UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
GPS
Conceitos Básicos
Universidade Federal de Viçosa
Departamento de Engenharia Agrícola
Grupo de Agricultura de Precisão
O que é GPS
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Sistema de Posicionamento Global.
Controlador:Departamento de defesa EUA.
Originalmente militar, disponibilizado para uso
civil na década de 90.
Baseado em Satélites.
Latitude/Longitude/Altitude/Hora
GLONASS - sistema russo, equivalente ao GPS
(menor número de satélites, mais voltado para a
parte oriental do globo).
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Funcionamento do Sistema
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24 satélites, órbitas em torno de 20.000 km.
Pelo menos 4 satélites disponíveis 24 h por dia
em qualquer ponto da superfície terrestre.
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Funcionamento do Sistema
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Satélites com órbitas conhecidas.
Posição calculada pelo tempo entre a saída do
sinal do satélite e a chegada no receptor.
Distância = velocidade x tempo.
Velocidade aproximadamente igual à velocidade
da luz (3x108 m/s).
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Funcionamento do Sistema
Cálculo da Posição
Com 1 satélite:
20.000 km
Estamos em algum
ponto sobre a esfera
4 incógnitas:
Latitude
Longitude
Altitude
Hora
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Funcionamento do Sistema
Cálculo da Posição
Com 2 satélites:
20.000 km
21.000 km
Interseção:
circunferência
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Funcionamento do Sistema
Cálculo da Posição
Com 3 satélites:
A interseção de
três esferas são só
dois pontos
Um quarto
satélite permite
resolver o
problema do
relógio - é o que
ocorre na
prática.
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Coordenadas Geográficas
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Latitude: ângulo entre um paralelo e o equador,
varia de -90º (S) a +90º (N).
Longitude: ângulo entre o meridiano de
Greenwich e outro meridiano, varia de -180º
(W) a +180º (E).
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Coordenadas UTM
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Divisão globo em 60 zonas, a cada 6º longitude
Unidade: metros
Meridiano Central = 500.000 m. E
Equador = 0 m. N (hemisfério Norte)
= 10.000.000 m. N (hemisfério Sul)
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Datum
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Parâmetros e pontos de controle utilizados para
definir a forma tridimensional da terra.
WGS 84 - Datum global, utilizado pelo GPS.
SAD 69 - Datum utilizado para o Brasil.
Elipsóide:Modelo matemático que
define a superfície da terra, sendo
que cada região possui um melhor
ajustado.
Geióde: Superfície de mesmo
potencial gravitacional
(equipotencial) melhor adaptada
ao nível médio dos mares. Elipsóide
Geóide
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SAD-69 x WGS-84

Coordenada UTM do marco DEA
Datum
Leste(X)
Norte(Y)
Altura(Z)
SAD-69
721564,498
7701820,194
675,316
WGS-84
721520,710
7701775,634
672,938
43,788
44,560
2,378
Diferença
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O Sinal GPS
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O Sinal GPS
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O satélite GPS gera duas freqüências portadoras:
L1 e L2
A freqüência L1 traz embutido o código CA,
disponível para uso civil.
A freqüência L2 traz o código P - uso militar.
Quase todos os receptores GPS utilizam
exclusivamente o código CA e a portadora L1.
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Medição do Tempo
Usa o mesmo código no satélite e no receptor,
gerando o mesmo código ao mesmo tempo;
Quando o código chega do satélite se conhece
quanto tempo atrás o receptor gerou o mesmo
código.
Tempo medido pela
diferença entre as
mesmas partes do
código
do satélite
do receptor
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Quem usa código C/A ?
Navegação
SIG
Levantamentos
Topografia
Aplicações com precisão entre < 1 e 5 metros
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SEGMENTOS GPS
Segmento Espacial
Estações de
Monitoramento
Segmento do Usuário
Colorado Springs
Segmento de Controle
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Segmento Espacial
24/25 satélites na constelação final
6 planos com inclinação 55°
em cada plano 4 satélites
Órbita muito alta
20.183 km
período aprox. 12 horas
precisão
grande autonomia
cobertura global
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Tipos GPS
Navegação - erros em torno de 20m.
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Tipos GPS
Topográficos - erros abaixo de 1m.
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Tipos GPS
Geodésicos - erros abaixo de 1 cm.
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Tipos receptores GPS
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Os receptores mais exatos (“geodésicos”)
analisam o código P e a portadora (onda) L1 e L2.
Todos os receptores para exatidão em torno de
20m necessitam de correção diferencial.
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Correção Diferencial
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Utilização de dois receptores funcionando
simultaneamente, sendo que um permanece fixo
(BASE) e outro é o móvel.
A base deve estar instalada em ponto de
coordenada conhecida.
Princípio: como estão rastreando os mesmos
satélites, no mesmo instante, o erro que for obtido
na base será o mesmo para o móvel, permitindo
ao software corrigir essa posição.
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Correção Diferencial
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Correção pós-processada:
A base e o móvel gravam os dados, os dados
são transferidos para o computador após o
levantamento e processados.
Correção em tempo real:
A base envia ao móvel o sinal de correção
instantaneamente, via link de rádio.
“Correção por satélite”: os dados de correção são
enviados para o móvel utilizando-se satélites muito utilizado em agricultura de precisão.
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Diluição da Precisão
Um indicador da estabilidade na posição resultante
DOP depende da geometria da constelação
Menor DOP --> posição mais precisa
Maior DOP --> posição menos precisa
• HDOP = DOP horizontal
• VDOP = DOP vertical
• PDOP = DOP da posição, refere-se à geometria
instantânea dos satélites
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Vantagens do GPS
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Rapidez nos levantamentos;
Os pontos não precisam ser visíveis entre si;
Qualidade dos serviços e precisão;
Grande integração com SIG;
Baixo custo do levantamento;
Coordenadas e altitude reais;
Facilidade de operação;
Trabalho de dia ou à noite, em qualquer condição
de tempo.
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Limitações do GPS
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Dificuldade para trabalho em áreas urbanas ou
com obstruções físicas - multicaminhamento.
Sinal direto
Sinal
bloqueado
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Levantamento de pequenas áreas.
Levantamentos altimétricos.
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Aplicações do GPS
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Navegação aérea, marítima e terrestre;
Levantamentos topográficos e geodésicos;
Mapeamento;
SIG;
Orientação de máquinas;
Monitoramento de veículos;
Agricultura de precisão;
etc....
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Agricultura de Precisão
Mais Alimentos com Menor Poluição
do Meio Ambiente
“A Agricultura que Precisamos”
Varella, 2000
Grupo de Agricultura de Precisão
UFV - DEA