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Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos.

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Apresentação em tema: "Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos."— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas de Posicionamento Global Introdução e Fundamentos

2 Como funciona: Onde estou? Eu sei onde estou! Sinal Também ocorre... X Agora eu sei onde estou!

3 O que é? o Um sistema de localização sobre a Terra; o Aparelhos que sabem sua posição enviam sinais de radiofrequência aos que não sabem; o Possível ter disponibilidade 24 horas por dia e por todo o globo; o Trabalha com latitude, longitude, altura e data/hora (?!);

4 Projetos de posicionamento por satélites em destaque o Há apenas dois projetos em operação: o GPS - NAVSTAR / EUA: Declarado operacional em 1995; o Glonass / Russo: Desde 2008, ainda em ajustes. o Há dois em implantação: o Galileo / Europa: Previsão 2013; o Compass / China: Previsão 2010/2011.

5 o Transmite latitude, longitude, altura e data/hora; o Sistema referencial geodésico: WGS84; o Cobertura global – 28 satélites controlados por estações terrestres; o Posição com 4 satélites ou 3 satélites + altura; o Oferece dois serviços: o Militar: precisão de 1 metro; o Civil: antes de 1995, com Disponibilidade Seletiva, precisão de 15 a 100 metros; depois de 1995, precisão de 10 a 30 metros; GPS/NAVSTAR – Sistema Americano

6 Qual é o princípio da localização? (Analogia) A luz do Sol chega a Terra em 8 minutos! Se a velocidade da luz é Km/s, qual é a distância Terra-Sol? 8 x 60 s x Km/s = Km

7 Qual o princípio da localização? o Os satélites enviam através de radiofrequência sua localização e a data e hora; o O receptor por sua vez calcula o tempo de propagação do sinal, sabendo sua distância do emissor; o Precisa-se de quatro sinais de satélites distintos para uma localização exata;

8 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL) Sei que estou a Km de um satélite que conheço sua localização! Km Estou sobre algum lugar na superfície dessa esfera! Quatro variáveis envolvidas: - Latitude - Longitude - Altura - Tempo

9 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL) Sei também que estou a Km de outro satélite, onde conheço sua localização... Estou sobre algum lugar da circunferência!

10 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL) E assim por diante. Agora com um terceiro satélite: Estou sobre algum dos dois pontos...

11 Qual o princípio a localização? Onde estou?????? (IDEAL) Por fim, o quarto satélite... Estou aqui!

12 Erros no sistema – a prática não é o ideal o No sistema há erros introduzidos por diversas fontes; o Esses erros diluem a precisão da localização na superfície da Terra;

13 O que ocorre: Interferências O receptor tem a posição incorreta do emissor!

14 Fontes de Erro o Veremos a seguir as principais fontes de erro do sistema GPS; o Alguns dos erros são mitigados pelo receptor, outros requerem técnicas mais sofisticadas e outros são insolúveis;

15 Erro do relógio do satélite o O tempo é um fator primordial; o O relógio atômico do satélite tem precisão finita; o Desta forma, as informações de tempo do satélite contém erro;

16 Erro de efemérides dos satélites o A precisão da localização do satélite também tem precisão finita; o Desta forma, o emissor transmite sua posição com um certo nível de imprecisão;

17 Erros do receptor o O relógio do receptor tem precisão pior do que o do satélite; o O receptor tem limitações na precisão dos cálculos que realiza; o Erro de multi-trajeto (multipath);

18 Atrasos troposféricos e ionosféricos o O sinal propagado sofre retardo e alteração de fase devido a partículas polarizadas e vapor de água; o Desta forma o satélite parece mais distante do que está;

19 Dilution of precision - DOP o Os erros vistos anteriormente afetam cada reconhecimento de posição dos satélites – normalmente quatro; o O cálculo da posição do receptor depende de cada cálculo da posição de cada satélite; o Desta forma, os erros se relacionam...

20 Dilution of precision - DOP o A posição (geometria) dos satélites afetam a precisão da localização do receptor; o Quanto mais centrados numa mesma região do céu, pior; o Chamados esse evento de Diluição de Precisão ou Dilution of precision ou apenas DOP;

21 Dilution of precision - DOP Pior Melhor Quanto maior o volume do tetraedro, melhor!

22 Dilution of precision - DOP DOP melhor

23 Dilution of precision - DOP DOP pior

24 Dilution of precision - DOP DOP é um fator multiplicativo ao erro – quanto menor, melhor; Como a posição dos satélites varia no tempo, o DOP também varia; Quando há mais de 4 satélites acessíveis, o receptor tende a escolher os que fornecem um menor DOP;

25 Métodos de Posicionamento o São essencialmente dois métodos: o Absoluto; o Relativo.

26 Método Absoluto o Apenas um receptor – como ilustrado nos exemplos até agora; o Mais utilizado na navegação; o Menor precisão; o Coleta de pontos ao longo do tempo não melhora significativamente a precisão;

27 Previsão de erro pelo Método Absoluto o Erro do relógio do satélite: 60 cm o Erro de efemérides: 60 cm o Erros dos receptores: 120 cm o Atmosférico/Ionosférico: 360 cm o Total (raiz quadrados da soma dos quadrados): 390 cm o Em boas condições, o DOP varia de 3 a 7. De 3x390cm a 7x390cm ou seja, de 10 a 30 metros, aproximadamente.

28 Método Diferencial (relativo) - DGPS o Tem-se um aparelho DGPS num ponto conhecido com boa precisão; o O DGPS calcula sua posição pelo sistema GPS e compara sua posição de alta acurácia; o Envia correções para receptores móveis;

29 Método Diferencial (relativo) - DGPS o Mitiga erros inerentes do sistema – precisão de 1 a 5 metros; o Há dois tipos de DGPS: o Tempo real; o Pós-processado;

30 Exemplo ilustrativo de DGPS em tempo real Posição conhecida e acurada DGPS Calcula ao longo do tempo sua posição Receptor DGPS Correções Posição com mais precisão!!!

31 DGPS - Disponibilidade o Em certas localidades, empresas ou governo dispõe de uma infraestrutura de antenas DGPS que já fornecem sinais aos receptores; o Também é possível adquirir seu próprio equipamento; o O IBGE dispõe do Sistema Geodésico Brasileiro, pontos geográficos (marcos) de alta-precisão que podem servir como local à estação DGPS;

32 Método Relativo (outros) o Também se utiliza de uma ou mais estações conhecidas e com posição acurada; o O receptor calcula sua distância utilizando os sinais dos satélites e das estações; o Com métodos matemáticos e propriedades físicas de propagação de ondas, obtêm-se precisão milimétrica; o O IBGE mantém Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo com uma base de estações;

33 Principais dados gerados pelo GPS de navegação Waypoints: São pontos geográficos marcados pelo usuário. Tracklogs (trilhas): É um recurso que pode ser ativo no aparelho, onde o mesmo marca de tempo em tempo pontos na atual localização, formando ao final uma linha que representa o caminho seguido pelo aparelho. Routes (rotas) São waypoints ligados numa dada ordem pelo usuário.

34 Leitura complementar o Material com conceitos de GPS: o GPS – Um guia prático: o Apostila sobre GPS:

35 Obrigado José Augusto Sapienza Ramos


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