(Global Positioning System) (Sistema de Posicionamento Global)

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1 (Global Positioning System) (Sistema de Posicionamento Global)
VIAGENS COM GPS (Global Positioning System) (Sistema de Posicionamento Global)

2 O GPS é um sistema de posicionamento geográfico que nos dá as coordenadas de um lugar na Terra, desde que tenhamos um receptor de sinais de GPS. Este sistema foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa Americano para ser utilizado com fins civis e militares. A nossa posição sobre a Terra é referenciada em relação ao equador e ao meridiano de Greenwich e traduz-se por três números (as coordenadas geográficas): a latitude, a longitude e a altitude. Assim para saber a nossa posição sobre a Terra basta saber a latitude, a longitude e a altitude.

3 Latitude A latitude é a distância ao Equador medida ao longo de um meridiano. Esta distância mede-se em graus, podendo variar entre 0º e 90º para Norte ou para Sul. Por exemplo, Lisboa está à latitude de 38º 4´N, o Rio de Janeiro à latitude de 22º 55´S e Macau à latitude de 22º 27´N.

4 Longitude A longitude é a distância ao meridiano de Greenwich medida ao longo do Equador. Esta distância mede-se em graus, podendo variar entre 0º e 180º para Este ou para Oeste. Por exemplo, Lisboa está à longitude de 9º 8´W, o Rio de Janeiro à longitude de 34 º 53´W e Macau à longitude de 113º 56´E.

5 Altitude A Terra é aproximadamente esférica, com um ligeiro achatamento nos pólos. Para se definir a altitude de um ponto sobre a Terra define-se uma esfera --- geoide --- com um raio de 6378 km. A altitude num ponto da Terra é a distância na vertical à superfície deste geoide. Por exemplo, a altitude média do Aeroporto de Lisboa é de 114 m, mas a altitude média da Holanda é negativa. Geoide- suposta superfície do nível médio das águas do mar, prolongada através dos continentes; designação da forma geométrica da Terra (do gr. Geoeidés “semelhante à Terra)

6 O sistema de posicionamento global é possível devido à utilização dos satélites artificiais.
São ao todo 24 satélites (Sistema NAVSTAR) que dão uma volta à Terra em cada 12 horas e que enviam continuamente sinais de rádio (ondas electromagnéticas com frequências MHz) a intervalos de 1 ms. Em cada ponto da Terra estão sempre visíveis quatro satélites .Com os diferentes sinais desses quatro satélites o receptor GPS calcula a latitude, longitude e altitude do lugar onde se encontra.

7 Como funciona um GPS Localização de um ponto sobre a Terra
Consiste no método geométrico de triangulação a partir do conhecimento da distância do receptor a um mínimo de 3 satélites.

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9 Cálculo da Distância ao Satélite
Um satélite envia um sinal que contém informação sobre a sua posição na órbita e a “hora” t marcada no seu relógio atómico altamente preciso. O receptor GPS receberá mais tarde, no instante t+∆t. Este instante coincide com a “hora” marcada no seu relógio. Como o sinal viaja à velocidade da luz (c=3,00x108m/s), a expressão d=cx∆t permite calcular a distância a que o receptor se encontra do satélite.

10 Sincronização Um sinal enviado por um satélite que se encontre na vertical, por cima do receptor, demora cerca de 0,06s a chegar. O rigor com que este valor é medido vai afectar a precisão da localização do receptor. Embora cada satélite possua um relógio atómico, os receptores possuem relógios de quartzo, menos precisos, o que impossibilita a sincronização perfeita dos dois relógios. Esta incerteza (imprecisão) na localização do receptor é resolvida com os dados fornecidos por um quarto satélite. O triângulo a azul indica a incerteza na localização do receptor, qdo este recebe apenas a informação de 3 satélites

11 Exemplo Um satélite transmite um sinal quando o seu relógio atómico marca ms e o sinal é recebido pelo GPS quando o seu relógio de quartzo marca ms. Qual a distância do GPS ao satélite? Resolução Admitindo que os relógios foram acertados, podemos concluir que o intervalo de tempo ∆t que o sinal rádio proveniente do satélite demorou a propagar-se foi ∆t= ms ms =70ms Como o sinal se propaga com a velocidade da luz no vazio, c=3,00x108m/s, a distância do receptor ao satélite é de: d=cx∆t =3,00x108x0,07=2,10x107m

12 Desafio Admitindo que o relógio de quartzo do GPS tem um atraso de 2ms em relação ao relógio atómico, calcula: Qual a distância do satélite ao GPS? Qual o desvio percentual da distância calculada na alínea a), devido ao facto dos dois relógios não estarem perfeitamente sincronizados? Resolução a) Como tem atraso de 2ms, vem ∆t =0,68s d = c ∆t d=3,00x108x0,68= 2,04x107 m b) Desvio % = (2,10x107 -2,04x107)/2,10x107x 100 = 3%

13 Funções básicas do GPS Fornecer a orientação numa viagem, porque indica a direcção e o sentido do movimento. Identifica a localização de pontos num mapa através das suas coordenadas. Armazena as coordenadas das posições na memória de tal forma que, mais tarde, pode inverter-se o percurso da viagem e regressar ao ponto de partida.

14 Aplicações do GPS As principais aplicações do GPS dividem-se nos seguintes grandes grupos. Localizar Conduzir ao longo de um percurso Navegar Mapear Medir tempos