Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos

Apresentação em tema: "Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos

2 X Como funciona: Eu sei onde estou! Sinal Onde estou? Também ocorre...
Agora eu sei onde estou!

3 Um sistema de localização sobre a Terra;
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 (?!);

4 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.

5 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;

6 Qual é o princípio da localização? (Analogia)
A luz do Sol chega a Terra em 8 minutos! Se a velocidade da luz é Km/s, qual é a distância Terra-Sol? 8 x 60 s x Km/s = Km

7 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;

8 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL)
Sei que estou a Km de um satélite que conheço sua localização! Km Quatro variáveis envolvidas: - Latitude - Longitude - Altura - Tempo Estou sobre algum lugar na superfície dessa esfera!

9 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL)
Sei também que estou a Km de outro satélite, onde conheço sua localização... Estou sobre algum lugar da circunferência!

10 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL)
E assim por diante. Agora com um terceiro satélite: Estou sobre algum dos dois pontos...

11 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL)
Por fim, o quarto satélite... Estou aqui!

12 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;

13 O que ocorre: Interferências O receptor tem a posição
incorreta do emissor!

14 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;

15 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;

16 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;

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

18 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;

19 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...

20 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;

21 Dilution of precision - DOP
Pior Melhor Quanto maior o volume do tetraedro, melhor!

22 Dilution of precision - DOP
DOP melhor

23 Dilution of precision - DOP
DOP pior

24 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;

25 Métodos de Posicionamento
São essencialmente dois métodos: Absoluto; Relativo.

26 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;

27 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.

28 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;

29 Método Diferencial (relativo) - DGPS
Mitiga erros inerentes do sistema – precisão de 1 a 5 metros; Há dois tipos de DGPS: Tempo real; Pós-processado;

30 Exemplo ilustrativo de DGPS em tempo real
Calcula ao longo do tempo sua posição Receptor DGPS Correções DGPS Posição com mais precisão!!! Posição conhecida e acurada

31 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;

32 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;

33 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.

34 Material com conceitos de GPS:
Leitura complementar Material com conceitos de GPS: GPS – Um guia prático: Apostila sobre GPS:

35 Obrigado José Augusto Sapienza Ramos