CENTRO UNIVERSITÁRIO NOSSA SENHORA DO PATROCÍNIO
GPS
Sistema de Posicionamento Global
GPS - Sistema de Posicionamento Global
 sofisticado sistema eletrônico de navegação, baseado em uma
rede de satélites, que emitem ondas de rádio captadas por
equipamentos receptores que decodificam o sinal, calculam a
posição, permitindo a localização instantânea em qualquer ponto
da Terra.
• Latitude: posição em relação ao meridiano de Greenwich;
• Longitude: posição em relação à linha do Equador;
• Altitude: considerando o planeta terra como esfera.
 principais objetivos
- auxílio à radionavegação em três dimensões com precisão;
- navegação em tempo real;
- alta imunidade a interferências;
- cobertura global, 24 horas por dia;
- rápida obtenção das informações transmitidas pelos satélites.
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constituído por 3 segmentos ou componentes:
1º - Segmento Espacial (satélites);
2º - Segmento de Controle (estações terrestres);
3º - Segmento Usuário (receptores de GPS).
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Segmento Espacial
Estações de Monitoramento
Diego Garcia
Ascension Is.
Kwajalein
Hawaii
Segmento do Usuário
Colorado Springs
Segmento de Controle
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Segmento Espacial (satélites)
•
•
•
•
•
24 satélites NAVSTAR ou Space Vehicles (SVs) ;
6 planos orbitais com 55° de inclinação em relação ao Equador;
altura de aproximadamente 20.200 km acima da Terra;
tempo de Revolução 11:58 min;
cálculo da posição depende do sinal de apenas quatro satélites
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Segmento de Controle (estações terrestres)
•
•
•
•
•
•
controlado pela estação mestre – Colorado Springs;
5 estações rastreadoras fixas;
localizadas nas proximidades da linha do Equador;
retransmite o sinal e monitora movimento orbital dos satélites;
corrige a posição dos satélites (efemérides) e dos relógios (clocks);
reprograma o sistema com o padrão necessário.
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Segmento Usuário (receptores e comunidades de usuários GPS)
•
•
•
receptores de rádio (GPS) - unidades de processamento capaz de decodificar
em tempo real as informações enviadas pelo satélite e calcular a sua posição
converte os sinais dos satélites em posição, velocidade, e tempo estimado;
quatro satélites (mínimo) são necessários para calcular as quatro dimensões:
x, y, z (posição) e t (tempo);
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GPS - Sistema de Posicionamento Global
Posicionamento
O GPS fornece dois serviços de posicionamento em tempo real :
• SPS - “Standard Positioning Service”
• PPS - “Precise Positioning Service”
Onda C/A:
Onda P:
Tipos de ondas usadas pelos satélites
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•
•
posição (x, y, z) determinada com os valores da distância de três
posições diferentes conhecidas pelo método de triangulação;
distância calculada multiplicando o tempo que o sinal demora para
chegar, pela velocidade a que este viaja (a velocidade da luz).
Método de triangulação
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Cálculo da Posição
1º medição:
- equação matemática a partir da distâncias a vários satélites;
- fornece a posição sobre a superfície de uma esfera
20.000 km
4 incógnitas:
Latitude
Longitude
Altitude
Tempo
São necessárias 4 equações
Estamos em algum
ponto sobre a esfera
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2º medição:
fornece como solução a interseção entre duas esferas: uma circunferência
20.000 km
21.000 km
Interseção:
circunferência
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3ª medição:
- dois pontos são suficientes para determinar a posição.
- descartar um dos pontos (solução) que é uma solução impossível, no
espaço ou em alta velocidade.
A interseção de três
esferas são só dois
pontos
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4ª medição:
- permite resolver (remover) o erro do clock;
- (tempo) do receptor;
- aponta para só um dos pontos
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Para poder calcular sua posição no espaço, em 3 dimensões, um receptor
GPS precisa:
-
-
determinar, a partir dos sinais emitidos pelos satélites, as distâncias entre ele e,
no mínimo, quatro satélites, e as posições desses satélites;
obter suas coordenadas geográficas (latitude e longitude) e sua altitude,
através do método da trilateração.
distância satélite-receptor:
- calculado através da duração de propagação do sinal emitido pelo satélite até o
- receptor x velocidade da luz:
- determinada através dos códigos modulados na onda enviada pelo satélite
(códigos C/A e P), ou pela integração da fase de batimento da onda
portadora (método relativo).
d=Δt.v luz.
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10 Km
Patos
25 Km
Malta
25 Km
10 Km
Malta
Patos
10 Km
15 Km
Santa Terezinha
O princípio da Trilateração
aparelho de GPS recebendo sinais de quatro satélites
Patos
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Estrutura do sinal GPS
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Métodos de Posicionamento
•
Posicionamento por Ponto ou Absoluto
•
Posicionamento Diferencial (DGPS)
•
Posicionamento Relativo
•
Posicionamento relativo estático;
- Rápido
- Posicionamento relativo em tempo real;
- GPS Diferencial (DGPS);
- Cinemático.
- Posicionamento por Ponto ou Absoluto:
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Erros de posicionamento do GPS
•
Erros do relógio do satélite;
•
Atmosfera;
•
Multitrajetória ou Multicaminhamento;
•
Erros de recepção;
•
Disponibilidade Seletiva - SA (Selective Avaibility);
•
Anti-spoofing (AS)
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Limitações do GPS
•
receptores de uso geral não tem precisão (erro de 15 a 100 metros);
•
sinais dos satélites têm dificuldades para penetrar vegetação muito densa,
vales estreitos, cavernas, sob a água, montanhas altas ou edifícios muito
próximos de outros
•
Aparelho alimentado por fonte de energia (bateria ou rede elétrica)
Aplicações na Arquitetura e Urbanismo
• coleta de dados dentro de cidades;
• posicionamento rápido e preciso de construções, prédios, pontes, viadutos,
praças, e pontos mais precisos como localização de pilares, paredes, passagens,
monumentos arquitetônicos, etc.
• acumular informações de localização e altitude de vários pontos seqüenciais;
• base de dados para geração de imagens tridimensionais e mapas que podem ser
apresentados instantaneamente, com alta precisão e confiabilidade.
GPS GEODÉSICO
2 Pontos Fixos
Utilizado para
georreferenciamento
de poligonais que
posteriormente serão
utilizadas em outros
equipamentos de
precisão como
Estação Total.
GPS GEODÉSICO
1 Ponto Fixo e 1 Móvel
Utilização semelhante ao
anterior com a
possibilidade de
levantamento de outros
pontos com apenas o
deslocamento do aparelho
móvel.
ESTAÇÃO TOTAL
Equipamento que
utiliza os dados
coletados pelo GPS
Geodésico para dar
continuidade a
levantamentos
topográficos, locação
de obras, e outros
serviços de locação e
medição.
CELULARES
O Google tem disponibilizado ferramentas
que utilizam GPS e Internet para uso em
celulares possibilitando a localização de
usuários e orientação através de mapas.
LOCALIZADOR VEICULAR
Rastreamento feito diretamente pelo
usuário através de seu computador ou
celular através da Internet.
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Outras aplicações
Monitoramento de veículos
Levantamentos geodésicos
Exploração de óleo
Navegação terrestre
Navegação marítima
Mapeamento
Hidrografia
Aproximação e decolagem aeronaves
Uso militar
Esportes
Turismo
GIS
Reflorestamento
Orientação de máquinas
Cadastro
Polícia
Reconhecimento
Serviços
Caminhadas
Uso científico
Agricultura
Telefonia celular
BIBLIOGRAFIA
http://www.cienciaviva.pt/latlong/anterior/gps.asp
http://astro.if.ufrgs.br/coord.htm
http://www.arvm.org/gps/historico.html
http://www.astronautix.com/project/navstar.htm
http://www.gps.gov/
Glossário:
http://www.gmat.unsw.edu.au/snap/gps/glossary_a-c.htm
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ADRIANA FRANCO
ANDRÉ RICARDO SILVA
AUGUSTO AP. VICENZIO
FABIO FELIPE
LUIZ ANDRÉ SARTORI
FERNANDO LEÇA
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Nº 12
Nº 29
Nº 39
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