apostila gps

TTT OOO PPP OOO GGG RRR AAA FFF III AAA

GGPPSS SSIISSTTEEMMAA DDEE

PPOOSSIICCIIOONNAAMMEENNTTOO GGLLOOBBAALL

Prof. Marco A. G. Pontes.

Sorocaba / SP

2002

Laboratrio de topografia GPS

2

Sumrio

Pgina Resumo..........................................................................................................6 1 Introduo O que o GPS .........................................................................7 2 Componentes do Sistema GPS.....................................................................8 2.1 Componente Espacial ...................................................................................8 2.2 Componente de Controle ..............................................................................9 2.3 Componente do Utilizador........................................................................... 10 3 Servios de Posicionamento........................................................................10 3.1 Servio de Posicionamento Padro (SPS)...................................................11 3.2 Servio de Posicionamento Preciso (PPS)...................................................11 4 Como funciona o sistema GPS.....................................................................12 5 Causas das fontes de Erro............................................................................14 5.1 Erros dependentes dos Satlites...................................................................15 5.1.1 Erros nos relgios dos Satlites....................................................................15 5.1.2 Erros nas Efemrides....................................................................................15 5.1.3 Acesso Seletivo.............................................................................................16 5.2 Erros dependentes da Antena-Receptor.......................................................16 5.2.1 Erros nos relgios dos Receptores................................................................16 5.2.2 Multi-Trajeto...................................................................................................16 5.3 Erros causados pela Variao do Centro e da Fase da Antena....................17 5.4 Rudo do Receptor.........................................................................................17 5.5 Erros dependentes do Meio de Propagao.................................................17 5.5.1 Atraso Ionosfrico..........................................................................................17 5.5.2 Atraso Troposfrico........................................................................................18 6 Preciso do Posicionamento GPS.................................................................18 6.1 Geometria dos Satlites.................................................................................19 6.2 Posicionamento Relativo................................................................................20 7 Solues das Fontes de Erro.........................................................................20 7.1 Mtodos de Posicionamento GPS.................................................................20 7.1.1 Sistema DGPS...............................................................................................22 7.1.2 Sistema RTK ( Real Time Cinematic) ...........................................................23 7.1.3 Esttico...........................................................................................................23 7.1.4 Rpido Esttico............................................................................................23 7.1.5 Cinemtico......................................................................................................24 7.1.6 Pseudocinemtico...........................................................................................24 7.1.7 Para-Avana (Stop and Go) ................................24 8 Aplicaes GPS..............................................................................................25 8.1 GPS Aplicado aos Transportes.......................................................................25 8.2 GPS aplicado ao Desporto..............................................................................26 8.3 GPS aplicado Proteo Civil........................................................................27 8.4 GPS aplicado Topografia e Geodsia.........................................................27 8.5 GPS aplicado fins Militares..........................................................................27 9 O Futuro do GPS........................................................................................28


3

9.1 GNSS (Global Navigation Satellite System).........................28 9.2 WAAS e EGNOS........................................................................................28 Referncias Bibliogrficas..........................................................................29


4

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 Veculo Espacial Satlite................................................................................7

Figura 2.2 rbita dos Satlites do Sistema GPS............................................................... 8

Figura 2.3 Estaes de Monitoramento e Base de Controle GPS..................................... 9

Figura 2.4 Controle e Uso do GPS......................................................................................9

Figura 2.5 Sinais de transmisso do satlite GPS.............................................................10

Figura 4.6 Determinao das coordenadas geogrficas de um ponto via GPS................12

Figura 4.7 Princpio de funcionamento do GPS.................................................................12

Figura 5.8 Demonstrativo de erro motivado por multi-trajeto.............................................16

Figura 5.9 Erro causado pelo Rudo do Receptor.............................................................17

Figura 5.10 Demonstrativo de Erro causado pela Passagem de Sinal pela Ionosera e Troposfera.........................................................................................................18

Figura 6.11 Efeito causado pela Geometria dos Satlites....................................................19

Figura 7.12 Sistema de Operao do DGPS........................................................................22

Figura 8.13 Aplicao do GPS a Meio de Transportes.........................................................26


5

Lista de Tabelas

Pgina

Tabela 7.1 Tipos de Posicionamento Relativo.......................................................21


6

Resumo

O GPS uma tecnologia que veio para ficar e a cada dia que passa constatamos as

facilidades e benefcios que o uso dele nos trs.

No princpio o sistema GPS foi usado, ou melhor, ainda , para fins, militares, depois

foi liberado para o uso civil, aps essa liberao a gama de opes de utilizao foi

crescendo bastante.

Hoje o sistema GPS utilizado, como demonstraremos no decorrer do trabalho, nos

transportes, no desporto, na topografia e geodsia.

Na Engenharia Civil, ele j atingiu um status de ser indispensvel em determinados

tipos de obra como, implantao de linhas de transmisso, construo de

oleodutos/gasodutos, determinao de poligonal de apoio para locao de estradas,

construo de barragens de hidreltricas, coleta de dados para cadastro multifinalitrio,

neste caso trabalhando em conjunto com Geoprocessamento e o SIG, entre outras

utilidades.

Com este cenrio que nos cerca e a necessidade que temos de estarmos atualizados

sobre os avanos da tecnologia, principalmente as que fazem parte de nosso trabalho,

apresentamos este trabalho o qual desejamos que seja de considervel valia para

esclarecer dvidas sobre o assunto e auxiliar na sua vida profissional.


7

1 Introduo O que o GPS GPS (Global Positioning System) a abreviatura de NAVSTAR GPS (NAVSTAR

GPS-Navigation System with Time And Ranging Global Positioning System).

um sistema de radio-navegao baseado em satlites desenvolvido e controlado

pelo departamento de defesa dos Estados Unidos da Amrica (U.S.DoD) que permite a

qualquer utilizador saber a sua localizao, velocidade e tempo, 24 horas por dia, sob

quaisquer condies atmosfricas e em qualquer ponto do globo terrestre.

Depois da segunda guerra mundial, o U.S.DoD empenhou-se em encontrar uma

soluo para o problema do posicionamento preciso e absoluto.

Decorreram vrios projetos e experincias durante os seguintes 25 anos, incluindo

Loran, Transit etc. Todos permitiam determinar a posio, mas eram limitados em preciso

ou funcionalidade. No comeo da dcada de 70, um novo projeto foi proposto, o GPS,

segue foto de Satlite do Sistema NavSTAR.


8

Figura 1.1 Veculo Espacial (Satlite)

2 Componentes do Sistema GPS

2.1. Componente Espacial constituda por uma constelao de 24 satlites em rbita terrestre

aproximadamente a 20200 km com um perodo de 12h siderais e distribudos por 6 planos

orbitais.

Estes planos esto separados entre si por cerca de 60 em longitude e tm

inclinaes prximas dos 55 em relao ao plano equatorial terrestre. Foi concebida por

forma a que existam no mnimo 4 satlites visveis acima do horizonte em qualquer ponto

da superfcie e em qualquer altura.

Figura 2.2 rbita dos Satlites do Sistema G.P.S.


9

2.2 - Componente de controle

constituda por 5 estaes de rastreio distribudas ao longo do globo e uma estao

de controlo principal (MCS- Master Control Station). Esta componente rastreia os satlites,

atualiza as suas posies orbitais e calibra e sincroniza os seus relgios. Outra funo

importante determinar as rbitas de cada satlite e prever a sua trajetria nas 24h

seguintes. Esta informao enviada para cada satlite para depois ser transmitida por

este, informando o receptor do local onde possvel encontrar o satlite.

Figura 2.3 Estaes de Monitoramento e Base de Controle GPS

Figura 2.4 Controle e Uso do G.P.S.


10

2.3 - Componente do Utilizador

Esta componente inclui todos aqueles que usam um receptor GPS para receber e

converter o sinal GPS em posio, velocidade e tempo. Inclui ainda todos elementos

necessrios neste processo como as antenas e software de processamento. Os satlites

transmitem constantemente duas ondas portadoras, estas ondas esto na banda L (usada

para rdio):

A onda portadora L1 (Link one) transmitida a 1575.42 MHz e contm dois cdigos

modulados. O cdigo de aquisio livre

(C/A) Coarse/Acquisition, modulado a 1.023MHz e o cdigo (P) Precise/Protected,

modulado a 10.23 MHz. A onda portadora L2 (Link two) transmitida a 1227.60 MHz e

contm apenas o cdigo P.

As portadoras so moduladas com uma mensagem de navegao contendo

informao necessria determinao da posio do satlite.

Figura2.5 Sinais de transmisso do satlite GPS

3 Servios de Posicionamento

O Departamento de Defesa dos E.U.A. disponibiliza dois tipos de servios de

posicionamento:


11

3.1 - Servio de Posicionamento Padro (SPS)

Est disponvel para todos os utilizadores. Este servio opera apenas em L1 e

usado na aquisio inicial dos sinais do satlite, atravs da sintonia do cdigo C/A.

Antigamente, quando estava afetado pelo SA permitia aos utilizadores obter precises na

ordem dos 100 metros. Atualmente disponibiliza uma preciso muito semelhante dada

pelo PPS, ou seja, na ordem dos 20 metros.

3.2 - Servio de posicionamento preciso (PPS)

Est disponvel apenas para utilizadores autorizados pelo governo dos E.U.A. Opera

em L1 e L2 atravs do cdigo P(Y), permite obter precises de 22m e 27.7m para o posicionamento horizontal e vertical respectivamente (95%) e 100 ns na transferncia de

tempo para UTC (95%).

O objetivo inicial do U.S.DoD era disponibilizar dois servios com precises

diferenciadas. O SPS foi idealizado para proporcionar navegao em tempo real com uma

exatido muito inferior ao proporcionado pelo PPS, mas verificou-se que os receptores

usando apenas o cdigo C/A proporcionavam uma exatido muito prxima dos que usavam

o cdigo P.

Como resultado o Departamento de Defesa implementou duas tcnicas para limitar a

preciso do sistema aos utilizadores autorizados:

- Acesso Seletivo (SA - Selective Availability) - Consiste na manipulao da

mensagem de navegao de modo a degradar a informao inerente ao relgio do satlite

e s efemrides radiodifundidas. O SA foi, entretanto removido em 1 de Maio de 2000.

- Anti-Sabotagem (AS - Anti-spoofing) - semelhante ao SA, no propsito de negar,

aos civis e potncias hostis, o acesso ao cdigo P.

Este sistema impede que os receptores GPS sejam enganados por falsos sinais

encriptando o cdigo P num sinal chamado cdigo Y. Apenas os receptores militares

conseguem desencriptar o cdigo


12

4 - Como Funciona o sistema GPS

Os fundamentos bsicos do GPS baseiam-se na determinao da distncia entre um

ponto, o receptor, a outros de referncia, os satlites. Sabendo a distncia que nos separa

de 3 pontos podemos determinar a nossa posio relativa a esses mesmos 3 pontos

atravs da interseco de 3 circunferncias cujos raios so as distancias medidas entre o

receptor e os satlites, segue exemplo na figura 4.6 e 4.7. Na realidade so necessrios no

mnimo 4 satlites para determinar a nossa posio corretamente, mas deixemos isso para

depois.

Figura 4.6 Determinao das coordenadas geogrficas de um ponto via GPS

Figura 4.7 Princpio de Funcionamento do G.P.S.


13

Cada satlite transmite um sinal que recebido pelo receptor, este por sua vez mede

o tempo que os sinais demoram a chegar at ele. Multiplicando o tempo medido pela

velocidade do sinal (a velocidade da luz), obtemos a distncia receptor-satlite, (Distancia=

Velocidade x Tempo).

No entanto o posicionamento com auxilio de satlites no assim to simples. Obter

a medio precisa da distncia no tarefa fcil. A distncia pode ser determinada atravs

dos cdigos modulados na onda enviada pelo satlite (cdigos C/A e P), ou pela integrao

da fase de batimento da onda portadora. Esses cdigos so to complicados que mais

parecem ser um rudo pseudo-aleatrio (PRN-Pseudo-Random Noise), mas de fato eles

tm uma seqncia lgica. O receptor foi preparado de modo a que somente decifre esses

cdigos e mais nenhum, deste modo ele est imune a interferncias geradas quer por

fontes radio naturais quer por fontes radio intencionais, ser esta uma das razes para a

complexidade dos cdigos.Como o cdigo P est intencionalmente reservado para os

utilizadores autorizados pelo governo norte americano, (foras militares norte americanas e

aliados) os utilizadores civis s podem determinar a distancia atravs da sintonia do

cdigo C/A.

A distancia determinada da seguinte forma:

O cdigo C/A gerado por um algoritmo pseudo-aleatrio com um perodo de 0,001

segundos e usa o tempo dado pelos relgios atmicos de alta preciso que esto no

satlite, o receptor que tambm contem um relgio, usado para gerar uma replica do

cdigo C/A. O cdigo recebido depois correlacionado com verses ligeiramente

adiantadas ou atrasadas da replica local e deste modo consegue medir o tempo que o sinal

levou a chegar ao receptor.

Numa situao ideal com os relgios do satlite e do receptor perfeitamente

sincronizados e a propagao do sinal a ser feita no vcuo, o tempo de vo estaria

perfeitamente determinado e, por conseguinte a distncia medida corretamente.

Geralmente esta distncia denomina-se por Pseudodistncia por diferir da distncia

verdadeira por influencia dos erros de sincronizao entre os relgios do satlite e do


14

receptor. O outro mtodo de determinar a distncia medindo o numero de ciclos

decorridos desde o instante em que a portadora foi emitida e o instante em que foi recebida

e se medir a diferena de fase.

O comprimento de onda da portadora muito mais curto que o comprimento do

cdigo C/A da que a medio da fase de batimento da onda portadora permita atingir um

nvel de preciso muito superior preciso obtida para a distncia atravs da

pseudodistancia.

No entanto pe-se um problema: o desconhecimento da ambigidade de ciclo, ou

seja, o n total de ciclos completos decorridos desde que o sinal deixou o satlite at ao

instante da sintonia.

As ambigidades de ciclo podem ser determinadas, (ver seco Fontes de erro:

solues).

Existe uma ambigidade de ciclo por cada par receptor-satlite desde que no haja

saltos de ciclo (cycle slips), i.e., perda momentnea de sinal, neste caso uma nova

ambigidade adicionada.

Depois deste pequeno estudo podemos concluir que o problema da dessincronizao

dos relgios dos satlites e dos receptores pertinente, no entanto os idealizadores do

GPS arranjaram uma forma de contornar esse problema: fazer uma medio extra para

outro satlite.

Para determinarmos a nossa posio tridimensional corretamente temos que resolver

um sistema de 3 equaes a 4 incgnitas (X,Y,Z e o tempo) ento o truque adicionar uma

nova medio, ou seja, uma nova equao e temos o sistema resolvido.

5 Causas das Fontes de Erro

Na nossa discusso sobre a medio de distncias com certeza que ficou alertado

para alguns dos possveis problemas. Chegou a altura de aprofundarmos toda esta

questo.

Os erros que afetam as observaes GPS podem ter vrias origens:


15

5.1 Erros Dependentes dos Satlites

5.1.1 - Erros nos relgios dos satlites

Embora os relgios dos satlites sejam muito precisos (cada satlite contm quatro

relgios atmicos, dois de rubidium e dois de csio), no so perfeitos.

Posso-lhe avanar que apenas um nanosegundo de erro, ou seja, 0,000 000 001 s,

resulta num erro de cerca de 30 cm na medio da distncia para um satlite.

Para que os relgios se mantenham os mais precisos possveis e para que a distancia

seja medida mais corretamente, a sua marcha necessita de ser continuamente

determinada pelas estaes de controlo.

5.1.2 - Erros nas efemrides

As Efemrides uma Tabela que fornece, em intervalos de tempo regularmente

espaados, as coordenadas que definem a posio de um astro.

As efemrides constituem o elo entre as teorias sobre as quais so constitudas e as

observaes posteriores, o que permite provar a validade daquelas.

J sabemos que a preciso da nossa posio depende da preciso com que sabemos

a localizao dos satlites (os nossos pontos de referncia).

O departamento de defesa dos Estados Unidos (US DoD), coloca cada satlite numa

rbita muito precisa, sendo a sua rbita muito previsvel por um modelo matemtico

bastante rigoroso.

No entanto o insuficiente conhecimento do campo gravtico terrestre, as foras

gravitacionais da Lua e do Sol e o atrito remanescente da atmosfera terrestre bem como a

presso das radiaes solares nos satlites provoca variaes nas suas rbitas, dai que

elas sejam constantemente monitorizadas pelas estaes de rastreio na Terra.


16

5.1.3 - Acesso seletivo (SA)

O SA antes de ser desativado em Maio de 2000, tambm limitava a preciso do

sistema para os utilizadores do SPS. O cdigo C/A idealizado para dar uma preciso de 30

metros via a sua preciso original reduzida para 100 metros. O US DoD prometeu manter o

SA desativado pelo menos at 2006.

5.2 Erros Dependentes da Antena-Receptor

5.2.1 - Erros nos relgios dos receptores

Este erro semelhante ao erro provocado pelos relgios dos satlites.

5.2.2 - Multi-Trajeto

Na medio da distncia para cada satlite, assumimos que o sinal do satlite viaja

diretamente desde o satlite at antena do receptor. Mas, em adio ao sinal, existem

sinais refletidos provocados por objetos que se encontram perto da antena e que interferem

com o sinal verdadeiro. A este efeito chamou-se multi-trajeto. Este erro apenas afeta

medies de alta preciso, a sua magnitude ronda os 50 cm.

Figura 5.8 Demonstrativo de erro motivado por Multi-Trajeto


17

5.3 - Erros causados pela variao do centro de fase da antena

Estes erros so funo da sua construo. Dependem das caractersticas da antena e

do angulo da direo do sinal observado. Estas variaes podem atingir alguns

centmetros.

5.4- Rudo do Receptor

O receptor GPS no perfeito e tem as suas limitaes. Ele est limitado sua

prpria preciso, ou seja, ao desvio padro associado a cada medio.

Figura 5.9 Erro causado pelo rudo do Receptor

5.5 Erros Dependentes do Meio de Propagao

5.5.1 Atraso Ionosfrico

Ao medir a distncia para um satlite, medimos o tempo que o sinal leva a chegar ao

receptor e multiplicamos esse tempo pela velocidade da luz. O problema que a

velocidade da luz varia sob as condies atmosfricas.


18

As camadas mais altas da atmosfera, a ionosfera, contem partculas "carregadas" que

atrasam o cdigo e adiantam a fase. A magnitude deste efeito maior durante o dia do que

de noite. Os atrasos ionosfricos no modelados podem afetar a preciso at 10 metros.

5.5.2 - Atraso Troposfrico

Ao passar pela camada mais baixa da atmosfera - a troposfera, o sinal tambm sofre

um atraso na fase e no cdigo. Este atraso causado por duas componentes (componente

seca e mida). O principal problema relaciona-se com a componente mida (vapor de

gua).

Figura 5.10 Demonstrativo de erro causado pela passagem do sinal na Ionosfera e Troposfera

6 Preciso do Posicionamento GPS

Depois de termos falado sobre os erros que afetam as observaes GPS no modo

absoluto, ser lgico perguntar qual a magnitude do efeito desses erros no resultado final?

A resposta que depende do numero e da geometria dos satlites usados e obviamente da

preciso da medio da distncia receptor-satlite. O termo geralmente utilizado para

representar a preciso da medio GPS UERE (User Equivalente Range Error), que representa o efeito da combinao dos erros das efemrides, dos erros de propagao,

dos erros do relgio e rudo do receptor.


6.1 - Geometria dos Satlites

O efeito da geometria dos satlites expresso pelo fator de degradao da preciso

(DOP-Dilution Of Precision), o qual pode ser interpretado como a razo entre a exatido do

posicionamento e a exatido da medio: DOP =s / sUERE Se por exemplo observarmos 4(quatro) satlites muito prximos, um metro na

medio da distncia pode resultar em centenas de metro de erro na posio calculada.

Mas se observarmos muitos satlites e estes se encontrarem espalhados pelo cu,

talv z o erro na posio seja inferior a 1.5 metr s por cada metro de erro na medio de

um

coo

pos

sat

me

efe

obs

e distncia.Existem vrios tipos de DO

rdenadas escolhidas, os DOP mais comuns s

GDOP - degradao da preciso da posi

PDOP - degradao da preciso da posi

VDOP - degradao da preciso vertical

HDOP degradao da preciso horizonta

Para perceber melhor o efeito da ge

icionamento imagine um tetraedro que form

lite usado, conforme a figura 6.10. Quanto

lhor) ser o GDOP. Um bom DOP ter valo

tuar observaes com DOPs superiores

ervarmos, menor o DOP.

Figura 6.10 Efeito causado pela geometrio19

P, podem ser definidos consoante as

o:

o tridimensional e tempo (geometria)

o tridimensional

l

ometria dos satlites na preciso do

ado por linhas que ligam o receptor a cada

maior for o volume do tetraedro, menor (e

res menores que 5 (cinco). Nunca dever

a 8. Geralmente quanto mais satlites

a dos Satlites


20

6.2 Posicionamento Relativo

Suponhamos que temos dois receptores localizados no muito longe um do outro. Os

erros dos relgios dos satlites, das efemrides, dos atrasos ionosfricos e troposfrico

afetam ambos os receptores em propores idnticas. O princpio do posicionamento

relativo que esses erros se cancelam na maior parte quando se trabalha com diferenas.

Se soubermos as coordenadas de um ponto A e se observarmos o vetor dx, dy, dz

que liga os pontos A-B podemos determinar as coordenadas de B relativas a.

Este mtodo a soluo para o problema dos erros do sistema. Quando trabalhamos

com posicionamentos relativos podemos utilizar tcnicas que permitem modelar quase

todos os erros exceto o multi-trajeto e o rudo do receptor: diferenas de observveis e

combinaes lineares de observaes.

Este mtodo permite alcanar grandes precises e utilizado em trabalhos de

Geodesia e Topografia.

7 Solues das Fontes de Erro

Apesar de o SA j ter sido desativado, a preciso atual de 10-20 metros continua a

ser insuficiente para muitas das aplicaes civis. Desde o inicio do GPS, muitos mtodos

tem sido (e continuam a ser) desenvolvidos para reduzir os erros e aumentar a preciso.

Todos esses mtodos so baseados no posicionamento relativo

7.1 Mtodos de Posicionamento GPS

Existem vrios mtodos de posicionamento relativo, ou seja, mtodos que envolvem

sempre mais que um receptor a observar em simultneo, na tabela 8.1 temos os tipos de

posicionamento relativo.


21

Tabela 7.1 Tipos de Posicionamento Relativo

Medio de: Clculo em: Designao Preciso

Cdigo Ps-processamento DGPS em Ps-processamento Desde


22

7.1.1 Sistema DGPS

baseado na medio da distncia receptor-satlite atravs da observao do cdigo.

Se as correes forem transmitidas desde o receptor de referncia para o(s) Rover(s) em

tempo real (normalmente via rdio), ento o sistema geralmente designado por DGPS ou

DGPS em tempo Real.

Se no necessitamos de trabalhar em tempo real as medies da base e do rover so

gravadas e mais tarde transferidas para um computador para depois ser efetuado o clculo.

Esta tcnica usualmente designada por DGPS em ps-processamento.

Nestes mtodos de posicionamento baseados na observao do cdigo os resultados

so instantneos, mas no so precisos.

Figura 7.12 Sistema de Operao do D.G.P.S.


23

7.1.2 Sistema RTK (Real-Time Cinematic)

baseado na medio da distncia receptor-satlite atravs da fase da onda portadora. A

maior dificuldade desta tcnica o desconhecimento do numero de ciclos completos

decorridos desde que o sinal deixou o satlite at ao instante de sintonia (ambigidade de

ciclo).

Temos ento que esperar alguns minutos at que o receptor consiga resolver a

ambigidade de ciclo de cada par receptor-satlite.

Depois do receptor resolver as ambigidades corretamente, a preciso da cada

posio calculada situa-se entre 0.5 cm a 2 cm na horizontal e de 1 a 3 cm na vertical + 1

ppm para um receptor de dupla freqncia e + 2 ppm para um receptor de uma freqncia.

7.1.3 - Esttico o mtodo de posicionamento que permite obter maior preciso. geralmente

utilizada para medio de bases longas, rede geodsica, tectnica de placas etc.

Neste mtodo os receptores permanecem fixos durante um certo perodo de tempo

(nunca menos de 1 hora para bases cujo comprimento ronde os 20 km).

7.1.4 Rpido-Esttico Usado para estabelecer redes locais de controlo, adensamento de redes etc.

Corresponde a uma sesso esttica de curta durao (de 5 a 20 minutos).

Bastante preciso em bases de comprimento at 20 km, e muito mais rpido que o

posicionamento esttico.

O principal problema deste mtodo de posicionamento reside na resoluo das

ambigidades. Estas so resolvidas atravs da tcnica "On The Fly"


24

7.1.5 - Cinemtico Usada medio de vrios pontos sucessivamente. um mtodo bastante eficaz de

medir vrios pontos prximos entre si. O receptor no fica em modo esttico em qualquer

perodo da sesso.

Contudo, no caso de existirem elementos que obstruam a trajetria do sinal (pontes,

rvores, edifcios altos etc.) e menos de 4 satlites visveis, necessria uma

reinicializao que pode demorar 5-10 minutos.

7.1.6 - Pseudocinemtico Idntico ao rpido-esttico, mas requerendo um segundo estacionamento em cada

ponto, aps um intervalo de tempo que permita uma geometria de observao diferente.

Serve este procedimento para tornar possvel a ligao da fase entre as duas sesses,

equivalendo a um posicionamento esttico, mas com uma grande lacuna de observaes.

O operador pode aproveitar o tempo entre a primeira e a segunda sesso para

estacionar nos restantes pontos, o que torna este mtodo bastante eficaz em nvel de

tempo e conseqentemente a nvel econmico.

7.1.7 Pra-Avana (stop and go) Este mtodo de posicionamento consiste em transportar um receptor a todos os

pontos a observar, efetuando breves paragens (alguns segundos), nas posies de maior

interesse. Uma poca, em principio, permite determinar as coordenadas de cada estao.

Uma vez que o requisito bsico deste mtodo que as ambigidades sejam

determinadas antes de se iniciar o posicionamento, o receptor deve ser transportado

cuidadosamente por forma a no obstruir o sinal.


25

8 Aplicaes GPS

Embora o GPS tenha sido desenvolvido para ir ao encontro das necessidades

militares, logo foram desenvolvidas tcnicas capazes de o tornar til para a comunidade

civil.

Em seguida esto apresentadas algumas aplicaes no intuito de dar uma viso

global das potencialidades do GPS

8.1 - GPS aplicado aos Transportes

A ligao do GPS com o SIG (Sistemas de Informao Geogrfica) gerou um grande

interesse por parte do mundo empresarial ligado ao sector do transporte de mercadorias.

J muitas empresas adaptaram sistemas conjuntos GPS/SIG para fazer gesto e

monitorizao de frotas.

Como exemplo de uma aplicao GPS aos transportes, temos um sistema que a

conhecida empresa de aluguer de automveis (Hertz) est a utilizar chamado Hertz

Neverlost.

Este sistema foi desenvolvido pela Rockwell Automotive e permite localizar um veiculo

em qualquer lugar geogrfico.

Este sistema equipa alguns veculos e est posicionado entre o condutor e o

passageiro do banco da frente do automvel.

O sistema funciona da seguinte forma: o condutor (ou o passageiro do lado) escolhe

no cran o destino pretendido, e o Neverlost calcula a rota dando depois indicaes

visuais e verbais como vire direita, v em frente , etc.

Se por acaso o condutor se enganar no caminho o sistema pode recalcular a rota

dando caminhos alternativos.


26

Figura 8.13 Aplicao do GPS a Meios de Transporte

8.2 - GPS aplicado no Desporto

Em 12 de setembro de 1992, foi realizada uma corrida de bales transatlntica. Cinco

bales com tripulao de diferentes pases participaram na corrida que se iniciou na

Amrica do Norte e terminou no continente Europeu.

Dois receptores GPS Garmin Model 100 foram levados em cada balo. Os receptores

foram usados para ajudar na navegao e para verificar os recordes do mundo.

Em adio, as informaes de direo e velocidade dadas pelo GPS ajudavam s

tripulaes identificar as correntes de ar, e as informaes de posio permitiam aos salva-

vidas encontrar rapidamente as tripulaes em perigo devido s descidas rpidas.

O GPS tambm j indispensvel no s nos grandes ralis como o Granada-Dakar,

como tambm nos raides nacionais.


27

8.3 - GPS Aplicado Proteo Civil

Alguns servios de proteo civil j esto tambm a utilizar GPS. Uma esquadra de

uma equipa de salvamento Norte Americano utiliza desde 1992 um receptor Trimble

Transpak em ambulncias com o objetivo de guiar os helicpteros de servios mdicos at

elas muito mais rapidamente e em situaes onde a visibilidade reduzida.

8.4 - GPS Aplicado Topografia e Geodsia

Os avanos tecnolgicos da informtica e da eletrotecnia vieram revolucionar o modo

de praticar topografia. Primeiro com o aparecimento dos instrumentos eletrnicos de

medio de distancias (EDM) e agora mais recentemente com os receptores GPS.

O GPS hoje em dia utilizado em todas as aplicaes topogrficas, a sua preciso

milimtrica permite utiliza-lo para determinar ngulos, distncias, reas, coordenar pontos,

efetuar levantamentos, etc.

8.5 GPS Aplicado a fins Militares

Embora a constelao de satlites s recentemente tenha sido completada, o GPS j

demonstrou ser um instrumento de grande valor as foras militares norte americanas. Nos

desertos devido sua grande grandeza, o terreno parece-nos sempre igual por muitos

quilmetros.

Sem um seguro sistema de navegao, as foras norte americanas no poderiam

realizar a Operao tempestade do deserto, durante a guerra do Golfo. Com o GPS, os

soldados estavam aptos a ir para qualquer lugar at mesmo noite e sobre tempestades

de areia.

Inicialmente foram comprados 1000 receptores comerciais portteis para esse uso,

mas os resultados foram to bons que antes do fim do conflito mais de 9000 receptores

comerciais foram usados no Golfo prsico.


28

9 - O Futuro do GPS

O GPS foi um sistema idealizado de forma fantstica, mas o grande crescimento de

utilizadores, o fato de existir outro sistema de posicionamento alternativo e os grandes

resultados conseguidos atravs da tcnica DGPS, deu origem a que os utilizadores se

tornassem mais exigentes. Esto previstas algumas modificaes no GPS e o nascimento

de novos sistemas de posicionamento. Daqui para diante nomes como GNSS, WAAS,

MSAS, EGNOS e GALILEO sero referenciados em todos os cantos do

mundo.Relativamente ao GPS, em 1 de Maio de 2000 ocorreu uma grande modificao do

sistema: a desativao do Acesso Seletivo (SA). Essa modificao veio aumentar

drasticamente a preciso do GPS. A preciso atual do sistema situa-se entre os 10 e os 20

metros e de 40 ns na transferncia de tempo para UTC. Para breve est prevista a adio

de dois novos sinais para uso civil: um transmitido em L2 e outro transmitido na freqncia

de 1176.45 MHz.

9.1 - GNSS (Global Navigation Satellite System)

O GNSS surgiu da idia de combinar o GPS e o GLONASS (Global Navigation Satelite System O sistema Russo equivalente ao GPS). Esta combinao de sistemas

vem trazer vantagens substanciais no s pelo maior n de satlites disponveis como

tambm pelo fato do GLONASS no estar sujeito a encriptao do cdigo P (AS).

9.2 - WAAS e EGNOS

O conceito de WAAS (Wide Area Augmentation System), tem como base o

posicionamento relativo (ver seco: Fontes de Erro: Solues), e no fundo um DGPS. A

grande diferena que a correo diferencial difundida por um satlite geo-estacionrio

cujo sinal cobre uma determinada zona. O WAAS est j em funcionamento experimental e

cobre a Amrica do Norte. O EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System)

ser o equivalente europeu do WAAS.


29

Referncias Bibliogrficas

ROCHA, M. R. Jos Antnio. GPS - Uma Abordagem Prtica - 2 edio ANDRADE, J.B., NAVSTAR-GPS. Curso de Ps-Graduao em Cincias Geodsicas. UFPr. Curitiba, 1988.

BLITZKOW. D., - NAVSTAR/GPS - A situao presente e as perspectivas futuras. XIIo Congresso Brasileiro de Cartografia. Braslia, 1985.

Especificaes e Normas Gerais Para Levantamentos GPS. Verso Preliminar de fevereiro/1993 - Fundao IBGE

INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica CONCAR Comisso Nacional de Cartografia ICA Instituto Cartogrfico da Aeronutica DSG Diretoria do Servio Geogrfico do Exrcito IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica www.IBGE.Gov.br Fator Gis - Portal de Informao sobre Geotecnologia - www.fatorgis.com.br A Mira - GPS, Agrimensura e Cartografia - www.amiranet.com.br InfoGeo - Revista Brasileira de Geoinformao www.infogeo.com.br Agrimensura on line Site sobre agrimensura - www.agrimensura.com

apostila gps

Documents