SISTEMA GPS
GPS
Sistema de Posicionamento Global
“Global Positioning System”
O QUE É?
COMO É CONSTITUÍDO?
COMO FUNCIONA?
PARA QUE SERVE?
O QUE É O GPS?
 O GPS é um sistema de posicionamento
por satélite que permite determinar a
posição de um receptor, fornecendo com
rigor as coordenadas do lugar: altitude,
longitude e altitude.
 Foi desenvolvido pelas forças armadas
norte-americanas, na década de 70, com
fins militares.
 Este sistema está disponível a qualquer
pessoa desde 1995.
COMO É CONSTITUÍDO O
SISTEMA GPS?
Este sistema divide-se em três partes:
Segmento Espacial (ou Constelação
de Satélites)
Segmento de Controlo
Segmento do Utilizador
SEGMENTO ESPACIAL
 É formado por 24 satélites
artificiais distribuídos por seis
órbitas, tendo cada uma quatro
satélites.
 Cada satélite descreve uma
órbita circular em torno da Terra,
a cerca de 22 200 km de altitude,
dando duas voltas completas por
dia (demoram 12 h a efectuar
uma volta completa-período).
 Transmitem e captam ondas
electromagnéticas na banda das
microondas.
 Cada satélite possui quatro
relógios atómicos cuja precisão é
3 ns (3 x 10-9 s).
SEGMENTO DE CONTROLO
 É constituído por cinco estações terrestres dispersas
pelo planeta:
Quatro fazem a observação dos satélites.
Uma é a estação principal de controlo localizada em
Colorado Springs, EUA.
 Estas estações têm como função:
Controlar a posição, a velocidade dos satélites e o
tempo marcado nos seus relógios.
Analisar as condições atmosféricas que podem
introduzir erros no sistema.
Efectuar correcções às órbitas e relógios dos
satélites através do envio de informação codificada.
SEGMENTO DO UTILIZADOR
 O segmento de utilizador é constituído pelos
receptores GPS e por quem os utiliza.
 Os receptores GPS:
- recebem e descodificam os sinais dos
satélites;
- podem trocar dados com outros receptores e
com computadores;
- permitem a quem navega obter mapas
pormenorizados de cidades e endereços úteis,
assim como obter a melhor rota até um local
desejado
ou
o
armazenamento
de
coordenadas de posição.
COMO FUNCIONA O SISTEMA GPS?
 Um receptor GPS para calcular a sua posição
recorre ao MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
(ou trilateração):
Localiza, no mínimo, três satélites;
Calcula a distância a que se encontra de
cada satélite;
Deduz a sua própria posição.
 O receptor GPS obtém estas informações
analisando os sinais emitidos pelos satélites
GPS
CÁLCULO DA DISTÂNCIA A UM
SATÉLITE
 Os satélites da rede GPS enviam os seus sinais
em instantes precisos: à hora t.
 O receptor GPS recebe o sinal no instante t +
Δt, que coincide com a hora marcada no seu
relógio de quartzo.
 Como o sinal se desloca à velocidade da luz
(c=3,0x108 m s-1, o tempo que decorre entre a
emissão e a recepção do sinal permite
determinar a distância entre o receptor e o
satélite:
d
v
t
 d  v  t
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
 Depois de receber o sinal
proveniente de A, o receptor
em P, a partir do tempo que o
sinal demorou de A a P, calcula
a distância dA.
 Com a distância dA, traça-se
uma circunferência centrada
em A que contém a posição do
receptor, mas que poderá ser
qualquer ponto pertencente à
circunferência.
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
 O sinal que o emissor B
emite, e que é captado
pelo
receptor
GPS,
permite determinar a
distância dB.
 Com a distância dB,
traça-se uma segunda
circunferência
centrada
em B que intercepta em
dois
pontos
a
circunferência
centrada
em A, um dos quais será
o ponto P.
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
 O sinal que o emissor C
emite, e que é captado
pelo
receptor
GPS,
permite determinar a
distância dC.
 Com a distância dC,
traça-se uma terceira
circunferência centrada
em C que intercepta dois
pontos da centrada em
A, um dos quais é
comum à circunferência
centrada em B e que
representa o ponto P.
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
SINCRONIZAÇÃO DOS RELÓGIOS
 Para um receptor calcular a sua posição,
são suficientes os sinais emitidos por
três emissores.
 Utiliza-se, contudo um quarto satélite
de referência, cujo sinal tem como
objectivo
sincronizar
os
relógios
atómicos que equipam os satélites e os
de quartzo que equipam os receptores.
PARA QUE SERVE O SISTEMA GPS?
 LOCALIZAR – fornece dados que permitem, com a
maior precisão conhecer a localização de qualquer
ponto do nosso planeta.
 CONDUZIR AO LONGO DE UM PERCURSO –
informa sobre a direcção e sentido que o receptor tem
de tomar para seguir determinado percurso.
 NAVEGAR – fornece informações a barcos e aviões
sobre a rota pretendida.
 MAPEAR – permite a criação de mapas mais
rigorosos.
 MEDIR TEMPOS.