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GPS – Sistema de Posicionamento Global

GEORREFERENCIAMENTO DE IMÓVEIS RURAIS

FEAMIG

22

O Sistema Navstar GPSSistema desenvolvido pelos EUA

Sistema permite determinar a posição em três dimensões para pontos em qualquer parte do planeta, e em qualquer hora do dia

Diante de suas potencialidades logo seu uso se estendeu à população civil

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Sem Intervisibilidade

Longas Distâncias

Trabalhos a qualquer hora do dia

Maior produção com equipe menor

Vantagens do GPS

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O sistema GPS é dividido em três segmentos:

Segmento Espacial

Segmento de Controle

Segmento do Usuário

Segmentos do Sistema GPS

55

24 Satélites6 planos orbitais com inclinação de 55°04 Satélites em cada planoÓrbita muito alta 20.200 KmPeríodo de 24 horas

Função: gerar e transmitir os sinais GPS

Segmento Espacial

66

Segmento Espacial

ATUAL PLANO ORBITAL DA CONSTELAÇÃO GPS

77

Segmento Espacial

88

Segmento de Controle

Responsável pela operação do sistema GPSAtualiza a mensagem de navegação transmitidas pelos satélitesEstações de monitoramento distribuidas pelo mundoCorreção dos relógios dos satélites, determinação efemérides

99

HAVAIIHAVAII

COLORADO COLORADO SPRINGSPRING

ASCENSIONASCENSIONDIEGODIEGOGARCIAGARCIA

Segmento de Controle

1010

Segmento do UsuárioRefere-se a tudo que se relaciona com a comunidade usuária

Portadora L1Portadora L1

Código C/ACódigo C/A

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Sinal GPS

Os sinais são derivados a partir de uma freqüência gerada por um relógio atômico, f0 = 10.23 MHz

PortadorasL1 = 154 x 10,23 = 1575,42 Mhz 19,05 cmL2 = 120 x 10,23 = 1227,60 Mhz 24,45 cm

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Fase da Portadora ou Diferença de Fase

A distância entre o satélite e o receptor é determinada através de ciclos existentes entre o satélite e o receptor, para isso é utilizada a fase de batimento da portadora

Para trabalhos com a fase da onda portadora, é necessário a determinação da ambigüidade

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Fase da Portadora ou Diferença de Fase

Receptor mede comprimentos de onda fracionários quando sintoniza o sinalReceptor só conta ciclos sucessivos (contínuos)Receptor não conhece o número inteiro de ciclos que havia entre o receptor e o SV Incógnita, é chamada de ambiguidade

1414

Posicioanamento Relativo ou Diferencial

Tanto nas observações de código quanto as da fase podem ser tratadas a partir de pelo menos duas estações observadoras simultâneas dos mesmos satélites

O método pode fornecer resultados com acurácia de alguns metros ou poucos milímetros, dependendo da observável utilizada

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Posicionamento Isolado

Utilização de um único Receptor

Acurácia de 22m

PDOP fator mais importante na determinação

1616

Técnica de PosicionamentoEstático - utilizado nos posicionamentos de alta precisão; tempo de rastreio varia em função: tipo de receptor => 1 ou 2 frequências, comprimento da linha a ser medida, nível de precisão desejado; precisões em torno de 0,5 cm + 1 ppm

Cinemático - utilizado para ocupação por breve espaço de tempo, nas estações; precisa ser definida uma linha como base de partida para aplicação do método; com receptores de 1 frequência (l1) incovenientes com a perda de sinal; caso haja perda de sinal, deve-se reocupar a última estação conhecida; com receptores de duas frequências, esse problema é contornado; a gravação de dados pode se dar de modo contínuo ou “stop-and-go”; precisões de até 0,5 cm + 1 ppm

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Fontes de Erros no Sistema GPS

Dilution of Precision ( DOP )Disponibilidade Seletiva ( SA )Retardo AtmosféricoMulti-trajetóriaRuídos no ReceptorErros nos Relógios

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Dilution of Precision (DOP) Diluição da Precisão

DOP depende da geometria da constelação

DOP é um fator multiplicativo:

Menor DOP --> posição mais precisaMaior DOP --> posição menos precisaHDOP --> DOP na posição horizontalVDOP --> DOP na posição vertical PDOP --> DOP nas posições horizontal e verticalGDOP --> DOP nas posições horizontal, vertical e tempo

1919

Selective AvailabilitySA Disponibilidade

SA é produto de dois efeitos:

Manipulação dos dados das efeméridesInstabilidade ou variações no relógio

Precisão:Planimétrica: 100 metrosAltimétrica: 150 metros

SA foi desativada em maio de 2000

2020

Retardo Atmosférico

Os sinais GPS sofrem retardos quando atravessam a ionosfera e a troposfera, com isso, o tempo que o sinal leva para alcançar a terra é maior , interferindo na posição calculada

O retardo atmosférico é maior nas horas mais quentes do dia, quando a ionosfera e a troposfera se encontram em seu período de maior atividade

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Multitrajetória

Reflexão em objetos metálicos ou outras superfícies refletoras

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Ruído no Receptor

Quase todos (ou todos) os aparelhos eletrônicos geram ruídos. O ruído eletrônico de um receptor pode interferir no sinal GPS. Este erro (pequeno) não pode ser corrigido, o que resta é adquirir um receptor de boa qualidade

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Erros nos Relógios

O sistema depende de Relógios altamente precisos

Satélites possuem Relógios atômicos – precisão melhor que 1 nanosegundo = 0,0000000001”

Receptores necessitam de Relógios consistentes

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Fontes de Erros Gps

Efeito RemoçãoDiluição da Precisão (DOP) “horário”Efemérides dos satélites diferencialAtraso ionosférico diferencialAtraso troposférico diferencialSA diferencialMulticaminho (multipath) “local da antena”Ruído do receptor receptor

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Aplicações Gerais

Georreferenciamento de Imóveis RuraisRedes de Controle (Apóio)

Levantamentos TopográficosMineração

Levantamentos SísmicosConstrução Civil (locação)

Levantamento de DeformaçãoLevantamentos GeofísicosLevantamentos de VolumeApoio à Aerofotogrametria

GIS com precisão

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Receptores GPS de Navegação

2727

Receptores Geodésicos L1

2828

Receptores GPS L1L2