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Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos

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Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos. Como funciona:. Eu sei onde estou!. Sinal. X. Onde estou?. Também ocorre. Agora eu sei onde estou!. O que é?. Um sistema de localização sobre a Terra;

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sistemas de posicionamento global introdu o e fundamentos
Sistemas de Posicionamento Global

Introdução e Fundamentos

como funciona

Como funciona:

Eu sei onde estou!

Sinal

X

Onde estou?

Também ocorre...

Agora eu sei onde estou!

o que

O que é?

Um sistema de localização sobre a Terra;

Aparelhos que sabem sua posição enviam sinais de radiofrequência aos que não sabem;

Possível ter disponibilidade 24 horas por dia e por todo o globo;

Trabalha com latitude, longitude, altura e data/hora (?!);

projetos de posicionamento por sat lites em destaque

Projetos de posicionamento por satélites em destaque

Há apenas dois projetos em operação:

GPS - NAVSTAR / EUA: Declarado operacional em 1995;

Glonass / Russo: Desde 2008, ainda em ajustes.

Há dois em implantação:

Galileo / Europa: Previsão 2013;

Compass / China: Previsão 2010/2011.

gps navstar sistema americano

GPS/NAVSTAR – Sistema Americano

Transmite latitude, longitude, altura e data/hora;

Sistema referencial geodésico: WGS84;

Cobertura global – 28 satélites controlados por estações terrestres;

Posição com 4 satélites ou 3 satélites + altura;

Oferece dois serviços:

Militar: precisão de 1 metro;

Civil: antes de 1995, com Disponibilidade Seletiva, precisão de 15 a 100 metros; depois de 1995, precisão de 10 a 30 metros;

qual o princ pio da localiza o analogia

Qual é o princípio da localização?(Analogia)

A luz do Sol chega a Terra em 8 minutos!

Se a velocidade da luz é 300.000 Km/s,

qual é a distância Terra-Sol?

8 x 60 s x 300.000 Km/s = 144.000.000 Km

qual o princ pio da localiza o

Qual o princípio da localização?

Os satélites enviam através de radiofrequência sua localização e a data e hora;

O receptor por sua vez calcula o tempo de propagação do sinal, sabendo sua distância do emissor;

Precisa-se de quatro sinais de satélites distintos para uma localização exata;

qual o princ pio a localiza o onde estou ideal

Sei que estou a 20.000 Km de um satélite que conheço sua localização!

Qual o princípio a localização?Onde estou?????? (IDEAL)

20.000 Km

Quatro variáveis

envolvidas:

- Latitude

- Longitude

- Altura

- Tempo

Estou sobre algum lugar

na superfície dessa esfera!

erros no sistema a pr tica n o o ideal

Erros no sistema – a prática não é o ideal

No sistema há erros introduzidos por diversas fontes;

Esses erros diluem a precisão da localização na superfície da Terra;

o que ocorre

O que ocorre:

Interferências

O receptor tem a posição

incorreta do emissor!

fontes de erro

Fontes de Erro

Veremos a seguir as principais fontes de erro do sistema GPS;

Alguns dos erros são mitigados pelo receptor, outros requerem técnicas mais sofisticadas e outros são insolúveis;

erro do rel gio do sat lite

Erro do relógio do satélite

O tempo é um fator primordial;

O relógio atômico do satélite tem precisão finita;

Desta forma, as informações de tempo do satélite contém erro;

erro de efem rides dos sat lites

Erro de efemérides dos satélites

A precisão da localização do satélite também tem precisão finita;

Desta forma, o emissor transmite sua posição com um certo nível de imprecisão;

erros do receptor

Erros do receptor

O relógio do receptor tem precisão pior do que o do satélite;

O receptor tem limitações na precisão dos cálculos que realiza;

Erro de multi-trajeto (multipath);

atrasos troposf ricos e ionosf ricos

Atrasos troposféricos e ionosféricos

O sinal propagado sofre retardo e alteração de fase devido a partículas polarizadas e vapor de água;

Desta forma o satélite parece mais distante do que está;

dilution of precision dop

Dilution of precision - DOP

Os erros vistos anteriormente afetam cada reconhecimento de posição dos satélites – normalmente quatro;

O cálculo da posição do receptor depende de cada cálculo da posição de cada satélite;

Desta forma, os erros se relacionam...

dilution of precision dop1

Dilution of precision - DOP

A posição (geometria) dos satélites afetam a precisão da localização do receptor;

Quanto mais centrados numa mesma região do céu, pior;

Chamados esse evento de Diluição de Precisão ou Dilution of precision ou apenas DOP;

dilution of precision dop2

Dilution of precision - DOP

Pior

Melhor

Quanto maior o volume do tetraedro, melhor!

slide24

Dilution of precision - DOP

DOP é um fator multiplicativo ao erro – quanto menor, melhor;

Como a posição dos satélites varia no tempo, o DOP também varia;

Quando há mais de 4 satélites acessíveis, o receptor tende a escolher os que fornecem um menor DOP;

m todos de posicionamento

Métodos de Posicionamento

São essencialmente dois métodos:

Absoluto;

Relativo.

m todo absoluto

Método Absoluto

Apenas um receptor – como ilustrado nos exemplos até agora;

Mais utilizado na navegação;

Menor precisão;

Coleta de pontos ao longo do tempo não melhora significativamente a precisão;

previs o de erro pelo m todo absoluto

Previsão de erro pelo Método Absoluto

Erro do relógio do satélite: 60 cm

Erro de efemérides: 60 cm

Erros dos receptores: 120 cm

Atmosférico/Ionosférico: 360 cm

Total (raiz quadrados da soma dos quadrados): 390 cm

Em boas condições, o DOP varia de 3 a 7. De 3x390cm a 7x390cm ou seja, de 10 a 30 metros, aproximadamente.

m todo diferencial relativo dgps

Método Diferencial (relativo) - DGPS

Tem-se um aparelho DGPS num ponto conhecido com boa precisão;

O DGPS calcula sua posição pelo sistema GPS e compara sua posição de alta acurácia;

Envia correções para receptores móveis;

m todo diferencial relativo dgps1

Método Diferencial (relativo) - DGPS

Mitiga erros inerentes do sistema – precisão de 1 a 5 metros;

Há dois tipos de DGPS:

Tempo real;

Pós-processado;

exemplo ilustrativo de dgps em tempo real

Exemplo ilustrativo de DGPS em tempo real

Calcula ao

longo do

tempo sua

posição

DGPS

Receptor

DGPS

Correções

Posição com mais

precisão!!!

Posição conhecida

e acurada

dgps disponibilidade

DGPS - Disponibilidade

Em certas localidades, empresas ou governo dispõe de uma infraestrutura de antenas DGPS que já fornecem sinais aos receptores;

Também é possível adquirir seu próprio equipamento;

O IBGE dispõe do Sistema Geodésico Brasileiro, pontos geográficos (marcos) de alta-precisão que podem servir como local à estação DGPS;

m todo relativo outros

Método Relativo (outros)

Também se utiliza de uma ou mais estações conhecidas e com posição acurada;

O receptor calcula sua distância utilizando os sinais dos satélites e das estações;

Com métodos matemáticos e propriedades físicas de propagação de ondas, obtêm-se precisão milimétrica;

O IBGE mantém Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo com uma base de estações;

slide33

Principais dados gerados pelo GPS de navegação

Waypoints:

São pontos geográficos marcados pelo usuário.

Tracklogs (trilhas):

É um recurso que pode ser ativo no aparelho, onde o mesmo marca de tempo em tempo pontos na atual localização, formando ao final uma linha que representa o caminho seguido pelo aparelho.

Routes (rotas)

São waypoints ligados numa dada ordem pelo usuário.

leitura complementar

Leitura complementar

Material com conceitos de GPS:

http://www.scribd.com/doc/7156577/Conceitos-GPS

GPS – Um guia prático:

http://www.gpstm.com/articles.php?lang=port&article=11

Apostila sobre GPS:

http://www.gpstm.com/articles.php?lang=port&article=12

obrigado
Obrigado

José Augusto Sapienza Ramos

[email protected]

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