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GPS GPS Global Positioning System Global Positioning System

GPS Visao Geral

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Page 1: GPS Visao Geral

GPSGPSGlobal Positioning SystemGlobal Positioning System

Page 2: GPS Visao Geral

1 Introdução1 Introdução

A geodésia utilizava-se de ângulos e distâncias para resolver seus problemasA geodésia utilizava-se de ângulos e distâncias para resolver seus problemas Surgimento dos satélites artificiais, utilização como pontos espaciais geodésicos Surgimento dos satélites artificiais, utilização como pontos espaciais geodésicos

de referênciade referência O primeiro sistema de satélites colocado a disposição no meio civil foi o O primeiro sistema de satélites colocado a disposição no meio civil foi o

TRANSIT em 1967. Necessitava várias semanas de rastreamento. Usado pelo TRANSIT em 1967. Necessitava várias semanas de rastreamento. Usado pelo IBGE até 1991IBGE até 1991

Esta situação melhorou com o aparecimento do sistema NAVSTAR GPS Esta situação melhorou com o aparecimento do sistema NAVSTAR GPS (Navigation Satellite with Time and Ranging) em 1973, que permitiu alcançar (Navigation Satellite with Time and Ranging) em 1973, que permitiu alcançar melhores precisões num menor tempo de rastreamento. Usado pelo IBGE a partir melhores precisões num menor tempo de rastreamento. Usado pelo IBGE a partir de 1991 e até 2004 implantados mais de 1400 vérticesde 1991 e até 2004 implantados mais de 1400 vértices

O sistema NAVSTAR GPS foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa O sistema NAVSTAR GPS foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa Norte Americano, inicialmente para navegação com propósitos militaresNorte Americano, inicialmente para navegação com propósitos militares

O sistema GPS consiste de 29 satélites distribuídos em 6 planos de órbita cada O sistema GPS consiste de 29 satélites distribuídos em 6 planos de órbita cada um com 55º com o plano do Equadorum com 55º com o plano do Equador

Altitude aprox. 20200 kmAltitude aprox. 20200 km 12h siderais de período espacial (4’ a menos por dia) – v~14000km/h12h siderais de período espacial (4’ a menos por dia) – v~14000km/h Aproximadamente 5h acima do horizonte.Aproximadamente 5h acima do horizonte.

Page 3: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema

2.1 Estrutura2.1 Estrutura

- Segmento Espacial- Segmento Espacial

- Segmento de Controle- Segmento de Controle

- Segmento do Usuário.- Segmento do Usuário.

Page 4: GPS Visao Geral

manter uma escala de tempo bastante precisa ( 4 relógios atômicos – 2 manter uma escala de tempo bastante precisa ( 4 relógios atômicos – 2 césio e 2 rubídio)césio e 2 rubídio)

emitir sinais ultra-estáveis em duas freqüências moduladas L1 = 1575,42 emitir sinais ultra-estáveis em duas freqüências moduladas L1 = 1575,42 MHz e L2 = 1227.60 MHz MHz e L2 = 1227.60 MHz

Receber, armazenar e processar informações provenientes do segmento Receber, armazenar e processar informações provenientes do segmento de controlede controle

efetuar manobras orbitaisefetuar manobras orbitais Transmitir mensagens ao solo:Transmitir mensagens ao solo:

- as efemérides do próprio satéliteas efemérides do próprio satélite- Almanaque (efemérides de todos os satélites)Almanaque (efemérides de todos os satélites)- as correções do relógio do satélite as correções do relógio do satélite - parâmetros atmosféricos parâmetros atmosféricos - outros dados relevantes sobre o sistema em geral.outros dados relevantes sobre o sistema em geral.

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.1 Estrutura 2.1 Estrutura

Segmento EspacialSegmento Espacial

- É constituído pelos satélites GPS, com as seguintes funções:- É constituído pelos satélites GPS, com as seguintes funções:

Page 5: GPS Visao Geral

- Registra os sinais GPS a seu alcanceRegistra os sinais GPS a seu alcance- Recebe dados das 4 Estações de MonitoramentoRecebe dados das 4 Estações de Monitoramento- Processa os dados e os transmite para as estações de Processa os dados e os transmite para as estações de

monitoramentomonitoramento- Envia dados para os SV’s a seu alcance;Envia dados para os SV’s a seu alcance;

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.1 Estrutura 2.1 Estrutura

Segmento de ControleSegmento de Controle

- É constituído por 1 Estação Master e 4 Estações de Monitoramento- É constituído por 1 Estação Master e 4 Estações de Monitoramento Estação MasterEstação Master

- Registra os sinais GPS a seu alcanceRegistra os sinais GPS a seu alcance- Envia e recebe dados da Estação MasterEnvia e recebe dados da Estação Master- Envia dados para os SV’s a seu alcance.Envia dados para os SV’s a seu alcance.

Estações de MonitoramentoEstações de MonitoramentoHAWAIIHAWAII

COLORADO COLORADO SPRINGSSPRINGS

ASCENCIONASCENCION DIEGO GARCIADIEGO GARCIA

KWAJALEINKWAJALEIN

(Estação Master)(Estação Master)

Page 6: GPS Visao Geral

ReceptoresReceptores AlgoritmosAlgoritmos SoftwaresSoftwares

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.1 Estrutura 2.1 Estrutura

Segmento do UsuárioSegmento do Usuário

- Compreende o conjunto de usuários civis e militares do sistema - Compreende o conjunto de usuários civis e militares do sistema GPS, incluindo :GPS, incluindo :

Page 7: GPS Visao Geral

Segmento de Controle

Estação Master(Colorado Springs)

Estações de MonitoramentoDiego GarciaHawaiiAscension Is.Kwajalein

Segmento Espacial

Segmento do Usuário

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.1 Estrutura 2.1 Estrutura

Page 8: GPS Visao Geral

- Onda Eletromagnética- Onda Eletromagnética

- Duas freqüências portadoras- Duas freqüências portadoras L1 - 1575,42 MHz – L1 - 1575,42 MHz – λλ=19,05cm (=19,05cm (λλ=c/f)=c/f)

- Código C/A Código C/A (Coarse/Acquisition): Código civil, dura 1ms, 1023MHz(Coarse/Acquisition): Código civil, dura 1ms, 1023MHz

- P (Precise Code): Código militar, dura 7dias, 10,23MHz, criptografado - P (Precise Code): Código militar, dura 7dias, 10,23MHz, criptografado para evitar sabotagem (AS - Anti-Spoofing) criando o código Ypara evitar sabotagem (AS - Anti-Spoofing) criando o código Y

L2 - 1227,60 MHz – L2 - 1227,60 MHz – λλ=24,45cm (=24,45cm (λλ=c/f);=c/f);

- Somente código PSomente código P

- Mensagem- Mensagem São codificadas e acrescidas aos códigos C/A e PSão codificadas e acrescidas aos códigos C/A e P

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.2 A Estrutura dos Sinais 2.2 A Estrutura dos Sinais

λ

Page 9: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Matemática do PosicionamentoMatemática do Posicionamento

Page 10: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Tipo de medições:Tipo de medições:

- Medida baseada no código C/A (pseudo-distância)- Medida baseada no código C/A (pseudo-distância)

- Medida baseada na onda portadora (medida de fase).- Medida baseada na onda portadora (medida de fase).

Page 11: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Medida baseada no código C/A (pseudo-distância):Medida baseada no código C/A (pseudo-distância):

etcZZYYXXPD RRR .21

21

21

1

etcZZYYXXPD RRR .22

22

22

2

etcZZYYXXPD RRR .23

23

23

3

etcZZYYXXPD RRR .24

24

24

4

etcZZYYXXPD RRR .25

25

25

5

Resultado 1: equações 1, 2, 3, 4Resultado 1: equações 1, 2, 3, 4

Resultado 2: equações 1, 2, 3, 5Resultado 2: equações 1, 2, 3, 5

Resultado 3: equações 1, 2, 4, 5Resultado 3: equações 1, 2, 4, 5

Resultado 4: equações 1, 3, 4, 5Resultado 4: equações 1, 3, 4, 5

........

Page 12: GPS Visao Geral

.222 anFcFpD

.111 nFcFpD

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Medida baseada na onda portadora (medida de fase):Medida baseada na onda portadora (medida de fase):

Ciclo Fase

...

λλ

Fp

Fc

.333 bnFcFpD

Ambigüidade Ambigüidade InteiraInteira

t 1

t 2

t 3

Page 13: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Tipos de Posicionamento:Tipos de Posicionamento:

- Posicionamento Autônomo (absoluto)- Posicionamento Autônomo (absoluto)

- Posicionamento Diferencial (relativo).- Posicionamento Diferencial (relativo).

Page 14: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

- Medição com código C/A (+/-15m)Medição com código C/A (+/-15m)

- Usado em navegaçãoUsado em navegação

Posicionamento Diferencial:Posicionamento Diferencial:- Medição de fase da portadora (+/-3mm) ou código C/A (+/-1m)Medição de fase da portadora (+/-3mm) ou código C/A (+/-1m)

- Vetor Diferencial a partir de um ponto baseVetor Diferencial a partir de um ponto base

(XR, YR, ZR) medida

ROVER

Linha BaseROVERBASE

(XR, YR, ZR) medida(XB, YB, ZB) medida (DX, DY, DZ,)(XB, YB, ZB) conhecida (XR, YR, ZR) calculada

Posicionamento Posicionamento Autônomo:Autônomo:

Page 15: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Tipos de Processamento:Tipos de Processamento:

- Pós-processado- Pós-processado

- Processamento em Tempo Real.- Processamento em Tempo Real.

Page 16: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Pós-processado:Pós-processado:

VantagensVantagens- Coleta de dados brutos (código e/ou fase)- Coleta de dados brutos (código e/ou fase)- Tratamento dos Dados (Ajustamento de Redes)- Tratamento dos Dados (Ajustamento de Redes)- Independe de comunicação entre base e rover;- Independe de comunicação entre base e rover;

DesvantagensDesvantagens- Tempo de processamento- Tempo de processamento- Falta de Controle dos Dados.- Falta de Controle dos Dados.

Page 17: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Pós-processado:Pós-processado:

Page 18: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Processamento em Tempo Real:Processamento em Tempo Real:

VantagensVantagens- Coleta de dados finais (N, E, H)- Coleta de dados finais (N, E, H)- Tempo de processamento- Tempo de processamento- Locação- Locação- Controle dos Dados em Campo;- Controle dos Dados em Campo;

DesvantagensDesvantagens- Impossibilidade de tratamento (ajustamento de redes)- Impossibilidade de tratamento (ajustamento de redes)- Custo alto.- Custo alto.

Page 19: GPS Visao Geral

Processamento em Tempo Real:Processamento em Tempo Real:

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.3 Posicionamento pelo método GPS2.3 Posicionamento pelo método GPS

Page 20: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.4 Ângulo de Máscara2.4 Ângulo de Máscara

É o ângulo que indica o posicionamento em relação ao horizonteÉ o ângulo que indica o posicionamento em relação ao horizonte Os fabricantes de receptores GPS indicam que se considere Os fabricantes de receptores GPS indicam que se considere

apenas os satélites localizados 15º acima do horizonte. apenas os satélites localizados 15º acima do horizonte.

15º15º

Page 21: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.5 O sistema de referência GPS2.5 O sistema de referência GPS

O sistema GPS adota o sistema de referência global WGS84 (World Geodetic O sistema GPS adota o sistema de referência global WGS84 (World Geodetic System de 1984) e em CartesianasSystem de 1984) e em Cartesianas

O SGB adota o SIRGAS2000 (SIstema de Referência Geocêntrico para as O SGB adota o SIRGAS2000 (SIstema de Referência Geocêntrico para as Américas de 2000), podendo se utilizar até 2015 o SAD-69 (South American Américas de 2000), podendo se utilizar até 2015 o SAD-69 (South American Datum of 1969). Comumente as coordenadas são apresentadas em UTM e Datum of 1969). Comumente as coordenadas são apresentadas em UTM e GeodésicasGeodésicas

Pode-se matematicamente converter de um datum para outro e também Pode-se matematicamente converter de um datum para outro e também transformar coordenadas cartesianas em geodésicas/UTM.transformar coordenadas cartesianas em geodésicas/UTM.

Page 22: GPS Visao Geral

Altimetria:Altimetria: Para o sistema GPS, as altitudes são relacionadas ao Elipsóide, ou seja Para o sistema GPS, as altitudes são relacionadas ao Elipsóide, ou seja

Altitude Geométrica ou ainda Altitude ElipsoidalAltitude Geométrica ou ainda Altitude Elipsoidal Para o SGB o referencial é o geóide (nível médio do mar, definido por Para o SGB o referencial é o geóide (nível médio do mar, definido por

observações maregráficas tomadas na baía de Imbituba, litoral do estado de observações maregráficas tomadas na baía de Imbituba, litoral do estado de Santa Catarina. As altitudes são portanto Ortométricas também chamadas de Santa Catarina. As altitudes são portanto Ortométricas também chamadas de Altitudes Geoidais.Altitudes Geoidais.

ElipsóideElipsóide

GeóideGeóideDistância Geoidal - NDistância Geoidal - N

SuperfícieSuperfícieTopográficaTopográfica Altitude Geométrica - hAltitude Geométrica - h

Altitude Altitude OrtométricaOrtométrica - H - H

ElipsóidElipsóidee

GeóideGeóide

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.5 O sistema de referência GPS2.5 O sistema de referência GPS

Page 23: GPS Visao Geral

Conversão de Altitude Elipsoidal em Altitude Geoidal:Conversão de Altitude Elipsoidal em Altitude Geoidal: O Mapa Geoidal do Brasil possui escala muito pequena para uma interpolação O Mapa Geoidal do Brasil possui escala muito pequena para uma interpolação

segurasegura Deve-se utilizar modelos matemáticos geoidais para convertê-lasDeve-se utilizar modelos matemáticos geoidais para convertê-las No Brasil é publicado pelo IBGE o software Mapgeo, mas ele é muito pouco No Brasil é publicado pelo IBGE o software Mapgeo, mas ele é muito pouco

preciso:preciso:- Precisão Absoluta = +/- 0,5m- Precisão Absoluta = +/- 0,5m

- Precisão Relativa = +/-1cm/kmPrecisão Relativa = +/-1cm/km

Deve-se então fazer o posicionamento relativo.Deve-se então fazer o posicionamento relativo.

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.5 O sistema de referência GPS2.5 O sistema de referência GPS

Page 24: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.5 O sistema de referência GPS2.5 O sistema de referência GPS

GPS SGB CONVERSÃO

Datum Horizontal WGS84 SIRGAS2000/SAD69 Matemática

Sistema de Coordenadas Cartesianas Geodésicas/UTM Matemática

Altitude Geométrica Ortométrica Mapa geoidal

Datum Vertical WGS84 Imbituba Mapa Geoidal

Page 25: GPS Visao Geral

- A Disponibilidade Seletiva “Selective Availability” (S/A)- A Disponibilidade Seletiva “Selective Availability” (S/A)

- - Degradação do Código C/A:Degradação do Código C/A:

Até 02/05/2000 erro +/-100mAté 02/05/2000 erro +/-100m

Após 02/05/2000 erro +/-15mApós 02/05/2000 erro +/-15m

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.6 Principais Erros do Sistema GPS2.6 Principais Erros do Sistema GPS

Page 26: GPS Visao Geral

- Coeficientes DOP (Diluition of Precision)- Coeficientes DOP (Diluition of Precision) Índices que indicam a diluição da precisão dos dados coletadosÍndices que indicam a diluição da precisão dos dados coletados A melhor disposição espacial é um satélite no zênite e outros A melhor disposição espacial é um satélite no zênite e outros

igualmente espaçadosigualmente espaçados

DOP ruimDOP ruim DOP bomDOP bom

Tipos de DOP:Tipos de DOP:GDOP – Geometria VDOP – VerticalGDOP – Geometria VDOP – Vertical

PDOP – Posição 3D TDOP – TempoPDOP – Posição 3D TDOP – Tempo

HDOP – HorizontalHDOP – Horizontal

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.6 Principais Erros do Sistema GPS2.6 Principais Erros do Sistema GPS

APLICAÇÃO DOP

Geodésia < 2

Mapeamento < 6

Page 27: GPS Visao Geral

- Multi-caminhamento- Multi-caminhamento É a reflexão provocada por superfícies próximas das antenasÉ a reflexão provocada por superfícies próximas das antenas Muitos receptores identificam o multi-caminhamento pela Muitos receptores identificam o multi-caminhamento pela

deformação do sinaldeformação do sinal

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.6 Principais Erros do Sistema GPS2.6 Principais Erros do Sistema GPS

- Prédios, casas, muros, postes, e - Prédios, casas, muros, postes, e outros obstáculos sólidos, outros obstáculos sólidos, merecem atençãomerecem atenção

- Caso a antena não tenha plano de - Caso a antena não tenha plano de terra interno ou adaptado, deve-se terra interno ou adaptado, deve-se ter o cuidado especialmente em ter o cuidado especialmente em lâminas d’água ou pisos lâminas d’água ou pisos cerâmicos e cimentadoscerâmicos e cimentados

Plano de Terra

Page 28: GPS Visao Geral

- Ionosfera- Ionosfera A ionosfera compreende a camada de 200Km entre as altitudes 50km e A ionosfera compreende a camada de 200Km entre as altitudes 50km e

250km250km A camada Ionosfera, principalmente com a incidência solar, carrega-se A camada Ionosfera, principalmente com a incidência solar, carrega-se

negativamente as suas partículas, provocando atrasos ou adiantos nos negativamente as suas partículas, provocando atrasos ou adiantos nos sinaissinais

Quanto maior a distância entre os receptores, maior será o atraso ou o Quanto maior a distância entre os receptores, maior será o atraso ou o adianto dos sinaisadianto dos sinais

A Ionosfera interfere diferentemente em freqüências diferentes, ou A Ionosfera interfere diferentemente em freqüências diferentes, ou seja, atua diferente em L1 e L2seja, atua diferente em L1 e L2

Se utilizarmos um receptor de dupla freqüência, podemos detectar Se utilizarmos um receptor de dupla freqüência, podemos detectar quais são os atrasos ou adiantos ocorridosquais são os atrasos ou adiantos ocorridos

Em virtude disso, o uso de receptores de monofreqüência tem limite Em virtude disso, o uso de receptores de monofreqüência tem limite de distância.de distância.

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.6 Principais Erros do Sistema GPS2.6 Principais Erros do Sistema GPS

Dd

D>d

Ionosfera

Troposfera

Page 29: GPS Visao Geral

2 Funcionamento do sistema 2 Funcionamento do sistema 2.6 Principais Erros do Sistema GPS2.6 Principais Erros do Sistema GPS

ORIGEM DO ERRO ABSOLUTO

CÓDIGO C/A

RELATIVO

CÓDIGO C/A

RELATIVO

FASE

Relógio Satélite 1m 0m 0m

Efemérides Satélite 1m 0m 0m

S/A 10m 0m 0m

Troposfera 1m 0m 0m

Ionosfera 10m 0m 0m

Ruído na Pseudo-Dist. 1m 1m 0m

Ruído no Receptor 1m 1m 5mm

Multicaminhamento 0,5m 0,5m 0m

RMS 15,5m 1,6m 3mm

RMS*PDOP=2 31m 3,2m 6mm

Page 30: GPS Visao Geral

3 Métodos de Levantamento GPS em 3 Métodos de Levantamento GPS em Geodésia e TopografiaGeodésia e Topografia

3.1 Método Estático3.1 Método Estático

3.2 Método Cinemático Stop-and-go3.2 Método Cinemático Stop-and-go

3.3 Método Cinemático Contínuo3.3 Método Cinemático Contínuo

Page 31: GPS Visao Geral

3 Métodos de Levantamento GPS em 3 Métodos de Levantamento GPS em Geodésia e TopografiaGeodésia e Topografia

Método EstáticoMétodo Estático- Método pós-processado utilizado para transporte de coordenadasMétodo pós-processado utilizado para transporte de coordenadas

- Receptor fica estático rastreando os satélites durante longo tempoReceptor fica estático rastreando os satélites durante longo tempo

- Tempo varia de 15 minutos a muitas horas, dependendo do tipo de receptor e Tempo varia de 15 minutos a muitas horas, dependendo do tipo de receptor e da distância entre base e roverda distância entre base e rover

- Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e então é feita uma média podendo chegar a precisão de ±30cmentão é feita uma média podendo chegar a precisão de ±30cm

- Com código C/A e suavizado com portadora, a média pode chegar a precisão Com código C/A e suavizado com portadora, a média pode chegar a precisão de ±10cmde ±10cm

- Utilizando a Fase da Portadora, o tempo deve ser suficiente para resolver as Utilizando a Fase da Portadora, o tempo deve ser suficiente para resolver as ambigüidades estatisticamente de forma confiável e desta forma pode chegar ambigüidades estatisticamente de forma confiável e desta forma pode chegar a poucos milímetros de precisãoa poucos milímetros de precisão

- É possível fazer um ajustamento em rede, conhecendo os erros cometidos no É possível fazer um ajustamento em rede, conhecendo os erros cometidos no rastreamento dos vetores.rastreamento dos vetores.

Page 32: GPS Visao Geral

3 Métodos de Levantamento GPS em 3 Métodos de Levantamento GPS em Geodésia e TopografiaGeodésia e Topografia

Método EstáticoMétodo Estático A

D

C

B

E

Coord. conhecidas

A

C

B

D

Page 33: GPS Visao Geral

3 Métodos de Levantamento GPS em 3 Métodos de Levantamento GPS em Geodésia e TopografiaGeodésia e Topografia

Método EstáticoMétodo Estático

MC54

13

2

5

M1

T1

T2

M2T3

Page 34: GPS Visao Geral

3 Métodos de Levantamento GPS em 3 Métodos de Levantamento GPS em Geodésia e TopografiaGeodésia e Topografia

Método Cinemático Stop and GoMétodo Cinemático Stop and Go- Método pós-processado utilizado para levantamento de detalhesMétodo pós-processado utilizado para levantamento de detalhes

- Receptor fica parado alguns segundos sobre um ponto (stop) e é deslocado Receptor fica parado alguns segundos sobre um ponto (stop) e é deslocado para o próximo ponto (go)para o próximo ponto (go)

- Como ficará pouco tempo sobre o ponto, é necessário taxa de gravação Como ficará pouco tempo sobre o ponto, é necessário taxa de gravação pequena (1s ou 2s) para poder fazer uma média com várias mediçõespequena (1s ou 2s) para poder fazer uma média com várias medições

- Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e então é feita uma média e pode chegar a precisão de ±1mentão é feita uma média e pode chegar a precisão de ±1m

- Com código C/A suavizado com portadora, a média pode chegar a precisão Com código C/A suavizado com portadora, a média pode chegar a precisão de ±10cmde ±10cm

- Utilizando a Fase da Portadora, deve-se resolver inicialmente as Utilizando a Fase da Portadora, deve-se resolver inicialmente as ambigüidades. Este processo é conhecido como Inicialização:ambigüidades. Este processo é conhecido como Inicialização:

- Inicialização EstáticaInicialização Estática

- Inicialização em ponto conhecidoInicialização em ponto conhecido

- Inicialização OTF (On The Fly).Inicialização OTF (On The Fly).

Page 35: GPS Visao Geral

3 Métodos de Levantamento GPS em 3 Métodos de Levantamento GPS em Geodésia e TopografiaGeodésia e Topografia

Método Cinemático Stop and GoMétodo Cinemático Stop and Go

Page 36: GPS Visao Geral

3 Métodos de Levantamento GPS em 3 Métodos de Levantamento GPS em Geodésia e TopografiaGeodésia e Topografia

Método Cinemático ContínuoMétodo Cinemático Contínuo- A inicialização funciona exatamente como no stop and goA inicialização funciona exatamente como no stop and go

- Os pontos são armazenados sem identificação particular, sendo coletados Os pontos são armazenados sem identificação particular, sendo coletados sequencialmente de acordo com o tempo de coletasequencialmente de acordo com o tempo de coleta

Page 37: GPS Visao Geral

Satélites Geoestacionários recebem correções de bases terrestres e enviam para os Satélites Geoestacionários recebem correções de bases terrestres e enviam para os receptores dos usuários. Esta técnica é conhecida como Aumento dos sinais.receptores dos usuários. Esta técnica é conhecida como Aumento dos sinais.

- Waas (Wide Area Augmentation System)Waas (Wide Area Augmentation System)- Mantida pelo Governo dos EUAMantida pelo Governo dos EUA- Cobertura somente nos EUA e CanadáCobertura somente nos EUA e Canadá- Precisão de 3mPrecisão de 3m- Somente GPSSomente GPS- Serviço 100% gratuito;Serviço 100% gratuito;

- Egnos (Egnos (European Geostationary Navigation Overlay System)European Geostationary Navigation Overlay System)- Mantido pela Agência Espacial Européia Mantido pela Agência Espacial Européia - Cobertura somente na EuropaCobertura somente na Europa- 3 satélites sobre a Europa3 satélites sobre a Europa- Precisão de até 1mPrecisão de até 1m- 30 estações em 21 países30 estações em 21 países- 4 centros de controle4 centros de controle- GPS, Glonass e GalileuGPS, Glonass e Galileu- Serviço 100% gratuito.Serviço 100% gratuito.

4 Aumentos4 Aumentos4.1 Correções via Satélite4.1 Correções via Satélite

Page 38: GPS Visao Geral

• MSAS (MSAS (Multi-functional Satellite based Augmentation Service)Multi-functional Satellite based Augmentation Service)• Mantido pelo Governo JaponêsMantido pelo Governo Japonês• Cobertura somente no JapãoCobertura somente no Japão• Serviço 100% gratuito;Serviço 100% gratuito;

• RascalRascal• Iniciativa privadaIniciativa privada• Cobertura globalCobertura global• 5 centros de controle5 centros de controle• Precisão de 50cmPrecisão de 50cm• Serviço pago;Serviço pago;

• OmnistarOmnistar• Iniciativa privadaIniciativa privada• Cobertura global Cobertura global • 90 estações em 45 pasíses90 estações em 45 pasíses• 3 centros de controle3 centros de controle• Precisão de 15cm a 3mPrecisão de 15cm a 3m• Serviço pago;Serviço pago;

• SkyfixSkyfix• Iniciativa privadaIniciativa privada• Cobertura global Cobertura global • 7 satélites7 satélites• 7 centros de controle7 centros de controle• Precisão de 15cm a 2mPrecisão de 15cm a 2m• GPS e GlonassGPS e Glonass• Serviço pago.Serviço pago.

4 Aumentos4 Aumentos4.1 Correções via Satélite4.1 Correções via Satélite

Page 39: GPS Visao Geral

Bases terrestres fixas que enviam correções para os receptores dos Bases terrestres fixas que enviam correções para os receptores dos usuáriosusuários

• Rádio Faróis da MarinhaRádio Faróis da Marinha• Alcance de 370km para Navegação e 100km para mapeamentoAlcance de 370km para Navegação e 100km para mapeamento

4 Aumentos4 Aumentos4.2 Correções via Terrestre4.2 Correções via Terrestre

LOCALIZAÇÃOFREQUÊNCIA

(Hz)MSK RATE

(bpa)LATITUDE LONGITUDE STATION ID

Abrolhos 290 100 17° 57’ 53.0" S 38° 41’ 38.2" W 0461

Aracaju 320 100 10° 58’ 10.7" S 37° 02’ 11.1" W 0468

Calcanhar 305 100 5° 09’ 36.8" S 35° 29’ 15.2" W 0467

Canivete 310 100 00° 30’ 31.6" S 50° 24’ 50.1" W 0463

Ilha Rasa 315 100 26° 00’ S 43° 06" W -

Moela 305 100 24° 02’ 51.9" S 46° 15’ 48.2" W 0462

Rio Grande 290 100 32° 08’ 54.1" S 52° 06’ 11.7" W 0464

Santa Marta 310 100 28° 36’ 16.2" S 48° 48’ 50.1" W 0466

São Marcos *** 300 100 02° 29,337’ S 44° 18,086’ W 0460

São Tomé 300 100 22° 02’ 32.3" S 41° 03’ 10.7" W 0465

Page 40: GPS Visao Geral

5 Tipos de Receptores5 Tipos de Receptores

5.2 GIS5.2 GIS

5.4 Geodésico5.4 Geodésico5.1 Navegação5.1 Navegação 5.3 Mapeamento5.3 Mapeamento

Page 41: GPS Visao Geral

5 Tipos de Receptores5 Tipos de Receptores

Equipamento Naveg. GIS (C/A)

GIS (fase) Mapeam.

(C/A)

Mapeam.

(fase)

Mapeam.

(DGPS)

Geodésico Geodésico

Stop&Go

Geodésico

(RTK)

Tipo de Posic. Absoluto Relativo Relativo Relativo Relativo Relativo Relativo Relativo Relativo

Processamento Tempo Real

Pós- Process.

Pós- Process.

Pós- Process.

Pós- Process.

Tempo Real

Pós- Process. Pós- Process. Tempo Real

Tipo de Medição C/A C/A C/A+Fase C/A C/A+Fase C/A+Fase Fase Fase Fase

Freqüência L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1

L1/L2

L1

L1/L2 L1/L2

Armazenamento Coord. C/A C/A+Fase C/A C/A+Fase Coord. Fase Fase Coord.

Contr./coletor Não Não Não Sim Sim Sim Não Sim Sim

Precisão

Stop and go

15m 5m 3m 1m 0,1 1m 15mm+1ppm

10mm+1ppm 10mm+2ppm

Máx. Linha

Base S&G (Km)

- - 300 15 500 20

30 15

Precisão Estático

3m 1m 0,5 1cm 5mm+1ppm

3mm+1ppm

5mm+1ppm

3mm+1ppm

Máx. Linha Base Estático (Km)

- 300 300 15 50

-

50

-

Preço (R$) 600 (1) 7000 (1) 15000(1) 21000(1) 27000(1) 80000(1) 24000(2)

45000(2)

30000(2)

60000(2) 100000(2)

Page 42: GPS Visao Geral

6 Aplicações do Sistema6 Aplicações do Sistema

Levantamentos Geodésicos Levantamentos Geodésicos Levantamentos TopográficosLevantamentos Topográficos MapeamentoMapeamento GIS GIS ReconhecimentoReconhecimento GeodinâmicaGeodinâmica Monitoramento de VeículosMonitoramento de Veículos Exploração de PetróleoExploração de Petróleo Navegação TerrestreNavegação Terrestre Navegação Marítima e AéreaNavegação Marítima e Aérea Orientação de Máquinas.Orientação de Máquinas.

Page 43: GPS Visao Geral

7 Futuro do GPS7 Futuro do GPS

Futuro do Segmento de Controle:Futuro do Segmento de Controle:- Eliminação definitiva da S/AEliminação definitiva da S/A

- Criação da S/D (Selective Denial), poderá impedir o uso do Criação da S/D (Selective Denial), poderá impedir o uso do sinal num determinado localsinal num determinado local

- Inclusão de departamentos civís Norte-Americanos no sistemaInclusão de departamentos civís Norte-Americanos no sistema

- Ampliação de estações de monitoramentoAmpliação de estações de monitoramento

- Ampliação das estações de correção (WASS, EGNOS, etc).Ampliação das estações de correção (WASS, EGNOS, etc).

Page 44: GPS Visao Geral

7 Futuro do GPS7 Futuro do GPS

Futuro do Segmento Espacial:Futuro do Segmento Espacial:- Novos lançamentos em breve, pois 17 satélites tem mais de 11 Novos lançamentos em breve, pois 17 satélites tem mais de 11

anosanos

- Os novos satélites serão desenvolvidos por uma tecnologia Os novos satélites serão desenvolvidos por uma tecnologia muito moderna (atualmente) se comparados com os que ainda muito moderna (atualmente) se comparados com os que ainda estão em órbita há anos e desenvolvidos a cerca de 30 anos.estão em órbita há anos e desenvolvidos a cerca de 30 anos.

- Inclusão do sistema Autonav, onde os satélites poderão Inclusão do sistema Autonav, onde os satélites poderão navegar sem intervenção humana por até 60 diasnavegar sem intervenção humana por até 60 dias

- Cross-link que permitirá trocar informações entre os satélites Cross-link que permitirá trocar informações entre os satélites para melhorar o seu posicionamento.para melhorar o seu posicionamento.

- Introdução do código C/A na L2Introdução do código C/A na L2

- Introdução da L5 (1167,45Mhz)Introdução da L5 (1167,45Mhz)

- Criação de um novo código militarCriação de um novo código militar

Page 45: GPS Visao Geral

7 Futuro do GPS7 Futuro do GPS

Futuro do Segmento do Usuário:Futuro do Segmento do Usuário:- Equipamentos compatíveis com vários sistema (GPS, Galileo, Equipamentos compatíveis com vários sistema (GPS, Galileo,

Glonass)Glonass)

- Softwares que conseguem resolver ambigüidades mais Softwares que conseguem resolver ambigüidades mais rapidamente e eliminar multi-caminhamentos com mais rapidamente e eliminar multi-caminhamentos com mais eficiênciaeficiência

- Softwares que controlarão o tempo ótimo de rastreamento em Softwares que controlarão o tempo ótimo de rastreamento em função da distância da linha base (informado), DOP, nº de função da distância da linha base (informado), DOP, nº de satélites, etcsatélites, etc