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GPS Global Positioning System (SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL) Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Faculdade de Engenharia – FENG Engenharia.

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1 GPS Global Positioning System (SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL) Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Faculdade de Engenharia – FENG Engenharia de Computação Programação de Periféricos Felipe Alcará Fernanda Azevedo

2 UM POUCO DA HISTÓRIA Projeto NAVSTAR – 1960 Projeto NAVSTAR – 1960 Operacional – 1995 Operacional – 1995 Departamento de Defesa dos USA Departamento de Defesa dos USA Estrelas feitas pelo homem Estrelas feitas pelo homem 2

3 GPS É uma rede de satélites que emitem sinais que são interpretados por um receptor. É uma rede de satélites que emitem sinais que são interpretados por um receptor. É baseado em uma constelação de 24 satélites que orbitam a Terra a uma altitude de km dispostos em 6 órbitas planas. É baseado em uma constelação de 24 satélites que orbitam a Terra a uma altitude de km dispostos em 6 órbitas planas. 3

4 Tempo Tempo Ruas Ruas Espaço Espaço Aviação Aviação Agricultura Agricultura Navegação Navegação Ambiente Ambiente Segurança Segurança Mapas Mapas Animais Animais Principal Aplicação MILITAR Principal Aplicação MILITAR Principal Aplicação MILITAR Principal Aplicação MILITAR Principal Aplicação MILITAR 4 APLICAÇÕES GPS

5 Hora e data (UTC); Hora e data (UTC); Coordenadas Coordenadas Altitude Altitude Velocidade Velocidade O Serviço está disponível: O Serviço está disponível: - 24 horas por dia; - Sob qualquer clima; - Em qualquer lugar do mundo; - Gratuito; 5 DADOS DO PACOTE GPS

6 Circunferência: Km; Rotação:1600 Km/h; Ciclo de um dia: Distância da Terra: Distância da Terra: ½ circunferência da terra, +/ Km; ½ circunferência da terra, +/ Km; Ciclo de 12 horas; Ciclo de 12 horas; Funcionam à energia solar; Funcionam à energia solar; 6 TRABALHO

7 7 TRANSMISSÃO DO SINAL

8 TRILATERAÇÃO Baseiam-se na determinação da distância entre o receptor e os satélites. Baseiam-se na determinação da distância entre o receptor e os satélites. Sabendo a distância que nos separa de 3 pontos, podemos determinar a nossa posição relativa, através da intersecção de 3 circunferências cujos raios são as distancias medidas. Sabendo a distância que nos separa de 3 pontos, podemos determinar a nossa posição relativa, através da intersecção de 3 circunferências cujos raios são as distancias medidas.

9 TRILATERAÇÃO Duas esferas, dois pontos de intersecção; Duas esferas, dois pontos de intersecção; Três esferas, um ponto de intersecção. Três esferas, um ponto de intersecção.

10 MEDIÇÃO DO TEMPO Relógios atômicos com precisão de ns, enviam sinais com seus códigos de identificação, por meios de ondas de rádio. Relógios atômicos com precisão de ns, enviam sinais com seus códigos de identificação, por meios de ondas de rádio. Os receptores conseguem saber quanto o sinal viajou, sabendo quanto tempo ele demorou para chegar. Os receptores conseguem saber quanto o sinal viajou, sabendo quanto tempo ele demorou para chegar. O mesmo código Pseudo-Aleatório é criado ao mesmo tempo em ambos. O mesmo código Pseudo-Aleatório é criado ao mesmo tempo em ambos. Cada satélite transmite dois sinais de rádio, L1 a 1575,42 MHz e L2 a 127,60 MHz. Cada satélite transmite dois sinais de rádio, L1 a 1575,42 MHz e L2 a 127,60 MHz. O sinal L1 - dois códigos - P e C/A. O sinal L1 - dois códigos - P e C/A. O sinal L2 - apenas código P - uso militar. O sinal L2 - apenas código P - uso militar.

11 Quando o sinal do satélite chega ao receptor haverá uma defasagem com o sinal gerado no receptor, que é o tempo do trânsito. Quando o sinal do satélite chega ao receptor haverá uma defasagem com o sinal gerado no receptor, que é o tempo do trânsito. Velocidade x Tempo = Distância Velocidade x Tempo = Distância Velocidade da luz = km/s Velocidade da luz = km/s São 9:30:00 Tempo = 1 segundo Distância = km Agora são 9:30:01 11 CÁLCULO

12 O sistema GPS é dividido em três segmentos: 12 ESTRUTURA DO SISTEMA GPS

13 Composto por 24 satélites, dos quais, 3 são back-up; Composto por 24 satélites, dos quais, 3 são back-up; Cada satélite completa uma órbita em 12 horas siderais; Cada satélite completa uma órbita em 12 horas siderais; Estão em órbita semi-síncrona; Estão em órbita semi-síncrona; Esta constelação possui 4 satélites operacionais em cada um dos seis planos orbitais. Esta constelação possui 4 satélites operacionais em cada um dos seis planos orbitais. 13 SEGMENTO ESPACIAL

14 14 POSICIONAMENTO DOS SATÉLITES

15 Inclui a estação mestre (MCS), as estações de monitoração (MS) e antenas de terra (GA). 15 SEGMENTO DE CONTROLE

16 A MCS opera ininterruptamente; A MCS opera ininterruptamente; Função : Função : 1) Seguir 2) Monitorar 3) Gerenciar As antenas transferem estas informações para os satélites e estes re-transmitem para os receptores. 16 SEGMENTO DE CONTROLE

17 SEGMENTO DE USUÁRIO Composto pelos distintos tipos de equipamentos, diversas aplicações. Composto pelos distintos tipos de equipamentos, diversas aplicações. O Plano Federal de Navegação (FRP) dos EUA estabelece que : O Plano Federal de Navegação (FRP) dos EUA estabelece que : SPS é um serviço de posicionamento e sincronização do tempo contínuo, gratuito, fornecido na freqüência L1 e contendo o código de aquisição grosseiro CA. PPS de uso exclusivo dos militares, opera nas faixas L1 e L2. Receptores GPS são do tipo SPS Receptores GPS são do tipo SPS Receptor GPS varia em termos de funções e capacidades. Muitos deles possibilitam a entrada de mapas. Receptor GPS varia em termos de funções e capacidades. Muitos deles possibilitam a entrada de mapas.

18 PROTOCOLO NMEA (National Marine Eletronics Association) Foi criado pela Marinha americana com propósito de organizar e padronizar as informações fornecidas pelos satélites. Foi criado pela Marinha americana com propósito de organizar e padronizar as informações fornecidas pelos satélites. Envia dados através de strings, cada linha identifica um certo tipo de dado do GPS como: waypoints, tracks, routes e etc. Envia dados através de strings, cada linha identifica um certo tipo de dado do GPS como: waypoints, tracks, routes e etc. 18

19 MODULO GPS GT-320R GPGGA – Global Positioning System Fix Data GPGGA – Global Positioning System Fix Data GPGLL – Geographic position, Latitude and Longitude GPGLL – Geographic position, Latitude and Longitude GPGSA - Satellite status GPGSA - Satellite status GPGSV - Satellites in view GPGSV - Satellites in view GPRMC - Recommended Minimum sentence C * GPRMC - Recommended Minimum sentence C * GPVTG - Track made good and ground speed ** GPVTG - Track made good and ground speed ** GPZDA - Data and Time GPZDA - Data and Time *(position, velocity, time) data **emulando Loran saída

20 GPGGA – GLOBAL POSITIONING SYSTEM FIX DATA

21 GPGLL – GEOGRAPHIC POSITION, LATITUDE AND LONGITUDE Loran - Long Range Aid to Navigation (Auxílio à navegação de longo alcance) Desenho

22 GPGSA - SATELLITE STATUS

23 GPGSV - SATELLITES IN VIEW

24 GPRMC - RECOMMENDED MINIMUM SENTENCE C Velocidade de barcos e aviões é expressa em nós (milhas náuticas por hora). Tempo Universal Coordenado (em inglês Coordinated Universal Time) (position, velocity, time) data

25 GPVTG - TRACK MADE GOOD AND GROUND SPEED *emulando Loran saída

26 GPZDA - DATA AND TIME Fuso

27 SENTENÇA NO TERMINAL $GPGGA,123519, ,N, ,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47 $GPGLL, ,N, ,W,225444,A,*1D $GPGSA,A,3,04,05,,09,12,,,24,,,,,2.5,1.3,2.1*39 $GPGSV,2,1,08,01,40,083,46,02,17,308,41,12,07,344,39,14,22,228,45*75 $GPRMC,123519,A, ,N, ,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6ª $GPVTG,054.7,T,034.4,M,005.5,N,010.2,K*48 $GPZDA, ,04,07,2002,00,00*60

28 28

29 29

30 30

31 31

32 32

33 33

34 Vídeo 34

35 Mission Objectives: - Extend ocean surface topography into the 21st century - Provide a 5-year view of global ocean surface topography - Increase understanding of ocean circulation - Improve forecasting of climate events - Measure global sea level change 35

36 HyperTerminal do Windows

37 ?Perguntas? Felipe Alcará Fernanda Azevedo

38 38

39 Fuso horário


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