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Coordenadas geográficas
Latitude
• é definida em relação ao equador (latitude 0º) e exprime-se pelo ângulo que o paralelo que passa pelo lugar faz com o equador. Este ângulo é medido sobre o meridiano.
Longitude
• exprime-se pelo ângulo entre o meridiano do lugar e o meridiano de Greenwich. Todos os lugares que se encontram a Este do observatório de Greenwich têm longitude Este (E) e os que se situam a Oeste (W) têm longitude Oeste.
Altitude• é o comprimento do segmento vertical compreendido entre o nível médios das águas do mar e o local considerado.
Sistema GPS • O que é?
É uma constelação de 24 satélites que gravitam em torno da Terra em planos diferentes.
Como é constituído?
Este sistema divide-se em três partes designadas por:
segmento espacial; segmento de controlo;
segmento do utilizador.
Segmento espacial
É formado por uma constelação de 24 satélites com as seguintes características:
• Descrevem órbitas aproximadamente circulares em torno da Terra, a cerca de
22200 km de altitude, dando duas voltas completas por dia ( T=12 h).
• As órbitas estão contidas em seis planos que fazem 60º entre si .
Segmento espacial
• Em cada órbita há quatro satélites para que, num dado ponto da Terra, estejam em linha de vista, pelo menos, quatro satélites.
• Obtêm energia de painéis solares que são constantemente orientados para o sol.
• Cada satélite possui quatro relógios atómicos cuja precisão é 3 ns (3x10-9 s).
Segmento de controloÉ constituído por cinco estações terrestres : quatro fazem a
observação dos satélites e a quinta é a estação principal de controlo localizada em Colorado Springs, EUA
Estas estações têm como função:
Controlar a posição dos satélites, a velocidade e o tempo marcado nos seus relógios.
Analisar as condições atmosféricas que introduzem erros no sistema.
Efectuar correcções às órbitas e relógios dos satélites através do envio de informação codificada.
segmento do utilizador
É constituído pelos receptores GPS e por quem os utiliza.
Os receptores GPS são caracterizados por:Receber e descodificar os sinais dos satélites.Poder trocar dados com outros receptores e com
computadores.Permitir a quem navega, dispor de mapas detalhados
de cidades e endereços úteis, obter a melhor rota até um local desejado, conhecer coordenadas de posição, permitindo elaborar um mapa personalizado.
Sistema GPS
• Qualquer satélite demora 12h a dar uma volta completa à Terra e emite, a intervalos de tempo de 1 ms, um sinal electromagnético de rádio, diferente de satélite para satélite.
• As radiações electromagnéticas que transportam os sinais enviados pelos satélites do sistema GPS situam-se na zona das microondas.
• O aparelho receptor tem capacidade de reconhecer o satélite emissor, de armazenar dados e efectuar cálculos.
Como localizar um ponto à superfície da Terra?
• Método da TRIANGULAÇÃO
É um método geométrico que parte do conhecimento da distância do receptor a um mínimo de 3 satélites situados no seu horizonte.
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
• O receptor calcula a distância d1 a um satélite 1.
• Qualquer receptor colocado sobre uma superfície esférica de raio d1, encontra-se à mesma distância d1 do satélite 1.
MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO
• O conhecimento da distância d2 a um outro satélite 2 permite dizer que todos os pontos situados numa superfície esférica com esse raio estão à mesma distância d2.
• Então os pontos situados na circunferência de intersecção das duas superfícies esféricas estão à distância d1 do satélite 1 e à distância d2 do satélite 2.
• Considerando um terceiro satélite situado a uma distância d3 do receptor, podemos afirmar que apenas dois pontos do espaço estão nas condições indicadas.
• Em geral, um destes
pontos ou não se encontra na Terra ou está muito afastado do receptor, o que torna possível, ao efectuar os cálculos eliminar essa solução.
Mas…
• …utiliza-se ainda um quarto satélite, cujo sinal serve para sincronizar os relógios atómicos altamente precisos que estão a bordo dos satélites e os cronómetros de quartzo menos precisos dos receptores.
Cálculo da distância ao satélite
O tempo que o sinal demora a percorrer a distância é dado por:
Δt = treceptor – tsatélite
Qualquer sinal electromagnético propaga-se à velocidade da luz,
c = 3 x108 m/s
Um satélite envia um sinal num instante t e o receptor recebe o sinal no instante t + Δt
tcdtvdt
dv
Em síntese
• Os satélites informam o receptor das suas localizações, do instante em que é enviada a informação e sincronizam os relógios. O receptor GPS processa a informação recebida, determina a distância a que está de cada um dos três satélites.
• As distâncias calculadas definem três esferas, cada uma centrada num dos três satélites. A posição do GPS está contida na intersecção das três superfícies esféricas.
Os relógios…• A medição do tempo faz-se de forma directa, com relógios e
cronómetros. A precisão das medições pode ser muito diferente.
• Quanto mais preciso for um relógio ou cronómetro menor será o intervalo de tempo que é possível medir .
• Qualquer tipo de relógio possui duas componentes fundamentais:
um mecanismo que produz oscilações regulares; outro que conta as oscilações e as converte para uma unidade
de tempo (por exemplo, segundos).
Relógios atómicos de quartzo e mecânicos.
• Consoante estes osciladores sejam mecânicos, electromecânicos ou atómicos, assim os relógios terão diferentes precisões.
• A precisão dos relógios depende dos osciladores serem mecânicos, electromecânicos ou atómicos.
• Certos relógios mecânicos são baseados nas oscilações de um pêndulo.
• Nos relógios de quartzo, o oscilador baseia-se em oscilações de um cristal de quartzo.
• Os relógios atómicos baseiam-se na frequência das radiações emitidas, ou absorvidas, por átomos ou moléculas (césio).
• Os relógios mais precisos são os atómicos e os menos precisos são os de quartzo.
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