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GNSS SISTEMA GLOBAL DE

NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE

GNSS SISTEMA GLOBAL DE

NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE

Francisco Henrique de OliveiraFlavio Boscatto

•GPS – Sistema de Posicionamento Global

(USA)

•GLONASS - Sistema Global de Navegação por

Satélite - Rússia

•GALILEU – Europa, sistema civil

•COMPASS - China

O sistema GPS consiste de 30 O sistema GPS consiste de 30

satélites distribuídos em 6 planos de satélites distribuídos em 6 planos de

órbita cada um com 55º com o plano órbita cada um com 55º com o plano

do Equadordo Equador

Altitude aprox. 20200 kmAltitude aprox. 20200 km

Velocidade Velocidade ~14000km/h~14000km/h

Sinal em duas freqüências L1 e L2Sinal em duas freqüências L1 e L2

Segmento de Controle

Estação Master(Colorado Springs)

Estações de MonitoramentoDiego GarciaHawaiiAscension Is.Kwajalein

Segmento Espacial

Segmento do Usuário

•Tempo – relógios atômicos•2 Freq de sinais•Comunicação com o Seg. Controle•Transmite mensagens - Efemérides

- Onda Eletromagnética- Onda Eletromagnética

- Duas freqüências portadoras- Duas freqüências portadoras L1 - 1575,42 MHz – L1 - 1575,42 MHz – λλ=19,05cm (=19,05cm (λλ=c/f)=c/f)

- Código C/A Código C/A (Coarse/Acquisition): Código civil(Coarse/Acquisition): Código civil

- P (Precise Code): Código militar, criptografado para evitar - P (Precise Code): Código militar, criptografado para evitar sabotagem (AS - Anti-Spoofing) criando o código Ysabotagem (AS - Anti-Spoofing) criando o código Y

L2 - 1227,60 MHz – L2 - 1227,60 MHz – λλ=24,45cm (=24,45cm (λλ=c/f);=c/f);- Somente código PSomente código P

- Mensagem- Mensagem São codificadas e acrescidas aos códigos C/A e PSão codificadas e acrescidas aos códigos C/A e P

Autônomo

Código C/A – Pseudo distância

Fase da Portadora – Medida de fase

Código C/A

etcZZYYXXPD RRR .21

21

21

1

etcZZYYXXPD RRR .22

22

22

2

etcZZYYXXPD RRR .23

23

23

3

etcZZYYXXPD RRR .24

24

24

4

etcZZYYXXPD RRR .25

25

25

5

Resultado 1: equações 1, 2, 3, 4Resultado 1: equações 1, 2, 3, 4

Resultado 2: equações 1, 2, 3, 5Resultado 2: equações 1, 2, 3, 5

Resultado 3: equações 1, 2, 4, 5Resultado 3: equações 1, 2, 4, 5

Resultado 4: equações 1, 3, 4, 5Resultado 4: equações 1, 3, 4, 5

........

D=v.tV=cC = ~300.000 Km/set = erro do tempo

.222 anFcFpD

.111 nFcFpD

Fλ

Ciclo Fase

...

λλ

Fp

Fc

.333 bnFcFpD

AmbigüidadeAmbigüidade InteiraInteira

t 1

t 2

t 3

a = número de ciclos acrescido no t2b = número de ciclos acrescido no t3

Posicionamento Autônomo – Absoluto

Posicionamento Diferencial - Relativo

- Medição com código C/A (+/-15m)Medição com código C/A (+/-15m)- Usado em navegaçãoUsado em navegação

Posicionamento Diferencial:Posicionamento Diferencial:- Medição de fase da portadora (+/-3mm) ou código C/A (+/-1m)Medição de fase da portadora (+/-3mm) ou código C/A (+/-1m)- Vetor Diferencial a partir de um ponto baseVetor Diferencial a partir de um ponto base

(XR, YR, ZR) medida

ROVER

Linha BaseROVERBASE

(XR, YR, ZR) medida(XB, YB, ZB) medida (DX, DY, DZ,)(XB, YB, ZB) conhecida (XR, YR, ZR) calculada

Posicionamento Autônomo:Posicionamento Autônomo:

ÂNGULO DE MÁSCARAÂNGULO DE MÁSCARA É o ângulo que indica o posicionamento em relação ao É o ângulo que indica o posicionamento em relação ao

horizontehorizonte

Os fabricantes de receptores GPS indicam que se considere Os fabricantes de receptores GPS indicam que se considere

apenas os satélites localizados 15º acima do horizonte.apenas os satélites localizados 15º acima do horizonte.

15º15º

Superfícies de referênciaSuperfícies de referência

Geóide – nível médio dos maresGeóide – nível médio dos mares

Elipsóide – forma geométrica e matemática mais parecida como Elipsóide – forma geométrica e matemática mais parecida como

GeóideGeóide

Superfície topográfica – morros, vales, montanhas etc…Superfície topográfica – morros, vales, montanhas etc…

ElipsóideElipsóide

GeóideGeóideDistância Geoidal - NDistância Geoidal - N

SuperfícieSuperfícieTopográficaTopográfica Altitude Geométrica - hAltitude Geométrica - h

AltitudeAltitude OrtométricaOrtométrica - H- H

ElipsóidElipsóidee

GeóideGeóide

O SISTEMA DE REFERÊNCIA GPSO SISTEMA DE REFERÊNCIA GPS

O SISTEMA DE REFERÊNCIA GPSO SISTEMA DE REFERÊNCIA GPS

O sistema GPS adota o sistema de referência global O sistema GPS adota o sistema de referência global WGS84WGS84

(World Geodetic System de 1984) e em (World Geodetic System de 1984) e em CartesianasCartesianas

O SGB adota oO SGB adota o SIRGAS2000 SIRGAS2000 (S (Siistema de Referência stema de Referência

Geocêntrico para as Américas de 2000)Geocêntrico para as Américas de 2000)

Pode-se matematicamente converter de um datum para outro Pode-se matematicamente converter de um datum para outro

e também transformar coordenadas cartesianas em e também transformar coordenadas cartesianas em

geodésicas/UTM.geodésicas/UTM.

Atmosfera

Estruturas Sólidas

Metal Campos eletro-magnéticos

INTERFERÊNCIASINTERFERÊNCIAS

- Coeficientes DOP (Diluition of Precision)- Coeficientes DOP (Diluition of Precision) Índices que indicam a diluição da precisão dos dados coletadosÍndices que indicam a diluição da precisão dos dados coletados A melhor disposição espacial é um satélite no zênite e outros A melhor disposição espacial é um satélite no zênite e outros

igualmente espaçadosigualmente espaçados

DOP ruimDOP ruim DOP bomDOP bom

Tipos de DOP:Tipos de DOP:

GDOP – Geometria VDOP – VerticalGDOP – Geometria VDOP – Vertical

PDOP – Posição 3D TDOP – TempoPDOP – Posição 3D TDOP – Tempo

HDOP – HorizontalHDOP – Horizontal

APLICAÇÃO DOP

Geodésia < 2

Mapeamento < 6

DOP – DILUIÇÃO DA PRECISÃODOP – DILUIÇÃO DA PRECISÃOObstaculos naturais ou artificiais além de cortar o sinal também afetam o DOP

Estático

Cinemático Stop and Go

Cinemático Contínuo

- Método pós-processado utilizado para transporte de coordenadasMétodo pós-processado utilizado para transporte de coordenadas

- Receptor fica estático rastreando os satélites durante longo tempoReceptor fica estático rastreando os satélites durante longo tempo

- Tempo varia de 15 minutos a muitas horas, dependendo do tipo de receptor e Tempo varia de 15 minutos a muitas horas, dependendo do tipo de receptor e

da distância entre base e roverda distância entre base e rover

- Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e

então é feita uma média podendo chegar a precisão de ±30cmentão é feita uma média podendo chegar a precisão de ±30cm

- Utilizando a Fase da Portadora, o tempo deve ser suficiente para resolver as Utilizando a Fase da Portadora, o tempo deve ser suficiente para resolver as

ambigüidades estatisticamente de forma confiável e desta forma pode chegar ambigüidades estatisticamente de forma confiável e desta forma pode chegar

a poucos milímetros de precisãoa poucos milímetros de precisão

Estático

MÉTODOS DE LEVANTAMENTOCinemático

Stop and Go – pós processado

Cinemático contínuo – pós processado

Correção em tempo real – código c/a (DGPS)

Correção em tempo real – fase da portadora (RTK)

Pós processamento

Tempo real

VantagensVantagens- Coleta de dados brutos (código e/ou - Coleta de dados brutos (código e/ou fase)fase)- Tratamento dos Dados (Ajustamento - Tratamento dos Dados (Ajustamento de Redes)de Redes)- Independe de comunicação entre - Independe de comunicação entre base e rover;base e rover;

DesvantagensDesvantagens- Tempo de processamento- Tempo de processamento- Falta de Controle dos Dados.- Falta de Controle dos Dados.VantagensVantagens

- Coleta de dados finais (N, E, H)- Coleta de dados finais (N, E, H)- Tempo de processamento- Tempo de processamento- Locação- Locação- Controle dos Dados em Campo;- Controle dos Dados em Campo;

DesvantagensDesvantagens- Impossibilidade de tratamento (ajustamento - Impossibilidade de tratamento (ajustamento de redes)de redes)- Custo alto.- Custo alto.

GNSS – CADASTRO TERRITORIAL – MAPEAMENTO

Perguntas importantes:Qual a finalidade do levantamento?

Qual a escala do mapa?

Qual a precisão do levantamento?

Com base nas respostas o

equipamento e método serão

escolhidos e definidos

GNSS – CADASTRO TERRITORIAL PARCELAR

Imóvel

Edificação

Sistema viárioPasseio

30 m

R001

R002 R003V1

V2

V3V4

Rio

Linha de APP

V7

V5

V6

1

2

QUAL A PRECISÃO DO LEVANTAMENTO ?????QUE ESCALA SE UTILIZA NO CADASTRO???

GNSS – MAPEAMENTO

Escalas pequenasPadrão de Exatidão Cartográfica - PECPEC Classe A - 0,5 mm X Escala do mapa0,0005 m X Escala do mapa

Ex 01Para carta topográfica de Florianópolis0,0005m X 50.000 = 25 m

Ex 0215 m GPS de navegação???0,0005m X E = 15mE=15m/0,0005m = 30.000

Ex 03GPS comprecisão de 3 metros0,0005m X E = 3mE = 3m/0,0005m = 6.000

EQUIPAMENTOS

TAREFAS DE CAMPO1ª AulaMétodo estático – implantação de pontos de uma rede geodésica.Método cinemático – mapeamento de feições.GPS de navegação.Croqui e informações dos pontos.

2ª AulaProcessamento do estático e do cinemático.Levantamento utilizando o RTK.Descarregar dados RTK.

Tarefa dos alunosApresentar o croqui e as coordenadas GPS discutindo as diferenças entre os levantamentos

Tarefa do professorPassar as coordenadas para os alunos