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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOENGENHARIA CIVIL

GNSS

Setembro, 2017.

GNSS

Sistemas Globais de Navegação por Satélite

Global Navigation Satellite Systems

- - GPS (Global Positioning System) - Sistema Norte Americano de Posicionamento

- - GLONASS (Global Navigation Satellite System) - Sistema Russo de Posicionamento- Galileo e EGNOS - Sistema da União Européia (UE) de Posicionamento

- - Compass ou Beidou 2 - Sistema chinês de posicionamento

GPS (Global Positioning System)

Sistema em três partes: espacial, de controle e utilizador;

Espacial

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)

O segmento espacial deste sistema utiliza 24 satélitesartificiais, divididos em 6 órbitas circulares e assim cada órbitaconta com 4 satélites.

É necessária a comunicação com 4 satélites para resolver asequações responsáveis por determinar a localização de umponto.

Estes satélites comunicam-se com o usuário através de sinais deradionavegação dividido em 3 ondas chamadas de portadoras.Todas as portadoras estão na banda de frequência detransmissão L (entre 1000 e 2000 MHz). (L1, L2, L5)

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

GPS (Global Positioning System)

O segmento de controle, segundo (MONICO, 2008, p.51) tem como principais tarefas:

monitorar e controlar continuamente o sistema de satélites;

determinar o sistema de tempo GPS;

predizer as efemérides dos satélites, calcular as correções dos relógios dos satélites e;

atualizar periodicamente as mensagens de navegação de cada satélite.

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

GPS (Global Positioning System)

O segmento de controle:

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

GPS (Global Positioning System)

O segmento de usuários se refere diretamente aos receptoresGPS.

Diversos modelos de receptores no mercado, que variam deprecisão e, consequentemente, de custo.

Para levantamentos de precisão é recomendável o uso dereceptores de dupla banda (L1 e L2), enquanto quelevantamentos de média e baixa precisão podem ser realizadoscom receptores de banda única (L1).

O modelo da antena utilizada também influencia na precisão dacoleta.

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)

Antena sobre tripéAntena sobre bastão Antena sobre pilar

Métodos de Posicionamento

De acordo com Monico (2008) pode-se dividir os métodos deobtenção de coordenadas GNSS em três modelos:posicionamento absoluto, posicionamento relativo eposicionamento diferencial, este último exclusivo do sistemaGPS.

Tipo de processamento utilizado: Posicionamento em Tempo Real: as coordenadas são obtidas no

momento do posicionamento em campo. Neste método de posicionamentopodemos citar como exemplos os: sistemas de navegação automotivos,marítimos, aéreos, etc.

Posicionamento Pós-processado: os dados coletados são processadosapós a coleta em campo. Esse processamento poderá ser realizado emescritório, utilizando-se para isso apenas as informações das coordenadascoletadas. Temos como exemplo os levantamentos geodésicos de altaprecisão, controle de barragens, implantação de estações de referência, etc.

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

Métodos de Posicionamento

Posicionamento absoluto:

No posicionamento absoluto, também conhecido como métodode posicionamento por ponto, temos que a referência é ogeocentro e é necessário apenas um aparelho capaz de capturaras coordenadas dos sistemas GNSS.

Este método possui maior facilidade na obtenção decoordenadas, porém a qualidade do sinal é inferior aos outros.

Neste método não é necessário conhecer a localização denenhum outro objeto para obter a localização do objetodesejado.

Este método divide-se: Posicionamento absoluto estático: se refere à obtenção de coordenadas

de objetos em repouso

Posicionamento absoluto cinemático: se refere a obtenção decoordenadas de objetos em movimento.

Métodos de Posicionamento

Posicionamento absoluto:

Métodos de Posicionamento

Posicionamento relativo:

Segundo Monico (2008), no posicionamento relativo a posição deum ponto é determinada com relação à de outro(s). Para tanto, énecessária a instalação de um receptor em um ponto conhecido,com coordenadas precisas, enquanto outro receptor é instaladono ponto que se deseja conhecer. Estes dois receptores farão aleitura simultânea dos mesmos satélites e o receptor instalado noponto conhecido fará os ajustes para corrigir os ruídos do sinal etransmitirá essas correções para o receptor instalado no ponto aser conhecido.

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

Métodos de Posicionamento

Posicionamento relativo:

Métodos de Posicionamento

Posicionamento Diferencial:

O método DGPS (GPS Diferencial) funciona similarmente aométodo de posicionamento relativo. Um receptor GPS é instaladono ponto a ser conhecido, e outro receptor GPS é instalado emum ponto de coordenadas já conhecidas. Entretanto, oreferencial utilizado será diferente. No método DGPS, ogeocentro é o referencial adotado, ao contrário do métodorelativo, onde se utiliza o ponto georreferenciado já conhecido.

“[...] as estações não devem ultrapassar cerca de 200 km [...]”(MONICO, 2008, p. 310). Logo, centenas de estações teriam queser implantadas para atender aos mais diversos usuários.Buscando solucionar tal problema o WADGPS (Wide Area DGPS).

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

Métodos de Posicionamento

Melhorias no Sinal:

RTK significa Real Time Kinematic, ou posicionamento cinemáticoem tempo real, e alia a tecnologia de navegação por satélites aum rádio-modem ou a um telefone GSM para obter correçõesinstantâneas. Algumas aplicações de engenharia exigem que oprocessamento e fornecimento das coordenadas sejam obtidosinstantaneamente, sem a necessidade de pós-processamento dosdados.

Uma estação de referência provê correções instantâneas paraestações móveis, o que faz com que a precisão obtida chegue aonível centimétrico.

A Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais doIncra (Lei 10.267 de 2001), prevê o uso de equipamentos GPSRTK para levantamentos precisos de imóveis.

Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

Métodos de Posicionamento

Melhorias no Sinal:

WAAS – Wide Area Augmertation System: É um sistema deestações terrestres e satélites para GPS que melhoram a precisãode monitoramento do sistema de navegação GPS para cerca de3,3 metros. Implantado em 2003, o WAAS dispõe de um grupode 25 estações de referência e dois satélites que cobrem aAmérica do Norte.

CDGPS – Canadian Differential GPS: Similar ao sistemaWAAS e que cobre o Canadá, Estados Unidos e México, possui 30estações em terra e um satélite que aumenta a precisão do GPSpara menos de 3 metros, porem só é utilizado para navegaçãoterrestre e foi implantado em 1998. Para receber as informaçõesCDGPS é necessário possuir um receptor habitado.

Métodos de Posicionamento

Melhorias no Sinal:

EGNOS (European Geostationary Navigation OverlayService ) : Um sistema europeu de 34 estações terrestres e trêssatélites que cobrem toda a Europa com uma precisão deaproximadamente 5 metros e foi implantado em 2004. Servirapara atender o sistema ‘Galileo’ e para receber seus dados oreceptor tem que ser homologado ao sistema.

MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System): Umsistema japonês de estações terrestres e satélites que melhorama precisão de monitoramento do sistema de navegação GPS parabaixo de aproximadamente seis metros. Lançado em 2007, MSASdeverá abranger outras partes da Ásia, como a Austrália e NovaZelândia. As estações terrestres MSAS e os registrosdos satélites de navegação só podem ser recebidos porreceptores habilitados.

Erro de Coordenadas:

Erro comum: "precisão" para indicar precisão e exatidão.

Precisão refere-se à semelhança de medições (ou de resultados)individuais entre si.

Exatidão, esta também chamada de Acurácia (em inglês,"accuracy"), refere-se à proximidade de uma medição (ou de umresultado) ao valor real.

Índices Geométricos de Precisão

O indicador geralmente utilizado na preparação de umacampanha é o DOP (Dilution Of Precision) . Quanto maior é oDOP menor será a precisão.

Quanto maior o número de satélites observadossimultaneamente, menor é o DOP.

Satélites distribuídos numa vasta zona do céu indicam um bom DOP

Satélites juntos numa zona do céu indicam um mau DOP

Índices Geométricos de Precisão

O efeito da geometria dos satélites na propagação do erro da distância às coordenadas, é expresso pelo índice de degradação de precisão (DOP – Dilution Of Precision).

VDOP – precisão da posição vertical

HDOP - precisão da posição horizontal

PDOP - precisão da posição tridimensional

GDOP - posição tridimensional e tempo

Índices de precisão relativos à configuração geométrica dos satélites

Recomendações:

http://www.youtube.com/user/LeicaGeosystemsCH

http://www.youtube.com/user/TrimbleConstruction

http://www.gps.gov/

http://www.esa.int/esaNA/galileo.html

http://www.insidegnss.com/glonass