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CONTROLE Segmento CONTROLE – Principais tarefas Monitorar e controlar continuamente o sistema de satélites Determinar o sistema de tempo GPS Predizer as.

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1 CONTROLE Segmento CONTROLE – Principais tarefas Monitorar e controlar continuamente o sistema de satélites Determinar o sistema de tempo GPS Predizer as efemérides dos satélites Calcular as correções dos relógios dos satélites Atualizar periodicamente as mensagens de navegação de cada satélite NAVSTAR-GPS Segmento de Controle

2 Composição – Cinco estações monitoras – Três delas com antenas para transmissão dos dados – Uma estação de controle central (MCS Master Control Station) Pertencem à American Air Force NAVSTAR-GPS Segmento de Controle

3 Estações – Cada estação monitora é equipada com Oscilador externo de alta precisão Receptor de dupla frequência – Rastreia todos os satélites visíveis – Transmite os dados para a MCS – Dados são processados na MCS para determinar Órbita dos satélites Correções dos relógios dos satélites – Transmissões periódicas das mensagens de navegação (Efemérides) para atualização nos satélites NAVSTAR-GPS Segmento de Controle

4 USUÁRIO Segmento USUÁRIO – Diretamente associado aos receptores GPS – Dividido em duas categorias Civil Militar – Atualmente há uma grande quantidade de receptores para as mais diversas áreas NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

5 Receptores GPS – Principais componentes Antena com pré-amplificador Seção de RF para identificação e processamento do sinal Microprocessador para controle do receptor, amostragem e processamento dos dados Oscilador Interface para o usuário, painel de exibição e comandos Provisão de energia Memória para armazenar os dados EXPLANAR

6 NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

7 Antena – Detecta as ondas eletromagnéticas emitidas pelo satélite – Converte a onda em corrente elétrica – Amplifica o sinal – Envia para a parte eletrônica do receptor Deve ter boa sensibilidade NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

8 Tipos de antenas – Monopole ou dipole – Helix – Spiral helix – Microstrip – Choke ring <- EXPLANAR

9 NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

10 Sinais do GPS – São muito fracos, tendo aproximadamente a mesma potência que os de TV transmitidos por satélites geoestacionários – Sofrem interferência quando passam através da maioria das estruturas – Folhagem densa, em particular quando úmida, atenuam o sinal – Algumas combinações de antena/receptor são capazes de captar sinais recebidos dentro de casas, janela de veículos e aviões NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

11 Seção de RF – Conversão dos sinais recebidos para uma frequência mais baixa (FI, frequência intermediária) – A FI é mais fácil de ser tratada nas demais partes do receptor – Isso é feito com a combinação do sinal recebido pelo receptor com o sinal gerado pelo oscilador Geralmente são de quartzo, melhores que os utilizados nos relógios NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

12 Canais – No receptor é a sua unidade eletrônica primordial – Receptores podem ter um ou mais canais – Os canais podem ser Multicanais (canais dedicados) Sequenciais Multiplexados EXPLANAR ->

13 Multicanais – Cada canal rastreia continuamente um dos satélites visíveis – Mínimo de quatro canais para posição e correção do relógio em tempo real – Mais modernos até doze canais e canais extras para outro sistema NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

14 Sequenciais – Canal alterna entre os satélites dentro de intervalos regulares – Em geral não coincide com a transmissão dos dados Faz com que a mensagem seja recebida completamente depois de várias sequências O receptor necessitará de pelo menos 4 vezes 30 segundos para obter a primeira posição Alguns receptores dispões de um canal dedicado para a leitura das mensagens de navegação – Pode ter problemas em operações cinemáticas NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

15 Multiplex – Sequências são efetuadas entre satélites em velocidade muito alta – Razão de troca, na maioria das vezes, sincronizada com a mensagem de navegação – Primeira posição em torno de 30 segundos NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

16 Receptores com um único canal – São de baixo custo – Lentos na aquisição de dados – Restritos às aplicações de baixa velocidade – Muito empregados no início do desenvolvimento do sistema, até por volta de 1990 Receptores com canal dedicado – Mais adotados atualmente – Maioria possui de 8 a 12 canais – Capacidade de rastrear todos os satélites visíveis <- EXPLANAR

17 Microprocessador – É necessário no controle das operações do receptor Obter e processar o sinal Decodificar a mensagem de navegação – Calcular em tempo real Posições Velocidades – Outras funções Controle dos dados de entrada e saída Mostrar informações Correções DGPS NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

18 Microprocessador – Usa, essencialmente, dados digitais para efetuar suas funções – Cada vez mais funções são realizadas por software e não por hardware <- EXPLANAR

19 Interface com o usuário – Display – Teclas – Remotamente NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

20 Memória – Os receptores dispõe de memória interna para armazenagem das observações e das efemérides transmitidas – Podem ser RAM Cartão de memória Transferir diretamente para o computador NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

21 Energia – O suprimento de energia foi um fator crítico nos receptores da primeira geração, alto consumo – Atualmente são concebido para que tenham um consumo mínimo de energia, menor que 1 Watt NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

22 Comunicação – Via internet – Wireless – Bluetooth – Celular NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

23 Correlação do código – Todos os componentes envolvidos no sinal dos satélites são obtidos Leitura do relógio do satélite Mensagens de navegação Portadora sem modulação – Necessita-se conhecer o código gerado pelo satélite Não é problema para o código C/A, de domínio público E para o código Y NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

24 Pseudodistância gerada partindo do código C/A, P ou L2C 1ª Fase

25 2ª Fase – Separa-se o código PRN da portadora – Separa-se a mensagem de navegação – Sinal resultante é a portadora Afetada pelo efeito Doopler NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

26 3ª Fase NAVSTAR-GPS Segmento Usuário Portadora Efeito Doppler Oscilador receptor

27 Correlação do código com quadratura do sinal – Nesta técnica o código Y recebido do satélite é correlacionado com uma réplica do código P gerado no receptor Possível em razão do código Y ser resultante da soma dos códigos P e W Como a frequência do código W é 20 vezes menor que a do código Y, sempre ocorrerão partes do código Y que coincidirão com partes do código P A réplica do código P gerada no receptor será deslocada para que ocorra coincidência com a parte do código P presente no código Y do satélite NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

28 Correlação cruzada – Disponível em alguns receptores – Mudam automaticamente quando o AS é ativado Passam da correlação do código para correlação cruzada – Baseia-se no fato de que o código Y modulado na portadora L1 é idêntico ao da L2, embora não seja necessariamente conhecido – Atraso na ionosfera faz o sinal L1 alcançar a antena do receptor antes do sinal L2 NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

29 Técnica Z-Tracking – Código Y pode ser dividido Codigo P, original Código W, usado na criptografia do código P – Supõe-se que o código Y é o mesmo nas portadoras L1 e L2 Tal como na correlação cruzada – Conhecimento de que o código W é gerado em frequência bem mais baixa (50 bps), se comparada com o código P NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

30 Técnica Z-Tracking – Uma réplica do código P é correlacionada com o código Y (P + W) das portadoras L1 e L2 – Por meio de técnicas de filtragem de sinal, o código W é estimado e removido do sinal que está sendo recebido – Após a eliminação do código W, os sinais se tornam iguais àqueles recebidos quando o AS não está ativado Atualmente, a maioria dos receptores geodésicos emprega a técnica similar à Z-Tracking NAVSTAR-GPS Segmento Usuário

31 A técnica geral aplicada para acessar a portadora, quando o AS não está em operação – Correlação do código Como a portadora L2 tem modulado sobre ela apenas o código P, sujeito ao AS, ela deve ser acessada por uma das várias técnicas disponíveis – Quadratura do sinal – Correlação cruzada – Correlação do código com quadratura do sinal – Z-tracking (mais recente) NAVSTAR-GPS Segmento Usuário


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