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Os Sistemas de Posicionamento por Satélites NAVSTAR-GPS.

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Apresentação em tema: "Os Sistemas de Posicionamento por Satélites NAVSTAR-GPS."— Transcrição da apresentação:

1 Os Sistemas de Posicionamento por Satélites NAVSTAR-GPS

2 Limitação da acurácia

3 Escrever na lousa Limitação da acurácia do sistema GPS – SA – Disponibilidade Seletiva – AS – Anti-fraude

4 SA (Selective Availabity) – Durante a fase de implementação do sistema esperava-se: Pseudodistâncias a partir do código C/A na ordem de 400 m – Testes realizados mostraram acurácia em torno de 20 a 40 m – Com essa inesperada situação, o SA foi incorporado nos satélites do Bloco II e posteriores – Tratava-se de um programa que não fazia parte do planejamento inicial do GPS NAVSTAR-GPS

5 Lousa SA (Selective Availabity) – Dois efeitos fazem parte – Técnica ε - Manipulação das efemérides transmitidas » Provocava erros nas posições dos usuários, mas variam lentamente com o tempo – Técnica δ - Desestabilização sistemática do oscilador do satélite » resultava em alterações muito rápidas nas medidas de pseudodistâncias, introduzindo erros nelas e, por consequência, nas posições obtidas (mais efetiva)

6 SA (Selective Availabity) – Redução proposital da qualidade do posicionamento Para usuários não autorizados (SPS) Horizontal = 100 m; Vertical = 156 m; Tempo = 340 ns; Nível de confiança de 95% NAVSTAR-GPS

7 SA (Selective Availabity) – Implementada apenas a partir dos satélites do Bloco II, com início em mar-90 – Vários testes foram conduzidos para avaliar seus efeitos nos usuários civis Verificou-se que há um aumento no ruído do código e da onda portadora NAVSTAR-GPS

8

9 Explanar O efeito é praticamente eliminado no posicionamento relativo, pelo fato de este não depender da geometria dos satélites Para navegação, o uso do DGPS praticamente elimina os efeitos da Disponibilidade Seletiva

10 Explanar e Lousa 1 maio 2000, o governo americano anunciou a desativação do SA, que melhorou a precisão pelo SPS, em torno de 10 vezes (Lousa) Ao mesmo tempo anunciava-se que já se dispunha de tecnologia para implementar a SD (Selective Denial – Proibição Seletiva) em uma base regional

11 NAVSTAR-GPS

12 AS (Anti-Spoofing) – Não permissão de acesso ao código P – Evitar qualquer tipo de fraude contra ele, gerando códigos P falsos – Combinação dos códigos P e W – W – gerado numa razão de 50 bps – P – gerado numa razão de 10,23 x 10 6 bps NAVSTAR-GPS

13 Sistema de tempo GPS

14 – Mede essencialmente o intervalo de tempo da propagação do sinal – Importante uma definição precisa de tempo envolvendo Instante Época Intervalo NAVSTAR-GPS

15 Sistema de tempo GPS – Instante – representa quando determinado evento ocorreu – Época – é o instante de ocorrência de um evento tomado como origem da contagem do tempo – Intervalo – é o tempo decorrido entre dois instantes Medidos em unidades de determinada escala de tempo Lousa

16 Algumas definições importantes – TU (Tempo Universal) Baseado no dia solar – TAI (Tempo atômico Internacional) Baseado em relógios atômicos mantidos por várias instituições Não se mantém sincronizado com o TU, pois a rotação da Terra não é uniforme – UTC (Tempo Universal Coordenado) Segue o TAI, mas é periodicamente incrementado por saltos de segundos Lousa

17 Sistema de tempo GPS – Basicamente dois sistemas são usados Tempo atômico – registrar o instante da geração dos sinais e a realização das observações Tempo dinâmico – Para expressar a equação do movimento dos satélites NAVSTAR-GPS

18 Tempo atômico – É uma escala de tempo uniforme – Mantido por relógios atômicos (não são mantidos por energia atômica) – TAI (Tempo atômico Internacional) Escala de tempo fundamental NAVSTAR-GPS

19 Tempo dinâmico – Usado como o argumento das efemérides astronômicas – Derivado dos movimentos planetários no sistema solar e sua duração é baseada nos movimentos orbitais da Terra, da Lua e dos planetas NAVSTAR-GPS

20 Tempo GPS – Os sinais de tempo transmitidos pelos satélites GPS estão sincronizados com os relógios atômicos da estação de controle NAVSTAR-GPS

21 Tempo GPS – Iniciou-se em 6 janeiro de 1980, às 00h UTC (ciclo 0) – Reiniciou 22 agosto de 1999 às 00h UTC (ciclo 1) – Representado Ciclos = 1 Número da semana GPS = 0599 (varia de 0 a 1.023) Segundos da semana = 0 a Lousa

22 Tempo GPS NAVSTAR-GPS

23 Os sinais transmitidos pelos satélites são sincronizados com o relógio atômico da Estação de Controle Central NAVSTAR-GPS

24 GLONASS

25 Antiga União Soviética está desenvolvendo desde 1970 o GLONASS – Bastante similar ao GPS nos códigos PRN C/A = 0,511 MHz P = 5,11 MHz – Portadoras L1 (C/A e P) L2 (P)

26 Explanar Códigos PRN C/A = 0,511 MHz P = 5,11 MHz – Aproximadamente metade da frequência do GPS – Em tese, a acurácia das pseudodistâncias é pior em relação ao GPS – Ao contrário do GPS os sinais nunca foram degradados de modo intencional

27 GLONASS Segmento ESPACIAL – Constelação de 24 satélites ativos e três reservas – Três planos orbitais separados 120º e inclinação de 64,8º, cada um com 8 satélites igualmente espaçados – Período orbital 11h15min – Altitude dos satélites é da ordem de km

28 Explanar Segmento ESPACIAL – Por causa do ângulo de inclinação maior que o do GPS pode proporcionar melhor cobertura em altas altitudes

29 GLONASS Segmento ESPACIAL – Os códigos PRN são os mesmos para todos os satélites – Identificação dos satélites se dá pela frequência do sinal (FDMA – Múltiplo Acesso pela Divisão da Frequência)

30 GLONASS Segmento ESPACIAL – Como as frequência do GPS e GLONASS são relativamente próximas Torna possível usar uma antena combinada e um amplificador comum Facilita o desenvolvimento de equipamentos que rastreiam ambos os sistemas – O PROCESSAMENTO DO SINAL É DIFERENTE

31 GLONASS Segmento ESPACIAL – Interferências Observações de radioastronomia Satélites de comunicação – Provocaram realocação das frequências L1 = 1.598,625 a 1.604,25 MHz L2 = 1.242,9375 a 1.247,75 MHz

32 GLONASS Seguimento ESPACIAL – Mensagens São moduladas na portadora em uma taxa de 50 bps Contêm informações – Órbitas (efemérides) – Almanaque – Status dos satélites

33 GLONASS Segmento ESPACIAL Efemérides – Atualizadas a cada 30 min – Contêm Posições e velocidade dos satélites Acelerações para a época de referência

34 GLONASS Segmento ESPACIAL – GLONASS-M (modificado) – desenvolvida para substituir os satélites antigos Vida útil de 7 anos Melhor estabilidade dos relógios Comunicação entre os satélites Operação autônoma

35 Lousa Segmento CONTROLE – Responsável por Predizer a órbita dos satélites Transferir as efemérides, as correções dos relógios e os almanaques de cada um dos satélites Sincronizar os relógios dos satélites com o sistema de tempo do GLONASS Estimar as discrepâncias entre o sistema de tempo do GLONASS e o TUC us Controlar os satélites

36 GLONASS Segmento CONTROLE – Composto por Sistema de controle central Central de sincronização de tempo Várias estações de comando e rastreio Estações de rastreamento a laser – Centro de controle está localizado em Moscou e as estações de monitoramento são distribuídas homogeneamente no território da antiga União Soviética

37 Segmento USUÁRIO – Diretamente relacionado aos receptores – Número de receptores bastante reduzido em comparação com o GPS – Receptores híbridos GLONASS

38 Sistema de tempo – Refere-se ao TUC da antiga União Soviética – Considera os saltos de segundos – Diferença constante de 3 h, fuso horário Moscou e Grennwich – Baseado num conjunto de maser de hidrogênio

39 Lousa Futuro – Planos de novos sinais, comunicação entre satélites, etc. – Espera-se a constelação recuperada para breve – Lançamentos recentes reforçam essa expectativa – Novos tipos de receptores no mercado

40 Galileo

41 Características do sistema – Controle civil – Interoperabilidade com o GPS e o GLONASS

42 Galileo Segmento ESPACIAL – 27 satélites operacionais e mais três reservas (ativos) – Distribuídos em 3 órbitas circulares – Altitude de km – Inclinação de 56º em relação ao plano Equatorial – Período orbital de aproximadamente 14h4min

43 Galileo Segmento ESPACIAL – Proporcionarão boa cobertura, mesmo em latitudes acima de 75º – Lançados o GIOVE A e B, satélites de validação – Sistema deverá entrar em operação em ª informação era de 2011

44 Galileo Segmento CONTROLE – Estrutura EGNOS está sendo aproveitada ao máximo, com acréscimo de algumas estações, em razão da abrangência global – Ao todo 30 estações distribuídas globalmente Proporcionarão os dados para os dois GCCs – Um responsável pela geração das mensagens de navegação e sistema de tempo – Outro será responsável pelo controle da integridade

45 Galileo Segmento USUÁRIO – Envolverá vários tipos de receptores – Já há receptores aptos para rastrear os sinais do GIOVE A e do GIOVE B – GGG híbrido (GPS, GLONASS e Galileo)

46 Escrever e Ditar Segmento USUÁRIO – Serviços Serviço de Acesso Aberto – serviço básico de posicionamento, navegação e tempo Serviço de Acesso Comercial – usuários que exigem um serviço garantido e com contrato de responsabilidade. Será cobrado uma taxa de utilização Serviço com segurança de vida – para aplicações críticas em segurança, como aviação civil, navegação marítima, etc. Serviço Público Regulamentado – dedicados para aplicações de segurança nacional, como polícia, bombeiros, alfândega, etc. Serviço de busca e resgate

47 Galileo Segmento USUÁRIO – Desempenho Deverá proporcionar o mesmo nível a ser alcançado com a modernização do GPS (Bloco IIF) Acurácia – Horizontal = 4,0 m – Vertical = 7,7 m – Tempo = 30 ns – Confiabilidade = 90 a 99,97%

48 Galileo Sistema de tempo – Será gerado por um conjunto de relógios atômicos (H- maser, césio, etc) – Duas funções Manutenção do tempo das órbitas dos satélites e para a sincronização do tempo Manutenção do tempo para fins de metrologia – Deverá determinar de forma confiável a discrepância entre o tempo GPS e o tempo Galileo, transmitido para os usuários de ambos os sistemas

49 Galileo Sistema de tempo – Contagem similar à contagem do tempo GPS – Semana GST e os segundos da semana – Ciclo de semanas – Início com o início do segundo ciclo do tempo GPS 00h 22/08/1999

50 Explanar São aproximadamente as mesmas coordenadas equatoriais nos dois sistemas (Ditar) Transformação envolve a precessão, nutação, a rotação e a orientação da Terra, inclusive o movimento do pólo Precessão – explicar no gráfico A nutação é uma pequena oscilação periódica do eixo de rotação da Terra com um ciclo de 18,6 anos, sendo causada pela força gravitacional da Lua sobre a Terra

51 Esclarecendo


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