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GPS Conceitos Básicos Universidade Federal de Viçosa Departamento de Engenharia Agrícola Grupo de Agricultura de Precisão.

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1 GPS Conceitos Básicos Universidade Federal de Viçosa Departamento de Engenharia Agrícola Grupo de Agricultura de Precisão

2 O que é GPS Sistema de Posicionamento Global. Controlador:Departamento de defesa EUA. Originalmente militar, disponibilizado para uso civil na década de 90. Baseado em Satélites. Latitude/Longitude/Altitude/Hora GLONASS - sistema russo, equivalente ao GPS (menor número de satélites, mais voltado para a parte oriental do globo).

3 Funcionamento do Sistema 24 satélites, órbitas em torno de km. Pelo menos 4 satélites disponíveis 24 h por dia em qualquer ponto da superfície terrestre.

4 Funcionamento do Sistema Satélites com órbitas conhecidas. Posição calculada pelo tempo entre a saída do sinal do satélite e a chegada no receptor. Distância = velocidade x tempo. Velocidade aproximadamente igual à velocidade da luz (3x10 8 m/s).

5 Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição km 4 incógnitas: Latitude Longitude Altitude Hora Estamos em algum ponto sobre a esfera Com 1 satélite:

6 Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição Interseção: circunferência Com 2 satélites: km km

7 Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição Um quarto satélite permite resolver o problema do relógio - é o que ocorre na prática. Com 3 satélites: A interseção de três esferas são só dois pontos

8 Coordenadas Geográficas Latitude: ângulo entre um paralelo e o equador, varia de -90º (S) a +90º (N). Longitude: ângulo entre o meridiano de Greenwich e outro meridiano, varia de -180º (W) a +180º (E).

9 Coordenadas UTM Divisão globo em 60 zonas, a cada 6º longitude Unidade: metros Meridiano Central = m. E Equador = 0 m. N (hemisfério Norte) = m. N (hemisfério Sul)

10 Datum Parâmetros e pontos de controle utilizados para definir a forma tridimensional da terra. WGS 84 - Datum global, utilizado pelo GPS. SAD 69 - Datum utilizado para o Brasil. Elipsóide Geóide Elipsóide:Modelo matemático que define a superfície da terra, sendo que cada região possui um melhor ajustado. Geióde: Superfície de mesmo potencial gravitacional (equipotencial) melhor adaptada ao nível médio dos mares.

11 SAD-69 x WGS-84 3 Coordenada UTM do marco DEA

12 O Sinal GPS

13 O satélite GPS gera duas freqüências portadoras: L1 e L2 A freqüência L1 traz embutido o código CA, disponível para uso civil. A freqüência L2 traz o código P - uso militar. Quase todos os receptores GPS utilizam exclusivamente o código CA e a portadora L1.

14 Medição do Tempo Usa o mesmo código no satélite e no receptor, gerando o mesmo código ao mesmo tempo; Quando o código chega do satélite se conhece quanto tempo atrás o receptor gerou o mesmo código. do satélite do receptor Tempo medido pela diferença entre as mesmas partes do código

15 Navegação SIG Levantamentos Topografia Aplicações com precisão entre < 1 e 5 metros Quem usa código C/A ?

16 SEGMENTOS GPS Segmento Espacial Segmento do Usuário Segmento de Controle Colorado Springs Estações de Monitoramento

17 24/25 satélites na constelação final 6 planos com inclinação 55° em cada plano 4 satélites Órbita muito alta km período aprox. 12 horas precisão grande autonomia cobertura global Segmento Espacial

18 Tipos GPS Navegação - erros em torno de 20m.

19 Tipos GPS Topográficos - erros abaixo de 1m.

20 Tipos GPS Geodésicos - erros abaixo de 1 cm.

21 Tipos receptores GPS Os receptores mais exatos (geodésicos) analisam o código P e a portadora (onda) L1 e L2. Todos os receptores para exatidão em torno de 20m necessitam de correção diferencial.

22 Correção Diferencial Utilização de dois receptores funcionando simultaneamente, sendo que um permanece fixo (BASE) e outro é o móvel. A base deve estar instalada em ponto de coordenada conhecida. Princípio: como estão rastreando os mesmos satélites, no mesmo instante, o erro que for obtido na base será o mesmo para o móvel, permitindo ao software corrigir essa posição.

23 Correção Diferencial Correção pós-processada: A base e o móvel gravam os dados, os dados são transferidos para o computador após o levantamento e processados. Correção em tempo real: A base envia ao móvel o sinal de correção instantaneamente, via link de rádio. Correção por satélite: os dados de correção são enviados para o móvel utilizando-se satélites - muito utilizado em agricultura de precisão.

24 Diluição da Precisão Um indicador da estabilidade na posição resultante DOP depende da geometria da constelação Menor DOP --> posição mais precisa Maior DOP --> posição menos precisa HDOP = DOP horizontal VDOP = DOP vertical PDOP = DOP da posição, refere-se à geometria instantânea dos satélites

25 Vantagens do GPS Rapidez nos levantamentos; Os pontos não precisam ser visíveis entre si; Qualidade dos serviços e precisão; Grande integração com SIG; Baixo custo do levantamento; Coordenadas e altitude reais; Facilidade de operação; Trabalho de dia ou à noite, em qualquer condição de tempo.

26 Limitações do GPS Dificuldade para trabalho em áreas urbanas ou com obstruções físicas - multicaminhamento. Levantamento de pequenas áreas. Levantamentos altimétricos. Sinal direto Sinal bloqueado Sinal refletido

27 Aplicações do GPS Navegação aérea, marítima e terrestre; Levantamentos topográficos e geodésicos; Mapeamento; SIG; Orientação de máquinas; Monitoramento de veículos; Agricultura de precisão; etc....

28 Agricultura de Precisão Mais Alimentos com Menor Poluição do Meio Ambiente A Agricultura que Precisamos Agricultura de Precisão Mais Alimentos com Menor Poluição do Meio Ambiente A Agricultura que Precisamos Grupo de Agricultura de Precisão UFV - DEA Varella, 2000


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