SISTEMA GPSSISTEMA GPS

GPSGPSSistema de Posicionamento Sistema de Posicionamento

GlobalGlobal“Global Positioning System”“Global Positioning System”

O QUE É?O QUE É?COMO É CONSTITUÍDO?COMO É CONSTITUÍDO?COMO FUNCIONA?COMO FUNCIONA?PARA QUE SERVE?PARA QUE SERVE?

O QUE É O GPS?O QUE É O GPS? O GPS é um sistema de posicionamento por

satélite que permite determinar a posição de um receptor, fornecendo com rigor as coordenadas do lugar: altitude, longitude e altitude.

Foi desenvolvido pelas forças armadas norte-americanas, na década de 70, com fins militares.

Este sistema está disponível a qualquer pessoa desde 1995.

COMO É CONSTITUÍDO O COMO É CONSTITUÍDO O SISTEMA GPS?SISTEMA GPS?

Este sistema divide-se em três partes:Este sistema divide-se em três partes:Segmento EspacialSegmento Espacial (ou (ou Constelação de Constelação de SatélitesSatélites))

Segmento de ControloSegmento de ControloSegmento do UtilizadorSegmento do Utilizador

SEGMENTO ESPACIALSEGMENTO ESPACIAL

É formado por 24 satélites artificiais É formado por 24 satélites artificiais distribuídos por seis órbitas, tendo distribuídos por seis órbitas, tendo cada uma quatro satélites.cada uma quatro satélites.

Cada satélite descreve uma órbita Cada satélite descreve uma órbita circular em torno da Terra, a cerca circular em torno da Terra, a cerca de 22 200 km de altitude, dando de 22 200 km de altitude, dando duas voltas completas por dia duas voltas completas por dia (demoram 12 h a efectuar uma volta (demoram 12 h a efectuar uma volta completa-período).completa-período).

Transmitem e captam ondas Transmitem e captam ondas electromagnéticas na banda das electromagnéticas na banda das microondas.microondas.

Cada satélite possui quatro relógios Cada satélite possui quatro relógios atómicos cuja precisão é 3 ns (3 x atómicos cuja precisão é 3 ns (3 x 1010-9-9 s). s).

SEGMENTO DE CONTROLOSEGMENTO DE CONTROLO

É constituído por cinco estações terrestres dispersas pelo planeta:É constituído por cinco estações terrestres dispersas pelo planeta: Quatro fazem a observação dos satélites.Quatro fazem a observação dos satélites. Uma é a estação principal de controlo localizada em Colorado Uma é a estação principal de controlo localizada em Colorado

Springs, EUA.Springs, EUA. Estas estações têm como função:Estas estações têm como função:

Controlar a posição, a velocidade dos satélites e o tempo Controlar a posição, a velocidade dos satélites e o tempo marcado nos seus relógios.marcado nos seus relógios.

Analisar as condições atmosféricas que podem introduzir erros Analisar as condições atmosféricas que podem introduzir erros no sistema.no sistema.

Efectuar correcções às órbitas e relógios dos satélites através Efectuar correcções às órbitas e relógios dos satélites através do envio de informação codificada.do envio de informação codificada.

SEGMENTO DO UTILIZADORSEGMENTO DO UTILIZADOR

O segmento de utilizador é constituído pelos O segmento de utilizador é constituído pelos receptores GPS e por quem os utiliza.receptores GPS e por quem os utiliza.

Os receptores GPS:Os receptores GPS:

- recebem e descodificam os sinais dos satélites;- recebem e descodificam os sinais dos satélites;

- podem trocar dados com outros receptores e - podem trocar dados com outros receptores e com computadores;com computadores;

- permitem a quem navega obter mapas - permitem a quem navega obter mapas pormenorizados de cidades e endereços úteis, pormenorizados de cidades e endereços úteis, assim como obter a melhor rota até um local assim como obter a melhor rota até um local desejado ou o armazenamento de coordenadas desejado ou o armazenamento de coordenadas de posição.de posição.

COMO FUNCIONA O SISTEMA GPS?COMO FUNCIONA O SISTEMA GPS?

Um receptor GPS para calcular a sua posição recorre Um receptor GPS para calcular a sua posição recorre ao ao MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

(ou trilateração)(ou trilateração):: Localiza, no mínimo, três satélites; Localiza, no mínimo, três satélites; Calcula a distância a que se encontra de cada Calcula a distância a que se encontra de cada

satélite;satélite; Deduz a sua própria posição.Deduz a sua própria posição.

O receptor GPS obtém estas informações analisando O receptor GPS obtém estas informações analisando os sinais emitidos pelos satélites GPSos sinais emitidos pelos satélites GPS

CÁLCULO DA DISTÂNCIA A UM CÁLCULO DA DISTÂNCIA A UM SATÉLITESATÉLITE

Os satélites da rede GPS enviam os seus sinais Os satélites da rede GPS enviam os seus sinais em instantes precisos: à hora em instantes precisos: à hora tt..

O receptor GPS recebe o sinal no instante O receptor GPS recebe o sinal no instante tt + + ΔΔtt, , que coincide com a hora marcada no seu relógio que coincide com a hora marcada no seu relógio de quartzo.de quartzo.

Como o sinal se desloca à velocidade da luz Como o sinal se desloca à velocidade da luz ((cc=3,0=3,0x10x1088 m s m s-1-1, o tempo que decorre entre a , o tempo que decorre entre a emissão e a recepção do sinal permite determinar emissão e a recepção do sinal permite determinar a distância entre o receptor e o satélite: a distância entre o receptor e o satélite:

tvdt

dv

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

Depois de receber o sinal Depois de receber o sinal proveniente de A, o receptor proveniente de A, o receptor em P, a partir do tempo que o em P, a partir do tempo que o sinal demorou de A a P, sinal demorou de A a P, calcula a distância calcula a distância ddAA..

Com a distância Com a distância ddAA, traça-se , traça-se

uma circunferência centrada uma circunferência centrada em A que contém a posição do em A que contém a posição do receptor, mas que poderá ser receptor, mas que poderá ser qualquer ponto pertencente à qualquer ponto pertencente à circunferência.circunferência.

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO O sinal que o emissor B O sinal que o emissor B

emite, e que é captado emite, e que é captado pelo receptor GPS, permite pelo receptor GPS, permite determinar a distância determinar a distância ddBB..

Com a distância Com a distância ddBB, traça-, traça-

se uma segunda se uma segunda circunferência centrada em circunferência centrada em B que intercepta em dois B que intercepta em dois pontos a circunferência pontos a circunferência centrada em A, um dos centrada em A, um dos quais será o ponto P.quais será o ponto P.

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO O sinal que o emissor C O sinal que o emissor C

emite, e que é captado pelo emite, e que é captado pelo receptor GPS, permite receptor GPS, permite determinar a distância determinar a distância ddCC..

Com a distância Com a distância ddCC, traça-se , traça-se

uma terceira circunferência uma terceira circunferência centrada em C que centrada em C que intercepta dois pontos da intercepta dois pontos da centrada em A, um dos quais centrada em A, um dos quais é comum à circunferência é comum à circunferência centrada em B e que centrada em B e que

representa o ponto P.representa o ponto P.

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃOMÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

SINCRONIZAÇÃO DOS RELÓGIOSSINCRONIZAÇÃO DOS RELÓGIOS

Para um receptor calcular a sua posição, Para um receptor calcular a sua posição, são suficientes os sinais emitidos por são suficientes os sinais emitidos por três emissores.três emissores.

Utiliza-se, contudo um Utiliza-se, contudo um quarto satélite quarto satélite de referênciade referência, cujo sinal tem como , cujo sinal tem como objectivo sincronizar os relógios objectivo sincronizar os relógios atómicos que equipam os satélites e os atómicos que equipam os satélites e os de quartzo que equipam os receptores.de quartzo que equipam os receptores.

PARA QUE SERVE O SISTEMA GPS?PARA QUE SERVE O SISTEMA GPS?

LOCALIZAR –LOCALIZAR – fornece dados que permitem, com a fornece dados que permitem, com a maior precisão conhecer a localização de qualquer maior precisão conhecer a localização de qualquer ponto do nosso planeta.ponto do nosso planeta.

CONDUZIR AO LONGO DE UM PERCURSO –CONDUZIR AO LONGO DE UM PERCURSO – informa informa sobre a direcção e sentido que o receptor tem de tomar sobre a direcção e sentido que o receptor tem de tomar para seguir determinado percurso.para seguir determinado percurso.

NAVEGAR –NAVEGAR – fornece informações a barcos e aviões fornece informações a barcos e aviões sobre a rota pretendida.sobre a rota pretendida.

MAPEAR –MAPEAR – permite a criação de mapas mais rigorosos. permite a criação de mapas mais rigorosos. MEDIR TEMPOSMEDIR TEMPOS..