Sistema de Navegação por Satélite GPS – GLOBAL POSITIONING SYSTEM

Funcionamento do Sistema e suas Aplicações

1ª constelação de satélites artificiais lançados a uma altitude de 1.100 Km com a finalidade específica para posicionamento por ondas eletromagnéticas, ficando ativo até o ano de 1993. Dois a três dias num mesmo ponto para se obter coordenadas com precisão de 10 a 03 metros para posições isoladas.

NNSS/TRANSIT Navy Navigational Satellite System

PROBLEMAS:Sem cobertura mundial;Lapso de tempo considerável entre as passagens dos satélites para um mesmo ponto na Terra.

NAVigation System with Time And Ranging - Global Positioning System). Permite a qualquer usuário saber a sua localização, velocidade e tempo, 24 horas por dia, sob quaisquer condições atmosféricas e em qualquer ponto do globo terrestre. O Professor Bradford Parkinson, aposentado da Força Aérea Americana, é considerado o “pai” do GPS.

NAVSTAR GPS

Depois da segunda guerra mundial,  o DOD empenhou-se em encontrar uma solução para o problema do posicionamento preciso e absoluto. Decorreram vários projetos e experiências durante os seguintes 25 anos, incluindo Loran, Transit etc. Todos permitiam determinar posição mas eram limitados em precisão ou funcionalidade. No começo da década de 70, um audacioso projeto foi desenvolvido para substituir o TRANSIT: O  GPS.

COMO SURGIU O GPS?

A CONSTELAÇÃO GPS

Composta por 24 satélites, lançada e mantida pelo Departamento de Defesa Norte Americano (DOD), está em órbita a 20.200 Kms. acima da Terra. Eles enviam sinais de rádios e por serem compostos de relógios atômicos (Cs e Rb), mantêm o tempo extremamente preciso. Usando cálculos de geometria, os sinais dos satélites podem determinar aonde o indivíduo, carro, trem, míssel, aeronave, etc.., está.

Constelação GPS composta por 24 satélites

O princípio básico do GPS é medir a distância entre o satélite e o receptor.

a) Para triangular, o GPS mede distâncias utilizando o tempo de viagem de uma mensagem de rádio;

b) para medir esse tempo, o GPS necessita de um relógio muito exato;

c) uma vez se conheça qual a distância até o satélite, necessita-se saber então em que lugar do espaço o satélite se encontra;

d) como o sinal GPS viaja através da Ionosfera e da Troposfera, ele sofre um atraso.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DO GPS

Triangulação a partir dos satélitesé a base do sistema.

Atraso do sinal GPS quando atravessa a Ionosfera e a Troposfera

Diz a geometria esférica que a interseção entre quatro esferas define um único ponto. O sistema GPS simplesmente transporta este conceito para o planeta Terra. Cada satélite representa o centro de uma esfera, gerada pelo raio que corresponde à distância entre o satélite e o receptor. Os microprocessadores de um receptor GPS medem a distância que os separam dos satélites do sistema, estabelecendo assim os raios de que necessitam. Depois, os microprocessadores resolvem a equação resultante, ficando determinada a posição do usuário. Apesar dos métodos serem simples, a operação toda não é fácil de ser realizada na prática.

O ponto de partida é o conhecimento preciso da distância que separa o receptor dos satélites em órbita. A solução está baseada na equação da Distância = Veloc. x Tempo. Assim, a distância do satélite ao receptor será igual à velocidade do sinal emitido pelo satélite multiplicado pelo tempo que esse sinal gasta para chegar até o receptor. Uma vez que a velocidade do sinal é conhecida (sinais de rádio viajam na veloc. da luz, a aprox. 300 mil km/seg.), é preciso somente determinar o tempo gasto pelo sinal enviado do satélite ao receptor para calcular essa distância. Isto é possível graças aos relógios atômicos existentes em cada satélite, que emitem apurados sinais de tempo. Nos receptores estão embutidos relógios de quartzo, que aliados a recursos de softwares, completam o esquema.

POSIÇÃO TRIDIMENSIONAL A 4ª medição apontará para

só um dos pontos

SEGMENTOS GPS – SÃO TRÊS

1 - SEGMENTO ESPACIALEnvolve os satélites com seus sinais transmitidos2 - SEGMENTO DE CONTROLEResponsável pela monitoração, geração de correções e avaliação de todo o sistema3 - SEGMENTO DE USUÁRIOS Envolve todos os tipos de aplicações, métodos de posicionamento, formas de recepção e processamento dos sinais.

1 - O Segmento Espacial:a) - Provê cobertura mundial;b) - Pelo menos quatro satélites visíveis com elevação acima de 15º em relação ao horizonte 24 horas por dia;

Os satélites circulam a Terra em órbitas elípticas com período orbital de 12 horas inclinadas de 55º em relação ao Equador. Existem 06 planos orbitais intervalados longitudinalmente de 60º. Cada órbita com 04 satélites defasados entre si de 90º na órbita.

`SEGMENTO ESPACIAL

Velocidade Orbital da Terra é 29,8 Km/s. (Satélites GPS é de aprox. 60 Km/s). O satélite dá 2 voltas em torno da Terra em 24 horas.

2 - SEGMENTO DE CONTROLE:Este segmento do GPS compreende o Sistema de Controle Operacional apoiado por uma Estação de Controle Mestra, Estações de Monitoramento Mundial e Estações de Controle de Campo.

SISTEMA DE CONTROLE OPERACIONAL Determinação precisa da órbita de cada satélite; determinação por modelagem matemática da predição destas órbitas; sincronização permanente dos sistemas de relógios dos satélites; transferência de dados atualizados de efemérides para cada buffer dos satélites; controle da degradação do sinal (A/S – militar); correção do posicionamento dos satélites por comandos de terra; controle de lançamento de novos satélites.

BASE CENTRAL DE CONTROLE GPS ESTAÇÕES DE MONITORAMENTO

Colorado Springs; Hawai; Ilha da Ascensión (Atlântico Sul); Diego Garcia (Oceano Índico) e Kwajalein (Pacífico).

a) Estação de Controle Mestra – Primeiramente situada na Base da Força Aérea dos EUA em Vandemberg – CA e hoje transferida para Base Falcon da USAF em Colorado Springs. Esta Estação além de monitorar os satélites, reúne os dados das Estações de Monitoramento e de campo, processando-o e gerando os dados que efetivamente são transmitidos aos satélites. b) Estações de Monitoramento Mundial – São cinco: Estas Estações dotadas de receptores precisos, rastreiam os satélites calculando duas posições a cada 1,5 seg. Através dos dados metereológicos e Ionosféricos modelam os erros de refração e calculam suas correções que são, então, transmitidas aos satélites e de lá aos receptores em todo o mundo. Todos os dados computados nestas Estações são transmitidos à Estação Mestra a cada 15 min., durante todo o dia.

c - Estações de Controle de Campo Consistem numa rede de antenas de rastreamento dos satélites GPS. Têm a finalidade de ajustar os tempos de passagem dos satélites controlando os erros dos relógios atômicos, permitindo o cálculo das correções destes relógios, sincronizando-os à marcação de tempo da Estação Mestra. Os relógios atômicos não funcionam com energia atômica. Eles usam a precisão das oscilações atômicas do rubídio e do césio para manter a precisão de funcionamento. Quatro relógios por satélite mantém tudo funcionando dentro da mais absoluta precisão. O primeiro relógio atômico começou a funcionar em 5 de janeiro de 1980. Como o tempo do GPS não faz correções de erros de final de ano, o tempo do GPS é alguns segundos adiantado em relação ao tempo UTC. Isto não é um problema para os usuários do GPS, porque o sistema faz correções que permitem que a hora apresentada no visor do receptor seja exatamente a hora UTC.

SEGMENTO ESPACIAL, SEGMENTO DE CONTROLE E SEGMENTO DE USUÁRIOS

SATÉLITES DO BLOCO I - 11 satélites

Pesando aproximadamente 845 Kg e medindo 5,6 metros com os painéis solares abertos, foram lançados pelos foguetes lançadores ATLAS-F da base de Vandenberg – CA, no período de 1978 a 1985. Todos os satélites funcionaram perfeitamente e atualmente já foram substituídos.

A CONSTELAÇÃO GPS DIVIDE-SE EM 3 BLOCOS

SATÉLITES DO BLOCO II – 28 satélitesComeçaram a ser lançados em Fevereiro de 1989 no Centro Espacial Kennedy na Base da USAF – FL com custo unitário em torno de US$ 50,000,000.00.Seu peso é em torno de 1.500 Kg.

SATÉLITES DO BLOCO IIR – 32 satélitesComeçaram a ser lançados a partir do ano de 1995 pelo ônibus espacial “Space Shuttle” para servirem de “reposição”. Ainda não foram lançados todos os satélites. A vantagem deste bloco é o aumento sensível do relógio interno do satélite permitindo inclusive a penetração do sinal numa maior camada de vegetação.

IDENTIFICAÇÃO DOS SATÉLITES

1. Número seqüencial de lançamento2. Número da posição orbital3. Número de catálogo da NASA4. Código de PRN – “Pseudo-Random Noise”5. Designação InternacionalDe todos os sistemas acima mencionados, os fabricantes de receptores optaram pelo Código PRN (1 a 32), o qual é transmitido pelos satélites para sua identificação pelo receptor. Estes números não significam ordem de lançamento.

ESTRUTURA DO SINAL GPS

Os sinais de rádios são transmitidos em duas freqüências portadoras da Banda L que oscilam de 1.000 Mhz à 3.000 Mhz. Portadora L1: 1.575,42 MhzPortadora L2: 1.227,60 Mhz

Estas freqüências são obtidas a partir de uma frequencia fundamental fo de 10,23Mhz que multiplicada por 154 fornece a L1 e multiplicada por 120, produz a L2.

L1= fo x 154 = 10,23 Mhz x 154= 1.575,42 Mhz =19cmL2= fo x 120 = 10,23 Mhz x 120= 1.227,60 Mhz =24cm

A portadora L1 é modulada por três códigos:C/A, P e D A portadora L2 é modulada pelos códigos P e DC/A – Coarse/Aquisition: Código de acesso livre ou Civil (Standard) repetido a cada 0,001s e é único para cada satélite, isto é, cada nº PRN possui um código próprio. O código C/A é modulado somente na frequencia L1.P – Precise: Código Preciso: É gerado na fo=10,23Mhz. Possui uma repetitividade de 266,4 dias julianos. É de uso militar e quando encriptado transforma-se em código “Y “. Sua precisão em tempo real é superior ao SPS.

O período de 266,4 dias julianos é dividido em 38 semanas GPS e cada segmento é dedicado a um determinado satélite que passa a repetir, a cada semana GPS, a parte do código “ P ” a ele assinalado.

CÓDIGO D – Código de Efemérides, Navegação e Correções ou Código das Mensagens de Navegação

Este código é composto por uma seqüência de 1500 bits, numa freqüência de 50Hz, é transmitido em aproximadamente 30 seg. e transmite as seguintes informações:- Tempo GPS do satélite “Satellite Clock”;- Dados orbitais dos satélites (Efemérides);- Dados da Saúde do Satélite;- Dados de Correções Ionosféricas.

Ao se ligar um receptor, o CÓDIGO D é o primeiro a ser interpretado, gerando internamente no receptor o almanaque de efemérides dos satélites, permitindo-o fazer a busca de todos os satélites disponíveis para a posição geográfica onde se encontra.

ERROS QUE AFETAM AS OBSERVAÇÕES GPS TÊM VÁRIAS ORIGENS

1 - DEPENDENTES DOS SATÉLITES  •Erros nos relógios dos satélites •Erros nas efemérides   2 - DEPENDENTES DA ANTENA-RECEPTOR •Erros nos relógios dos receptores •Multicaminhamento•Erros causados pela variação do centro de fase da antena•Ruído do Receptor 3 - DEPENDENTES DO MEIO DE PROPAGAÇÃO•Atrasos Ionosféricos •Atraso Troposférico

1 - DEPENDENTES DOS SATÉLITES 

A) Erros nos relógios dos satélites: Embora os relógios dos satélites sejam muito precisos (cada satélite contém quatro relógios atómicos, (2 Rb e 2 Cs), não são perfeitos. Apenas um nanosegundo de erro, ou seja 0,000 000 001 s, resulta num erro de cerca de 30 cm na medição da distância para um satélite.

Para que os relógios se mantenham o mais precisos possível e para que a distância seja medida mais corretamente, a sua sincronização necessita de ser continuamente determinada pelas estações de controle.

B) Erros nas efemérides:Já sabemos que a precisão da nossa posição depende da precisão com que sabemos a localização dos satélites (os nossos pontos de referência). O (US DoD), coloca cada satélite numa órbita muito precisa, sendo a sua órbita muito previsível por um modelo matemático bastante rigoroso. No entanto o insuficiente conhecimento do campo gravítico terrestre, as forças gravita-cionais da Lua e do Sol e o atrito remanescente da atmosfera terrestre bem como a pressão das radiações solares nos satélites provoca variações nas suas órbitas, tornando então necessária sua monitorização pelas estações de rastreio na Terra.

2 - DEPENDENTES DA ANTENA-RECEPTOR

A) Erros nos relógios dos receptores:

Este erro é semelhante ao erro provocado pelos relógios dos satélites.

B) Multicaminhamento: Na medição da distância para cada satélite, assumimos que o sinal do satélite viaja diretamente desde o satélite até à antena do receptor. Mas, em adição ao sinal, existem sinais refletidos provocados por objetos que se encontram perto da antena e que interferem com o sinal verdadeiro. A este efeito chamamos de multicaminhamento.

C) Erros causados pela variação do centro de fase da antena: Estes erros são função da sua construção. 

Dependem das características da antena e do ângulo da direção do sinal observado. Estas variações podem atingir alguns centímetros.

D) Ruído do Receptor: O receptor GPS não é perfeito e tem as suas limitações. Ele está limitado à sua própria precisão, ou seja ao desvio padrão associado a cada medição.

3 - DEPENDENTES DO MEIO DE PROPAGAÇÃO

A) Atrasos Ionosféricos: Ao medir a distância para um satélite, medimos o tempo que o sinal leva para chegar ao receptor e multiplicamos esse tempo pela velocidade da luz. O problema é que a velocidade da luz varia sob as condições atmosféricas. A camada mais alta da atmosfera, a Ionosfera, contém partículas "carregadas" que atrasam o código e adiantam a fase. A magnitude deste efeito é maior durante o dia do que de noite. Os atrasos Ionosféricos não modelados podem afetar a precisão em até 10 metros.

B) Atraso Troposférico: Ao passar pela camada mais baixa da atmosfera (a Troposfera), o sinal também sofre um atraso na fase e no código. Este atraso é causado por duas componentes (componente seca e húmida). O principal problema relaciona-se com a humidade (vapor de água).

Os satélites transmitem sinais (que viajam à velocidade da luz) que levam somente 6 centésimos de seg. para atingir o GPS no solo. Quando acertando o seu relógio interno, um receptor GPS precisa contar o tempo de viagem dos sinais. A precisão do relógio de uma unidade GPS é muito perto da dos relógios atômicos que custam 100 mil dólares.

Depende do número e da geometria dos satélites usados e obviamente da precisão da medição da distância receptor-satélite. O termo geralmente utilizado para representar a precisão da medição GPS é UERE (User Equivalente Range Error), que representa o efeito da combinação dos erros das efemérides, dos erros de propagação, dos erros do relógio e ruído do receptor.

PRECISÃO DO POSICIONAMENTO GPS

GEOMETRIA DOS SATÉLITES O efeito da geometria dos satélites é expresso pelo fator de degradação da precisão (DOP- Dilution Of Precision), o qual pode ser interpretado como a razão entre a exatidão do posicionamento e a exatidão da medição:DOP = s / sUERE

Se por exemplo observarmos 4 satélites muito próximos, um metro na medição da distância pode resultar em centenas de metro de erro na posição calculada. Mas se observarmos muitos satélites e estes se encontrarem espalhados pelo céu, talvez o erro na posição seja inferior a 1.5 metros por cada metro de erro na medição de uma distância.

EXISTEM VÁRIOS TIPOS DE “DOP” QUE PODEM SER DEFINIDOS DE ACORDO COM AS

COORDENADAS ESCOLHIDAS

GDOP - degradação da precisão da posição tridimensional e tempo (geometria)

PDOP - degradação da precisão da posição tridimensional

VDOP - degradação da precisão vertical

HDOP – degradação da precisão horizontal

Quanto maior for o volume do tetraedro, menor (e melhor) será o GDOP. Um bom DOP terá valores menores que 5. Nunca deverá efetuar observações com DOPs superiores a 8. Geralmente quanto mais satélites observarmos, menor é o DOP.

Apesar de o S/A já ter sido desativado, a precisão atual de 10-20 metros continua a ser insuficiente para muitas das aplicações civis. Desde o inicio do GPS, muitos métodos têm sido (e continuam a ser) desenvolvidos para reduzir os erros e aumentar a precisão. Todos esses métodos são baseados no posicionamento relativo.  

FONTES DE ERRO: SOLUÇÕES

Suponhamos que temos dois receptores localizados não muito longe um do outro. Os erros dos relógios dos satélites, das Efemérides, dos Atrasos Ionosféricos e Troposféricos afetam ambos os receptores em proporções idênticas. O princípio do posicionamento relativo é que esses erros se cancelam na maior parte quando se trabalha com diferenças.

POSICIONAMENTO RELATIVO

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 A. Este método é a solução para o problema dos erros do sistema. Quando trabalhamos com posicionamentos relativos podemos utilizar técnicas que permitem modelar quase todos os erros exceto o multicaminhamento e o ruído do receptor.

A formação de diferenças simples entre épocas traduz-se na diferença de observáveis originais (fase ou pseudo-distância) entre duas épocas distintas. As diferenças simples entre receptores, obtêm-se subtraindo as medições obtidas numa estação para um satélite às observações simultâneas para esse mesmo satélite registradas numa outra estação. As diferenças simples entre satélites, são obtidas a partir da diferença de observações simultâneas num receptor para dois satélites. Permite eliminar o erro de sincronização do relógio do receptor.

DIFERENÇAS DE OBSERVÁVEIS

As diferenças simples entre satélites, são obtidas a partir da diferença de observações simultâneas num receptor para dois satélites. Permite eliminar o erro de sincroni-zação do relógio do receptor. A maior parte do erro inerente ao posicionamento GPS tem origem em imper-feições dos relógios do receptor e do satélite. Um modo de eliminar este erro é usar uma técnica conhecida por diferenças duplas. Se dois receptores GPS efetuarem medições para dois satélites diferentes, são eliminados os erros de sincronização nos relógios do receptor e satélite. Assim, efetuando diferenças triplas, formadas entre a diferença entre duas épocas de diferenças duplas recep-tor-satélite, é possível eliminar os erros dos relógios do receptor e do satélite e a ambigüidade de ciclo, reduzindo ainda a influência dos restantes erros sistemáticos.

MEDIÇÃO CÁLCULO MÉTODO PRECISÃO CÓDIGO PÓS-

PROCESSAMENTO DGPS EM PÓS-PROCESSAMENTO

Desde <1 m = ~0,5m

CÓDIGO TEMPO REAL DGPS Desde <1 m = ~05m

FASE PÓS-PROCESSAMENTO

DGPS ESTÁTICO RÁPIDO

Desde < 1 a centímetros

FASE TEMPO REAL RTK Desde < 1 m até ~0,5m

CÓDIGO C/A L1 – L2

PRECISÃO 20 A 0,5 M 05 A 0,5 CM

(DES)VANTAGEM POSIÇÃO IMEDIATA REQUER INICIALIZAÇÃO

TEMPO DE OCUPAÇÃO SEGUNDOS SEGUNDOS A HORAS

TIPO RECEPTOR NAVEGAÇÃO; DGPS; GIS.

GEODÉSICO; CINEMÁTICO

CUSTO DA UNIDADE US$ 200 A 15.000 US$ 10.000 A 50.000

APLICAÇÃO NAVEGAÇÃO, GIS, DGPS

APOIO, ALTA PRECISÃO...

MÉTODOS DE POSICIONAMENTO GPS

DGPS: Se soubermos a localização  de um receptor (BASE), podemos comparar os valores obtidos com os valores teóricos e deste modo calcular correções às medições as quais podem ser usadas para corrigir as medições dos outros receptores (MÓVEIS) que estão em pontos desconhecidos. O receptor de referência (BASE) calcula as medições para cada satélite, baseando-se na sua posição que é conhecida e na localização instantânea de cada satélite. Depois compara os valores calculados com as medições reais. A diferença entre esses valores dá-nos a correção para cada satélite, a qual vai ser transmitida ao outro receptor (MÓVEL). O rover pode então calcular a sua posição com muito melhor precisão. 

O DGPS é baseado na medição da distância receptor-satélite através da observação do código. Se as correcções forem transmitidas desde o receptor de referência para o(s) Rover(s) em tempo real (normalmente via rádio), então o sistema é geralmente designado por DGPS ou DGPS em tempo Real. O posicionamento relativo com fase em tempo real tem sido designado por RTK (Real-Time Kinematic). Para aplicações sem ser em tempo real podemos usar os termos posicionamento Estático, Rápido-estático, cinemático, pseudo-cinemático ou Stop and Go.

O DGPS é baseado na medição da distância receptor-satélite através da observação do código. Se as correções forem transmitidas desde o receptor de referência para o Móvel em tempo real (normalmente via rádio), então o sistema é geralmente designado por DGPS ou DGPS em tempo Real. 

a) RTK: (Real-Time Kinematic), é baseado na medição da distância receptor-satélite através da fase da onda portadora. A maior dificuldade desta técnica é o desco-nhecimento do número de ciclos completos decorridos desde que o sinal deixou o satélite até ao instante de sintonia (ambiguidade de ciclo). Temos então que esperar alguns minutos até que o receptor consiga resolver a ambiguidade de ciclo de cada par receptor-satélite. Depois do receptor resolver as ambiguidades corretamente, a precisão da cada posição calculada situa-se entre 0.5 cm a 2 cm na horizontal e de 1 a 3 cm na vertical +1ppm para um receptor de dupla frequência e +2ppm para um receptor de uma frequência.  

MÉTODOS DE POSICIONAMENTO GPS

b) ESTÁTICO: É o método de posicionamento que permite obter maior precisão. É geralmente utilizado para medição de bases longas, redes geodésicas, etc. Neste método os receptores permanecem fixos durante um certo período de tempo (nunca menos de 1 hora para bases cujo comprimento seja de aproximadamente 20 km).

c) RÁPIDO-ESTÁTICO: Usado para estabelecer redes locais de controle, adensamento de redes etc. Corresponde a uma sessão estática de curta duração (de 5 a 20 minutos). É Bastante preciso em bases de comprimento até 20 km, e muito mais rápido que o posicionamento estático. O principal problema deste método de posicionamento consiste na resolução das ambigüidades. Estas são resolvidas através da técnica "On The Fly"

d) CINEMÁTICO: Usado para medição de vários pontos sucessivamente. É um método bastante eficaz de medir vários pontos próximos entre si. O receptor não fica em modo estático em qualquer período da sessão. Contudo, no caso de existirem elementos que obstruam a trajetória do sinal (pontes, árvores, edifícios altos etc.) e menos de 4 satélites visíveis, é necessária uma reinicialização que pode demorar de 5-10 minutos.

e) PSEUDO-CINEMÁTICO: Idêntico ao rápido-estático, mas requerendo um segundo estacionamento em cada ponto, após um intervalo de tempo que permita uma geometria de observação diferente. Este procedimento  serve para tornar possível a ligação da fase entre as duas sessões, equivalendo a um posicionamento estático, mas com uma grande lacuna de observações. O operador pode aproveitar o tempo entre a primeira e a segunda sessão  para estacionar nos restantes pontos, o que torna este método bastante eficaz a nível de tempo e economia.

f) PÁRA-AVANÇA (stop and go): Este método de posicionamento consiste em transportar um receptor a todos os pontos a observar, efetuando breves paradas (alguns segundos), nas posições de maior interesse. Uma época, em princípio, permite determinar as coordenadas de cada estação. Uma vez que o requisito básico deste método é que as ambigüidades sejam determinadas antes de se iniciar o posicionamento, o receptor deve ser transportado cuidadosamente para não obstruir o sinal.

Embora o GPS tenha sido desenvolvido para ir ao encontro das necessidades militares, logo foram desenvolvidas técnicas capazes de torná-lo útil para a comunidade civil. Em seguida apresentaremos algumas aplicações das potencialidades do GPS

APLICAÇÕES GPS

A ligação do GPS com o SIG (Sistemas de Informação Geográfica) gerou um grande interesse por parte do mundo empresarial ligado ao setor do transporte de mercadorias. Já muitas empresas adotaram sistemas conjuntos GPS/SIG para fazer gestão e monitorização de frotas. Como exemplo de uma aplicação GPS aos transportes, a empresa de aluguel de automóveis (Hertz) está utilizando o chamado “Hertz NeverLost”. Este sistema foi desenvolvido pela Rockwell Automotive e permite posicionar um veiculo em qualquer lugar geográfico. O condutor escolhe o destino pretendido, e o “NeverLost” calcula a rota dando depois indicações visuais e verbais como “vire à direita, “vá em frente”, etc. Se por acaso o condutor se enganar no caminho o sistema recalcula a rota dando caminhos alternativos.

APLICADO AOS TRANSPORTES

APLICAÇÃO DO GPS AOS TRANSPORTES

O GPS é ainda muito utilizado nas atividades como navegação, pesca, alpinismo, exploração de caminhos ecológicos e pontos turísticos, Ralis, etc. Para qualquer atividade que necessite conhecer a posição real do local, o GPS é um grande auxílio.

APLICAÇÕES GPS NO LAZER E ESPORTES

Alguns serviços de proteção civil já estão também utilizando GPS. O Corpo de Bombeiros poderá rapidamente detectar aonde existem focos de queimadas simplesmente inserindo as coordenadas geográficas do local no receptor. Serviços de socorros em estradas, marítimo, ambulâncias, etc...

GPS APLICADO À PROTEÇÃO CIVIL

Hoje, o uso do GPS é muito requisitado nos serviços de Mapeamento e Geoprocessamento, ou seja, na coleta de dados (coordenadas) de posicionamento dos diversos objetos a serem mapeados (analógicos ou digitais), como postes de redes elétricas, edificações em geral, limites de propriedades rurais, etc. Suas aplicações são intensas nos serviços de Cadastro e Manutenção que visam elaborar e monitorar cartas temáticas, assim como na captura de dados para Monitoramento Ambiental, Prevenção de Acidentes ou Ajuste de Bases Cartográficas distintas, especialmente se utilizadas em GIS.

Mapeamento e Geoprocessamento

Esta afirmação baseia-se na característica do GIS que associa o posicionamento geográfico com informações alfanuméricas, permitindo integração, cruzamento e disponibilidade, através de diversos meios de armazena-mento. Uma das características importantes de um GIS é a velocidade na manipulação, porém a obtenção de dados, depende dos sistemas de aquisição.

Na área militar, que na verdade foi de onde nasceu a motivação para a implantação do sistema pelo DOD, o GPS serve para navegação e orientação dos mísseis "inteligentes" até o alvo. A exemplo do que aconteceu na Guerra do Golfo, quando os americanos conseguiram cravar foguetes nos edifícios em Bagdá. Sem dúvida, foi durante essa guerra, com a extrema precisão dos bombardeios, que o GPS provou sua eficácia. Poderíamos comparar a navegação dos foguetes e mísseis orientados pelo GPS rumo ao alvo, com o profissionalismo de um correio. Bastava programar o endereço (latitude, longitude e altitude), e pronto, esse "correio" mortífero levava sua encomenda, sob sol ou chuva, até o destinatário, ou melhor, até o alvo.

APLICAÇÕES MILITARES

O GPS foi um sistema idealizado de forma fantástica, mas o grande crescimento de utilizadores, o fato de existir outro sistema de posicionamento alternativo e os grandes resultados conseguidos através da técnica DGPS, deu origem a que os usuários se tornassem mais exigentes. Estão previstas algumas modificações no GPS e o nascimento de novos sistemas de posicio-namento. Daqui para diante nomes como GNSS, WAAS, MSAS, EGNOS serão referenciados em todos os cantos do mundo. Em 1 de Maio de 2000 ocorreu uma grande modificação do sistema: a desativação do Acesso Seletivo (S/A). Essa modificação veio aumentar drasticamente a precisão do GPS. A precisão atual do sistema situa-se entre os 10/15 metros. Para breve está prevista a adição de dois novos sinais para uso civil: um transmitido em L2 e outro transmitido na freqüência de 1176.45 Mhz. Esses sinais serão transmitidos pelo próximo bloco de satélites GPS Bloco IIF.

O FUTURO DO GPS

GNSS O GNSS (Global Navigation Satellite System) surgiu da idéia de combinar o GPS e o GLONASS (GLObal Navigation Satelite System – O sistema Russo equivalente ao GPS). Esta combinação de sistemas vem trazer vantagens substanciais não só pelo maior nº de satélites disponíveis como também pelo fato do GLONASS não estar sujeito à encriptação do código P (AS).

WAAS - Wide Area Augmentation SystemO conceito de WAAS, tem como base o posicionamento relativo, e é no fundo um DGPS. A grande diferença é que a correção diferencial é difundida por um satélite geo-estacionário cujo sinal cobre uma determinada zona. O WAAS já está em funcionamento experimental e cobre a América do Norte.

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System)Será o equivalente europeu do WAAS, prevendo-se que entre em funcionamento experimental  ainda no decorrer deste ano.Estes novos sistemas aliados à remoção do S/A deverão permitir posicionamentos absolutos com precisões na ordem dos poucos metros.

DECRETO DO PRESIDENTEBILL CLITON DESATIVANDO A DEGRADAÇÃO DO SINAL GPS

S/A – SELECTIVE AVAILABILITY

THE WHITE HOUSE For Immediate release May 1, 2000 Statement by the President regarding the United States’ decision to stop degrading Global Positioning System Accuracy.

....." To meet these goals, I committed the U.S. to discontinuing the use of S/A by 2006 with an annual assessment of its continued use beginning this year.

" President Bill Clinton May 1, 2000”