pág. 21,22 e 23 julho de 2008ufvgeocapacitar1 ministério das cidades secretaria executiva - se...

21,22 e 23 Julho de 2008UFVGeocapacitar1Pág.

Ministério das Cidades

Secretaria Executiva - SEDiretoria de Desenvolvimento Institucional - DDIGerência de Capacitação - GC

MODULO I – GPS

Prof. Elpídio Inácio Fernandes Filho


SISTEMA NAVSTAR GPS


DESCRIÇÃO

• O “O “NAVNAVigation igation SatéliteSatélite TTiming and iming and RRanging anging GGlobal lobal PPositioning ositioning SSystem” é um sistema de ystem” é um sistema de radio posicionamento que fornece ao usuário radio posicionamento que fornece ao usuário posicionamento preciso, velocidade e medição posicionamento preciso, velocidade e medição do tempodo tempo


ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA GPS

SETOR SETOR

ESPACIALESPACIAL

SETOR DE CONTROLE

SETOR DE

USUÁRIOS

SinaisDescendentes L1 e L2

SinaisdescendentesL1 , L2 e Banda S

SinalAscendente Banda S


SETOR ESPACIAL

• 24 satélites (4 por órbita)24 satélites (4 por órbita)• 6 planos orbitais igualmente espaçados em torno do equador6 planos orbitais igualmente espaçados em torno do equador• 55 graus de inclinação em relação ao equador55 graus de inclinação em relação ao equador• Período de aproximadamente 12 horasPeríodo de aproximadamente 12 horas• 20200 km de altitude20200 km de altitude• 5 satélites visíveis em qualquer ponto do globo.5 satélites visíveis em qualquer ponto do globo.


0°

90°S

60°S

30°S

30°N

60°N

90°N

0° 90° 180° 90° 0°

SA

TELLITE

B

SATELLITE AS

ATE

LLITE C

ZONAS COBERTAS POR TRES SATELITESEM TRES PLANOS ORBITAIS DIFERENTES


SERVIÇOS OFERECIDOS

• Precise Posicioning service (PPS)Precise Posicioning service (PPS)– Código P criptografadoCódigo P criptografado– Reservado para uso militarReservado para uso militar

• Standard Positioning Service (SPS)Standard Positioning Service (SPS)– Code C/ACode C/A– Uso civilUso civil


P - V -T

• PPosiçãoosição

• VVelocidadeelocidade

• TTempoempo

LatitudeLongitudeAltitude

V NorteV OesteV Vertical

U T C

coordenadas 3D

Vecteur Velocidade :Velocidade e direção

Hora UTC

.

N

cap

12 : 30 : 45 . 000000000

O GPS poder fornecer aos usuários :

Um dado por segundo


APLICAÇÕES DO GPS

• NAVEGAÇÃONAVEGAÇÃO• TRANSPORTE RODOVIÁRIOTRANSPORTE RODOVIÁRIO• MARINHAMARINHA• AVIAÇÃOAVIAÇÃO• TOPOGRAFIATOPOGRAFIA• GEODESIAGEODESIA• AGRICULTURAAGRICULTURA


ÁREAS DE UTILIZAÇÃO

ESPACIAL

MARÍTIMA

AEREA

TERRESTRE


GERÊNCIA DE FROTA

Segurança

Emergência

Correio

Transportespublicos

Transporte de marcadorias

Communicações-Conexões

Telefone celular

Rádio

Satelite

central de gerenciamento


PRINCÍPIOS DE POSICIONAMENTO

• Interseção geométrica das distâncias medidasInterseção geométrica das distâncias medidas• Distância calculada à partir dos tempos de propagação entre os satélites e o usuárioDistância calculada à partir dos tempos de propagação entre os satélites e o usuário


LOCALIZAÇÃO

Latitudelongitudealtitude

Erros dos relógios (dT)

4 Pseudo distâncias

4 incógnitas

nota :dT = 1 µs

300 m

?

1 medida 2 medidas 3 medidas

?

?


COBERTURA

24 Horas transmissões

continuas

Cobertura Global

cobertura completa desde abril de 1995

Qualquer tempo

atenuação minima


ACCESSIBILIDADE

• É um sistema passivo permitindo um numero É um sistema passivo permitindo um numero ilimitado de usuáriosilimitado de usuários

• Uso civil garantido pelo governo dos EUAUso civil garantido pelo governo dos EUA


CALCULOS SÃO REALIZADOS EM FUNÇÃO DO NUMÉRO DE SATELITES

OU =

+=

=

Z

Y X

1 OU 2 SATELITES

3 SATELITES

4 SATELITESPOSIÇÃO 3D

VELOCIDADE

DATA

DATA

DATA

POSIÇÃO 2D

VELOCIDADE

+


ERROS

• FONTES DE ERROS NAS PSEUDO-DISTANCIASFONTES DE ERROS NAS PSEUDO-DISTANCIAS

– ERROS DO RELÓGIO DO SATELITEERROS DO RELÓGIO DO SATELITE– ERROS DE EFEMERIDESERROS DE EFEMERIDES– ERROS DEVIDO A MUDANÇA DE VELOCIDADE DO SINAL ERROS DEVIDO A MUDANÇA DE VELOCIDADE DO SINAL

QUANDO ATRAVESSA A ATMOSFERAQUANDO ATRAVESSA A ATMOSFERA– CAMINHOS MULTIPLOSCAMINHOS MULTIPLOS– RUÍDO DO RECEPTORRUÍDO DO RECEPTOR– DISPONIBILIDADE SELETIVA (DESLIGADO)DISPONIBILIDADE SELETIVA (DESLIGADO)


CORREÇÕES

É necessario levar em conta os desvios dos relogios para determinar uma posição precisa


ALMANAQUE

• O almanaque descreve as órbitas aproximadas de todos O almanaque descreve as órbitas aproximadas de todos os satélites em operaçãoos satélites em operação– O almanaque é utilizado para rapidamente determinar a O almanaque é utilizado para rapidamente determinar a

posição de um satéliteposição de um satélite– Cada satélite permanentemente emite o almanaque para Cada satélite permanentemente emite o almanaque para

todos os satélitestodos os satélites– A transmissão do almanaque dura 12,5 minutosA transmissão do almanaque dura 12,5 minutos– O almanaque é valido por 2,5 anosO almanaque é valido por 2,5 anos– O almanaque é atualizado a cada 24 horasO almanaque é atualizado a cada 24 horas


EFEMÉRIDES

• A efemérides fornecem os parâmetros orbitais A efemérides fornecem os parâmetros orbitais necessários ao calculo da posição dos satélites em órbitanecessários ao calculo da posição dos satélites em órbita– As efemérides são necessárias para calcular a posição do As efemérides são necessárias para calcular a posição do

receptorreceptor– Cada satélite transmite somente suas efeméridesCada satélite transmite somente suas efemérides– A transmissão das efemérides dura 30 segundosA transmissão das efemérides dura 30 segundos– As efemérides são válidas por somente poucas horasAs efemérides são válidas por somente poucas horas– As efemérides são modificadas a cada uma hora para As efemérides são modificadas a cada uma hora para

levar em conta as correções de posicionamento.levar em conta as correções de posicionamento.


D G P S

No modo diferencial um receptor fixo cuja posição é muito bem conhecida envia por rádio as correções para serem aplicadas nos recptores móveis.


DGPS TEMPO REAL E PÓS PROCESSADO

Conhecendo onde você esta X onde você Conhecendo onde você esta X onde você esteveesteve DGPS Tempo realDGPS Tempo real

Tempo real: mostra o posicionamento em tempo realTempo real: mostra o posicionamento em tempo real Link de rádio ou satélite : necessário para transmitir as Link de rádio ou satélite : necessário para transmitir as

correções diferenciaiscorreções diferenciais

DGPS pós-processadoDGPS pós-processado Mostra onde o usuário esteveMostra onde o usuário esteve Links não são necessáriosLinks não são necessários Arquivos de uma estação base são usados para corrigir os Arquivos de uma estação base são usados para corrigir os

dados obtidos em campo.dados obtidos em campo.


PRECISÃO DO SISTEMA GPS


Fonte : http://users.erols.com/dlwilson/gpsacc.htm


Garmin12XL

GarmineMap/GA-

27C

LowranceGlobalNav 2

Garmin eTrex

Erro RMS 5.1 m

3.9 m 7.1 m 3.8 m

Erro Médio 4.4 m

3.4 m 5.9 m 3.0 m

CEP (50%) 4.0 m

3.1 m 4.9 m 2.7 m

95% 9.0 m

7.0 m 14.2 m 6.7 m

Num médio Satélites.

6.87 6.58 6.84 6.82

HDOP Médio

1.40 1.46 1.16 1.41

RMS HDOP

1.44 1.54 1.18 1.48


Garmin12XL

EagleExplorer

GarminIII+

GarminIII+/ext. ant.

RMS error 5.5 m 5.5 m

3.6 m4.0 m

4.2 m 4.9 m

Mean error

4.6 m 4.6 m

3.0 m3.5 m

3.6 m 4.2 m

CEP (50%)

4.1 m 4.3 m

2.9 m2.9 m

3.4 m 3.8 m

95%

9.8 m10.1 m

7.2 m7.1 m

7.5 m 8.7 m

Mean no. sat.

6.926.67

6.606.60

6.80 7.14

Mean HDOP

1.361.42

1.151.16

1.41 1.34

RMS HDOP

1.391.46

1.161.18

1.46 1.38


MODELAGEM DOS ERROS VERTICAIS


MELHORANDO A PRECISÃO


Apoio:

Universidade Federal de Viçosa

Pró-Reitoria de Extensão e Cultura

Departamento de Engenharia Civil Fundação Arthur Bernardes

Núcleo de Geoprocessamento Prof. Celestino Aspiazu

Contato:Departamento de Engenharia CivilCampus Universitário - Viçosa, MG - 36570-000 - Telefone: (31) 3899-3036 - Fax: (31) 3899-1482 E-mail: [email protected]

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