GPS Trabalho

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Escola Secundária Ibn Mucana

Disciplina de Físico - Química

Professor Silvestre Andrade

Sistema de Posicionamento Global (GPS)

Novembro de 2009

Vânia Sioga

11º A Nº23



Índice

Página

GPS Sistema de posicionamento global

História do GPS

Funcionamento do GPS

Tipos de receptores do GPS

Aplicações GPS

Conclusão e crítica

Bibliografia



GPS - Sistema de posicionamento global

O Sistema de Posicionamento Global, vulgarmente conhecido por GPS (do acrónimo do inglês Global

Positioning System), é um sistema de posicionamento por satélite, por vezes incorrectamente designado

de sistema de navegação, utilizado para determinação da posição de um receptor na superfície da Terra

ou em órbita.

O sistema GPS foi criado e é controlado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos e pode ser

utilizado por qualquer pessoa, gratuitamente, necessitando apenas de um receptor que capte o sinal

emitido pelos satélites.

São fornecidos dois tipos de serviços GPS: Standard e Precision.

Contrariamente ao que inicialmente acontecia, os dois serviços estão disponíveis actualmente em

regime aberto, em qualquer parte do mundo.

O sistema está dividido em três segmentos - espacial, de controlo e utilizador.

- O segmento espacial é constituído por 24 satélites com relógios atómicos, com órbitas circulares em

torno da Terra com um período orbital de 12 horas, distribuídos em 6 planos orbitais igualmente

inclinados.

- O segmento de controlo é constituído por um conjunto de estações terrestres que recebem

continuamente informação dos satélites.

Os dados são depois enviados para uma estação de controlo em Colorado Springs que analisa a

constelação e projecta as efemérides e comportamento dos relógios para as horas seguintes.

-O

segmento do utilizador consiste num receptor que capta os sinais emitidos pelos satélites.

Um receptor GPS (GPSR) descodifica as transmissões do sinal de código e fase de múltiplos satélites e

calcula a sua posição com base nas distâncias a estes.

A posição é dada por latitude, longitude e altitude, coordenadas geodésicas referentes ao sistema

WGS84.



H istória do GPS

Desde sempre que o ser humano sentiu a necessidade de saber ao certo onde estava e para onde ia.

Ao longo da história, as soluções para os problemas de posicionamento e orientação passaram pelos

métodos mais simples e arcaicos, chegando aos mais complexos do ponto de vista científico, emborasem nunca se encontrar um método ideal, que funcionasse com a mesma precisão a qualquer hora, em

qualquer lugar e sob quaisquer condições ambientais externas.

Nos finais da década de sessenta, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América idealizou o

G.P.S. (Global Positi oning Sy stem), também designado como Sistema de Posicionamento Global.

Este sistema permitia calcular com precisão e rapidez posições na terra, em tempo real, num referencial

geocêntrico global e sob diversas condições atmosféricas. Tudo isto tinha como base informações

enviadas por satélites de uma constelação criada para o efeito.

No início, o sistema era apenas para uso militar, mas isso mudou em 1983 quando um avião interceptor

Soviético desviado, erradamente, da sua rota abateu um avião civil no restrito espaço soviético,

matando todos a bordo.

Este acidente poderia ter sido evitado pelo GPS e assim, anunciou se muito em breve a

disponibilização do a civis.

Já antes da idealização do GPS, o Departamento de Defesa dos E.U.A. tinha ao seu dispor um grande

número de sistemas de posicionamento, mas poucos funcionavam com razoável precisão e o seu

elevado número havia tornado a sua manutenção impraticável.

Desta forma, preferiu-se gastar uma larga quantia de dinheiro no desenvolvimento de um sistema que

substituísse a generalidade dos sistemas existentes e que garantisse uma navegação precisa, contínua emundial.



Funcionamento do GPS

Apesar de empregar equipamento complexo e de alta tecnologia, os princípios básicos de

funcionamento do GPS são bastante simples.

Todo o sistema tem como base a triangulação dos satélites, cujos sinais o utilizador pode receberatravés de receptores de vários tipos.

Cada satélite emite um sinal electromagnético codificado que o identifica.

O aparelho receptor interpreta o sinal enviado e calcula a distância do receptor até ao satélite que

emitiu o sinal.

Este cálculo é efectuado em função do tempo que o sinal demora até chegar ao receptor, sabendo-se

que viaja à velocidade da luz (distância = ×m/s × tempo/s).

Dada a grande velocidade da luz, o sistema utiliza relógios da mais alta precisão.

Os satélites dispõem de relógios atómicos, considerados actualmente como o instrumento de medição

de tempo mais preciso desenvolvido pelo Homem.

No entanto, devido aos altos custos e grandes dimensões dos relógios atómicos, o mesmo não pode ser

feito nos receptores, estando estes equipados com relógios de quartzo, que na maioria dos casos, têm

exactidão ao nanosegundo.

O cálculo de cada posição é obtido com a intersecção das medições realizadas pelos satélites. Com a

intersecção de apenas três satélites é possível calcular uma posição em duas dimensões (cálculo da

latitude e da longitude).

Contudo, para que o cálculo destas posições seja perfeito não poderão existir erros nas medições de

tempo efectuadas.

Assim, com a intersecção de mais um satélite já é possível obter posições a três dimensões (latitude,

longitude e altitude).

Se um receptor receber, simultaneamente, os sinais provenientes de quatro satélites pode determinar,

com incerteza de apenas alguns metros, a posição em que se encontra.

Embora possa ocorrer algum erro num dos cálculos, este é facilmente diluído no conjunto das quatro

medições.



Os dados recolhidos directamente pelos receptores móveis nunca são perfeitos, dependo muito da

precisão do receptor utilizado.

Por esta razão, para trabalhos de mapeamento é utilizada uma estação ou base, que não é mais que um

receptor fixo, cujo software próprio permite realizar a correcção diferencial, o que consiste na

comparação dos ficheiros de campo com os ficheiros da base.

Fig.1 Sistema de triangulação do GPS

A intersecção de quatro satélites permite obter as coordenadas de um local à superfície da Terra.



T ipos de receptores do GPS

Existem diferentes receptores GPS, desde diversas marcas que comercializam soluções "tudo-em-um",

até aos externos que são ligados por cabo ou ainda por bluetooth.

Geralmente são categorizados em termos de uso em Geodésicos, Topográficos e de Navegação.

A diferenciação entre essas categorias é principalmente a precisão alcançada, ou seja, a razão da

igualdade entre o dado real do posicionamento e o oferecido pelo equipamento.

Os receptores Geodésicos, os mais precisos com valores na casa dos milímetros, são capazes de captar

as duas frequências emitidas pelos satélites (L1 e L2), possibilitando assim a eliminação dos efeitos da

refracção ionosférica.

Os Topográficos, que têm características de trabalho semelhantes à categoria anterior, mas que

somente captam a portadora L1, também possuem elevada precisão, geralmente na casa dos

centímetros.

Ambas as categorias têm aplicações técnicas e características próprias como o pós-processamento, o

que significa que geralmente não informam o posicionamento instantaneamente.

No caso da categoria de maior uso, a de navegação, embora possua menor precisão de posicionamento,

tem inúmeras vantagens como o baixo preço de aquisição e inúmeras aplicações, onde se encontra uma

infinidade de modelos, tanto aqueles que integram diversos equipamentos como computadores de

mão, telemóveis, relógios; como aqueles dedicados exclusivamente ao posicionamento GPS, onde

também se encontram aplicações para uso de dados de posicionamento em outros equipamentos como

notebooks, rastreadores de veículos, etc.

Fig.2 Diferentes receptores de GPS



A plicações do GPS

Além da sua apl icação óbv ia na av iação geral e comercial e na nav egação marítima, qual quer pessoa

que queira saber a sua posição , encontrar o caminho para determinad o local (ou de vol ta ao pont o de

partida) ou conhecer a v elocidade e direcção d o seu deslocament o pode beneficiar com o GPS.

Act ual mente, o si stema está a ser muit o dif undid o em aut omóv ei s com si stema de nav egação demapas , o que possi bi l ita uma v i são geral da área que o cond ut or está a percorrer.

Guardas f lorestai s , trabal hos de pr os pecção e exploração de recur sos nat urai s , geólogos , arqueólogos ,

bombeir os , são enormemente beneficiad os pel a tecnologia d o si stema.

O GPS tem-se t ornad o cada v ez mai s po pul ar entre cicl i stas , baloni stas , pescad ores , eco t uri stas ,

geocacher s , ou por av ent ureir os que queiram apenas orientação d urante as suas v iagens.

C om a po pul arização d o GPS, um novo conceit o surgi u na agricul t ura: a agricul t ura de preci são.

Uma máquina agrícol a d otada com um recept or GPS armazena dad os rel ati vos à pr od uti v idade num

di s positi vo de memória que, tratad os por um pr ograma es pecífico , pr od uzem um mapa de pr od uti v idade

da l avoura.

As inf ormações permitem também o ptimizar a apl icação de correcti vos e ferti l izantes.

Fig.2 O Sistema GPS em automóveis com um sistema de navegação de mapas, possibilita uma visão

geral da área que o condutor está a percorrer.



C oncl usão e crítica

Todo o sistema GPS oferece um conjunto de vantagens inigualável, substituindo muitas outras técnicas

de localização, que embora precisas, são demoradas ou de custos elevados.

O seu sucesso deve se principalmente à precisão, rapidez e economia oferecida.

Este sistema tem vindo a sofrer um grande avanço tecnológico.

Além da alta precisão que podem oferecer a custos relativamente baixos, os receptores têm vindo a

tornar-se cada vez mais pequenos, fáceis de transportar e simples de manusear, possibilitando trabalhos

de cómodos e rápidos.

O equipamento pode ser utilizado carregando-se nas mãos, em mochilas ou adaptado em veículos todo-

o-terreno, barcos ou aviões.

Fazer este trabalho tornou se, assim, numa forma interessante de estudar este sistema avançado de

comunicação.



Bibliografia

Robert Thomson (2009), História do GPS (Global Positioning System), w w w . M ui t o A r t i g o . COM ,

1 5 D E A B R I L ,

http://www.muitoartigo.com/Hist%C3%B3ria-do-GPS-Global-Positioning-System_64299/

,

[Consultado em 30 10 2009]

Luís M. Ferreira (1998), A Origem d o Si stema GPS, Thomas Panagopoulos,

http://w3.ualg.pt/~tpanago/,


Luís M. Ferreira (1998), Princípi os de F unci onament o d o GPS, Thomas Panagopoulos,

http://w3.ualg.pt/~tpanago/GPSfuncion.htm

,


Luís M. Ferreira (1998), ³ V antagens e A pl icações d o GPS no Sect or F lorestal , Thomas Panagopoulos,

http://w3.ualg.pt/~tpanago/GPSaplic.htm

,


Anónimo (2009), O que é o GPS?, Rota GPS, http://www.rotagps.com.br/suporte/

, [ Consultado em

30 10 2009]

Paulo Crawford (2001), A Teoria da Relatividade e oGlobal Positioning System (GPS)

http://cosmo.fis.fc.ul.pt/~crawford/artigos/A%20Teoria%20da%20Relatividade%20e%20o%20%20GPS.p

df , 7 de Março,


Anónimo (2009), Sistema de Posicionamento Global, Wikipédia,

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_Posicionamento_Global#Descri.C3.A7.C3.A3o_t.C3.A9cnica , 21

de Outubro,


Anónimo (2009), GPS pictures, Photobucket,

http://media.photobucket.com/image/gps/woog74/DSCF5216.jpg?o=62 ,


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