controle segmento controle – principais tarefas monitorar e controlar continuamente o sistema de...

• Segmento CONTROLE– 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• Atualizar periodicamente as mensagens de navegação

de cada satélite

NAVSTAR-GPSSegmento de Controle

• Composição– Cinco estações

monitoras– Três delas com antenas

para transmissão dos dados

– Uma estação de controle central (MCS Master Control Station)

• Pertencem à American Air Force


• Estações– Cada estação monitora é equipada com

• Oscilador externo de alta precisão• Receptor de dupla frequência

– Rastreia todos os satélites visíveis– Transmite os dados para a MCS– Dados são processados na MCS para determinar

• Órbita dos satélites• Correções dos relógios dos satélites

– Transmissões periódicas das mensagens de navegação (Efemérides) para atualização nos satélites


• Segmento USUÁRIO– Diretamente associado aos receptores GPS– Dividido em duas categorias• Civil• Militar

– Atualmente há uma grande quantidade de receptores para as mais diversas áreas

NAVSTAR-GPSSegmento Usuário

• Receptores GPS– Principais componentes• Antena com pré-amplificador• Seção de RF para identificação e processamento do sinal• Microprocessador para controle do receptor, amostragem

e processamento dos dados• Oscilador• Interface para o usuário, painel de exibição e comandos• Provisão de energia• Memória para armazenar os dados

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• Antena– Detecta as ondas eletromagnéticas emitidas pelo

satélite– Converte a onda em corrente elétrica– Amplifica o sinal– Envia para a parte eletrônica do receptorDeve ter boa sensibilidade


• Tipos de antenas– Monopole ou dipole– Helix– Spiral helix– Microstrip– Choke ring

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• Sinais do GPS– São muito fracos, tendo aproximadamente a mesma

potência que os de TV transmitidos por satélites geoestacionários

– Sofrem interferência quando passam através da maioria das estruturas

– Folhagem densa, em particular quando úmida, atenuam o sinal

– Algumas combinações de antena/receptor são capazes de captar sinais recebidos dentro de casas, janela de veículos e aviões


• Seção de RF– Conversão dos sinais recebidos para uma

frequência mais baixa (FI, frequência intermediária)

– A FI é mais fácil de ser tratada nas demais partes do receptor

– Isso é feito com a combinação do sinal recebido pelo receptor com o sinal gerado pelo oscilador• Geralmente são de quartzo, melhores que os utilizados

nos relógios


• Canais– No receptor é a sua unidade eletrônica primordial– Receptores podem ter um ou mais canais– Os canais podem ser• Multicanais (canais dedicados)• Sequenciais• Multiplexados

EXPLANAR ->

• Multicanais– Cada canal rastreia continuamente um dos

satélites visíveis– Mínimo de quatro canais para posição e correção

do relógio em tempo real– Mais modernos até doze canais e canais extras

para outro sistema


• Sequenciais– Canal alterna entre os satélites dentro de intervalos

regulares– Em geral não coincide com a transmissão dos dados

• Faz com que a mensagem seja recebida completamente depois de várias sequências

• O receptor necessitará de pelo menos 4 vezes 30 segundos para obter a primeira posição

• Alguns receptores dispões de um canal dedicado para a leitura das mensagens de navegação

– Pode ter problemas em operações cinemáticas


• Multiplex– Sequências são efetuadas entre satélites em

velocidade muito alta– Razão de troca, na maioria das vezes, sincronizada

com a mensagem de navegação– Primeira posição em torno de 30 segundos


• Receptores com um único canal– São de baixo custo– Lentos na aquisição de dados– Restritos às aplicações de baixa velocidade– Muito empregados no início do desenvolvimento do

sistema, até por volta de 1990• Receptores com canal dedicado– Mais adotados atualmente– Maioria possui de 8 a 12 canais– Capacidade de rastrear todos os satélites visíveis

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• Microprocessador– É necessário no controle das operações do receptor

• Obter e processar o sinal• Decodificar a mensagem de navegação

– Calcular em tempo real• Posições• Velocidades

– Outras funções• Controle dos dados de entrada e saída• Mostrar informações• Correções DGPS


• Interface com o usuário– Display– Teclas– Remotamente


• Memória– Os receptores dispõe de memória interna para

armazenagem das observações e das efemérides transmitidas

– Podem ser• RAM • Cartão de memória• Transferir diretamente para o computador


• Energia– O suprimento de energia foi um fator crítico nos

receptores da primeira geração, alto consumo– Atualmente são concebido para que tenham um

consumo mínimo de energia, menor que 1 Watt


• Comunicação– Via internet– Wireless– Bluetooth– Celular


• Correlação do código– Todos os componentes envolvidos no sinal dos

satélites são obtidos• Leitura do relógio do satélite• Mensagens de navegação• Portadora sem modulação

– Necessita-se conhecer o código gerado pelo satélite• Não é problema para o código C/A, de domínio público• E para o código Y



Pseudodistância gerada partindo do código C/A, P ou L2C

1ª Fase

• 2ª Fase– Separa-se o código PRN da portadora– Separa-se a mensagem de navegação– Sinal resultante é a portadora• Afetada pelo efeito Doopler


3ª Fase


PortadoraEfeito Doppler

Oscilador receptor

• Correlação do código com quadratura do sinal– Nesta técnica o código Y recebido do satélite é

correlacionado com uma réplica do código P gerado no receptor• Possível em razão do código Y ser resultante da soma dos

códigos P e W• Como a frequência do código W é 20 vezes menor que a do

código Y, sempre ocorrerão partes do código Y que coincidirão com partes do código P

• A réplica do código P gerada no receptor será deslocada para que ocorra coincidência com a parte do código P presente no código Y do satélite


• Correlação cruzada– Disponível em alguns receptores– Mudam automaticamente quando o AS é ativado• Passam da correlação do código para correlação

cruzada

– Baseia-se no fato de que o código Y modulado na portadora L1 é idêntico ao da L2, embora não seja necessariamente conhecido

– Atraso na ionosfera faz o sinal L1 alcançar a antena do receptor antes do sinal L2


• Técnica Z-Tracking– Código Y pode ser dividido• Codigo P, original• Código W, usado na criptografia do código P

– Supõe-se que o código Y é o mesmo nas portadoras L1 e L2• Tal como na correlação cruzada

– Conhecimento de que o código W é gerado em frequência bem mais baixa (50 bps), se comparada com o código P


• Técnica Z-Tracking– Uma réplica do código P é correlacionada com o código

Y (P + W) das portadoras L1 e L2– Por meio de técnicas de filtragem de sinal, o código W é

estimado e removido do sinal que está sendo recebido– Após a eliminação do código W, os sinais se tornam

iguais àqueles recebidos quando o AS não está ativadoAtualmente, a maioria dos receptores geodésicos

emprega a técnica similar à Z-Tracking


• A técnica geral aplicada para acessar a portadora, quando o AS não está em operação– Correlação do código

• Como a portadora L2 tem modulado sobre ela apenas o código P, sujeito ao AS, ela deve ser acessada por uma das várias técnicas disponíveis– Quadratura do sinal– Correlação cruzada– Correlação do código com quadratura do sinal– Z-tracking (mais recente)


controle segmento controle – principais tarefas monitorar e controlar continuamente o sistema de...

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