Universidade Federal do Paraná
Laboratório de Geodésia Espacial e Hidrografia
FUNDAMENTOS DO NAVSTAR-GPS:
EFEMÉRIDES, SISTEMA DE TEMPO GPS (1/14)
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Abril de 2011
Universidade Federal do Paraná
Laboratório de Geodésia Espacial e Hidrografia
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Professora: Dra. Claudia Pereira Krueger
1. EFEMÉRIDES TRANSMITIDAS
As efemérides transmitidas estão referenciadas ao WGS-84.
Nela você obtém os elementos que servem para calcular o tempo
GPS de cada satélite, bem como as suas coordenadas.
Tem-se:
•os parâmetros para corrigir o tempo do relógio do satélite,
•os parâmetros para determinar a órbita kepleriana do satélite e
• os parâmetros perturbadores desta órbita.
Os parâmetros das efemérides e relógio referem-se respectivamente a uma
época origem (toe) e (toc). Eles, são válidos para um intervalo de tempo de
aproximadamente duas horas antes e duas horas depois da época origem.
Tabela 5.1- Parâmetros enviados nas efemérides transmitidas.
Fonte: Adaptado de Seeber, 2003.
2. EFEMÉRIDES PRECISAS
Empregadas para alta precisão.
Acessadas via internet, denominadas de Efemérides Precisas
(Precise Ephemerides).
Elas, são produzidas a partir das órbitas geradas nos diversos
centros de análises, resultando nas seguintes siglas: IGS, IGR,
IGU.
As efemérides precisas estão referenciadas a vários ITRFs.
Os arquivos de dados são dispostos no formato SP3 (Standard
Product 3), produzido pelo NGS (U.S. National Geodetic Survey).
Diversas agências disponibilizam as efemérides precisas e os
parâmetros do relógio ajustados e entre elas citam-se o NIMA, JPL
e o IGS.
Por exemplo, o International GPS Service for Geodynamics IGS, através de observações diárias a partir de uma rede mundial
com mais de 200 estações distribuídas globalmente, coletam,
armazenam e distribuem dados para os usuários de áreas cientificas
ou de engenharia que utilizam GPS ou GLONASS, geram os
seguintes produtos:
* as efemérides de satélites GPS e GLONASS,
* parâmetros de rotação da Terra,
* coordenadas e velocidades das estações rastreadoras,
* informações do clock dos satélites e das estações de
rastreio do IGS e
* informações sobre troposfera e ionosfera.
Nestas estações, receptores de duas freqüências são instalados e
medem tanto o código como a fase dos satélites visíveis. Os erros
orbitais são separados dos erros dos relógios das estações utilizando
osciladores de alta precisão (padrão atômico de Césio ou Rubídio).
Na tabela abaixo você pode observar os três produtos disponíveis
em função da acurácia da órbita e do relógio. Verifica-se também
o período de latência, a atualização e o intervalo da amostra de
cada um dos produtos listados. Inclui-se as informações sobre as
órbitas transmitidas.
Tabela 5.2- Produtos Disponíveis no IGS
Fonte: Adaptado de Seeber, 2003.
A identificação das efemérides se dá a partir da sigla do centro que
a produz, a semana GPS correspondente e o dia da semana.
Por exemplo: as efemérides precisas produzidas para o dia 15 de
julho de 1998 (quarta feira) pelo IGS recebem o nome de
“ IGS9663.SP3”.
O dia da semana é contado de tal forma que 0 corresponde a
domingo, 1 a segunda-feira e assim por diante, até o valor de 6
equivalente ao sábado.
O download destas efemérides você pode por exemplo fazer do IGS
pelo Centro de Analise do JPL-Jet Propulsion Laboratory
Pasadena, CA, EUA) no endereço:
http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods_cb.html.
Exemplo de um
arquivo do IGS
no formato
SP3.
Informações
em
http://igscb.jpl.
nasa.gov/igscb/
data/format/sp
3_docu.txt.
Tabela 5.3- Arquivo do IGS no Formato SP3
Fonte: Ferreira, 2004
3. SISTEMA DE TEMPO GPS
O GPS utiliza a sua própria escala de tempo e é conservado por
relógios atômicos. Ele, difere do UTC de um número próximo de
inteiro de segundos. Ambas as escalas de tempo possuem a origem
em uma época idêntica em 5 de janeiro de 1980, contudo a diferença
entre os tempos GPS e UTC será crescente, já que o tempo GPS não
é incrementado. A diferença entre estes tempos é fornecidas por
boletins encaminhados pela CANSPACE.
O tempo GPS
caracteriza-se pelo número da semana GPS (contada a partir da meia
noite de 5 para 6 de janeiro de 1980) e o número de segundos desde
o início da semana em questão, que varia de 0 a 604800. Este
sistema de tempo é definido pelo relógio principal na Estação
Principal de Controle (EPC).
Figura 5.4 - Escala de Tempo na Geodésia por Satélites
Fonte: Adaptado de Seeber, 2003.
Os relógios dos satélites diferem do sistema de tempo GPS, devido a
erros inerentes a ambos os sistemas, mas principalmente em razão
dos erros nos osciladores dos satélites.
O comportamento de cada um destes osciladores é monitorado pelo
segmento de controle e predito em forma de um polinômio de
segunda ordem. Estes coeficientes são transmitidos com as
mensagens de navegação (ver Tabela 5.1).