (AVL)
Monitoramento de veículos
Transportadoras
Determinar onde, por quanto e a que horas cada veículo de uma
frota foi abastecido
Verificar se o motorista excedeu a velocidade
Posicionamento por Satélites
Receptor Trim Trac
Não utiliza antenas
Funciona quando o veículo
está em movimento e em
intervalo pré-configurado
Pode ser colocado no interior
do veículo (porta-luvas)
Transmissão de dados
através de SMS
Dimensões: 13 x 6 x 3 cm
Peso:102 gramas
Celular GSM triband (900/1800
e 1900 MHz) integrado
Posicionamento por Satélites
Objects Location and Management (OLM)
Não apenas os veículos podem ser monitorados, mas
também qualquer outro objeto
Carga do caminhão;
Cabeças de gado;
Tornozeleiras para presidiários
Posicionamento por Satélites
Seguradoras de veículos
Serviços de rastreamento
Auxiliar na localização de veículos após o furto
Situações de emergência
EUA obrigam operadoras de telefonia móvel a localizar de onde
partiram chamadas para auxiliar no serviço de emergência 911
Fim da privacidade
Controle da vida das pessoas
Posicionamento por Satélites
Roteamento
Lazer, esportes e viagens
Traçar rotas
Caminhos respeitam sentido das vias
Sistema de voz para guiar motoristas
Celular com mapas de localização de
telefones cadastrados
Serviço pago pelo clientes
Receber mensagens da situação do
trânsito evitando ruas congestionadas
e criar novas rotas
Posicionamento por Satélites
Transportes Públicos
GPS em ônibus - Projeto GEOSIT Uberlândia
• Monitorar a velocidade, tempo de percurso e de parada em
cada ponto;
• Alertar em caso de acidente ou problemas mecânicos;
• Comunicação imediata sobre problemas no trânsito, como
bloqueios ou semáforos quebrados;
• Fiscalizar o itinerário de cada linha de ônibus;
• Ajustar em tempo real dos horários de partida;
Posicionamento por Satélites
• Passageiros podem acompanhar, do ponto de ônibus,
quanto tempo terá que esperar até a chegada de cada ônibus;
• Botão de emergência em caso de assalto;
• Orientar a polícia na identificação de grupos criminosos e
traçar com mais precisão o perfil dos assaltos ( número de
ocorrências, freqüências, e localidade).
Posicionamento por Satélites
Radio-Frequency Identification (RFid)
Etiquetas em peças de vestuário emitem sinais captados por antenas
Sistemas semelhante ao de cobrança de pedágios em que um
dispositivo colocado no vidro do carro se comunica com uma antena
Jaquetas com GPS e sinal
de pânico em casos de
emergência
Posicionamento por Satélites