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Efeito Doppler - DORIS

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Efeito Doppler - DORIS

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Integrantes - G6

Daniel Ricci Mazuqueli Leonardo Hideki Miyashita Lucas Motta Flauzino Lucas Silva de Andrade

4º Ano – Engenharia Cartográfica Geodésia ll Professora Drª. Daniele Barroca Marra Alves

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Efeito Doppler

O efeito Doppler é o fenômeno pelo qual um observador percebe uma frequência diferente daquela emitida por uma fonte, devido ao movimento relativo entre eles ou também pode ser entendido como a alteração da frequência percebida pelo observador em relação a aproximação ou afastamento da fonte ou do observador.

FONTE: http://www.alunosonline.com.br/fisica/efeito-doppler.html

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Efeito DopplerNeste caso o emissor esta em movimento em direção ao observador que ouve a buzina mais aguda, enquanto o observador que está se afastando ouve um som mais grave.

FONTE: https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Doppler

FONTE: http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html

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Efeito Doppler

Pode ocorrer também quando o transmissor e o receptor estiverem parados, mas os objetos refletores ou difratores do sinal ao longo do percurso se movimentarem.

FONTE: http://www.mundoeducacao.com/fisica/o-efeito-doppler.htm

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Efeito Doppler – DORISDefinição

DORIS: Détermination d'Orbite et Radiopositionnement Intégré par Satellite

DORIS é um sistema de orientação e posicionamento de satélites francês que, a partir de instrumentos de rádio embarcados no satélite e em estações terrenas, permite medir com grande precisão a trajetória e a localização do satélite em relação ao solo.

O sistema começou a operar em 1990, onde sua rede é monitorada permanentemente incluindo 60 estações uniformemente distribuídos sobre a Terra e também incluindo estações em todas as grandes placas tectônicas.

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Efeito Doppler – DORISObjetivos

Determinação das órbitas precisas dos satélites – acurácia na ordem do centímetro.

Manutenção de acessibilidade global e melhoria do International Terrestrial Reference Frame (ITRF);

Monitoramento da rotação da Terra;

Determinação da posição relativa e absoluta de estações fixas;

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Efeito Doppler – DORISObjetivos

Cálculo da órbita: baseada em modelo comparado com as medidas obtidas pelo DORIS; acurácia aumenta com o acúmulo de medidas.

FONTE: http://www.aviso.oceanobs.com/en/doris/principle.html

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Efeito Doppler – DORIS

Diferença do DORIS com os demais sistemas de navegação:

Doris baseia-se num dispositivo de ligação ascendente: o receptor está a bordo do satélite, enquanto os transmissores estão no solo. Isso cria um sistema centralizado naturalmente, em que o conjunto completo de observações é baixado a partir do satélite para o centro na terra, de onde são distribuídos após a edição unificada.

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Efeito Doppler – DORISEquipamentos Empregados

INSTRUMENTOS A BORDO DOS SATÉLITES O instrumento do sistema DORIS é parte do satélite. Compreende um

receptor MVR que mede a velocidade radial, uma antena omnidirecional e um oscilador ultra estável. Esse oscilador é um tipo de relógio ultra estável que permite adquirir com extrema precisão a velocidade radial (da ordem de 0.3mm/s).

FONTE: http://www.aviso.oceanobs.com/en/doris/system/instruments-onboard.html

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A cada 10 segundos, o oscilador mede o efeito Doppler na frequência de sinais de rádio transmitidos por balizas em 401,25 MHz e 2 036.25 MHz. Medir o deslocamento do sinal 401,25 MHz é vital para reduzir os erros de propagação ionosféricas.  Sinais de radiofrequência são perturbados quando eles vão através das camadas superiores ionizadas da atmosfera. Freqüências mais altas são menos sensíveis a perturbações ionosféricas, razão pela qual a principal frequência de medição foi fixado em 2.036,25 MHz e uma segunda freqüência em 401,25 MHz para correções de erros.

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ESTAÇÕES Desde 1986, CNES e IGN tem implantado uma rede internacional

de estações autônomas utilizadas como pontos de referência no terreno para cobrir a trajetória dos satélites de forma continua. O sistema DORIS inclui cerca de 60 estações espalhadas ao redor do mundo, a metade dessas estações estão em ilhas ou zonas costeiras, permitindo uma cobertura homogênea incluindo o hemisfério sul. Uma estação terrestre é composta por uma baliza, uma antena omnidirecional e um conjunto de sensores meteorológicos para pressão, temperatura e umidade.

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FONTE: http://ids-doris.org/images/StationManagement/DORISstation.jpg

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FONTE: http://www.aviso.oceanobs.com/en/doris/system/ground-beacons.html

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Efeito Doppler – DORISEquipamentos Empregados

CENTROS DE CONTROLE E PROCESSAMENTO Em resumo, as balizas no solo transmitem sinais, o receptor

DORIS a bordo de satélites fazem as medições dos desvios Dopples e os armazenam em sua memória interna. Os dados são transmitidos para o solo em cada passagem do satélite sobre uma estação. Em seguida eles são enviados para Ssalto, no centro de controle das missões DORIS, em Toulouse, França.

Este centro mantém um controle sobre as operações das estações, processa as medições, calcula a órbita dos satélites que transportam o instrumento DORIS, arquiva e distribui dados.

Desde 1990 até 2006, foram realizadas mais de 100 milhões medições para a comunidade científica internacional.

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FONTE: http://www.aviso.oceanobs.com/en/doris/system/control-and-processing-center.html

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FONTE: http://ids-doris.org/images/StationManagement/DORISnetworkmanagement.jpg

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Efeito Doppler – DORISEquipamentos Empregados

SATÉLITES A eficácia do sistema DORIS

evoluiu ao longo dos anos, atingindo uma precisão centimétrica com o Jason-1, lançado em 2001.

FONTE: http://www.aviso.oceanobs.com/en/doris/system/a-system-constantly-evolving.html

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Efeito Doppler – DORISEquipamentos Empregados

Os receptores MVR a bordo dos satélites da primeira geração (1G), tem apenas um canal receptor, já os da segunda geração(2G) possuem dois canais receptores que aumentam sua precisão fazendo medições em duas balizas no solo simultaneamente.

Alguns receptores da segunda geração são miniaturizados (2GM), que estão a bordo dos satélites Jason-1 e Spot 5.

A geração DGXX é um conjunto com dois receptores e dois osciladores ultra estáveis e 14 unidades de processamento de dupla frequência.

A próxima geração, denominada DGXX-S terá as mesmas funções da geração DGXX, com um novo processador que permitirá a determinação do tempo real de órbita, determinação do pólo terrestre, entre outras.

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Comparação entre os receptores MVR (Primeira geração – 1G, segunda geração – 2G e segunda geração miniaturizada – 2GM)

FONTE: http://www.aviso.altimetry.fr/en/techniques/doris/doris-system/a-system-constantly-evolving.html

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DIODE (Détermination Immédiate d'Orbite par Doris Embarqué) O DIODE criado pela CNES em 1991 é um software integrado no

sistema Doris que calcula em tempo real, a localização e a velocidade muito precisa do satélite. 

FONTE: http://www.aviso.altimetry.fr/en/techniques/doris/doris-system/diode.html

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A cada 10 segundos, o Diode executa um programa que: reconhece comandos; prevê a posição do satélite utilizando o modelo de seu

movimento; corrige a posição prevista (quando o satélite é visível para uma

baliza do solo); e, por fim, entrega a posição calculada para a estação terrestre.

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International DORIS Service (IDS)

IDS é um serviço internacional, que fornece apoio, através de dados e produtos DORIS, para geodésia, geofísica, e outras pesquisas e atividades operacionais.

O site do IDS é composto por 4 partes:

1ª) IDS – descreve a organização do serviço e inclui documentos, acesso aos dados e produtos, anúncios de eventos, contatos e links.

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FONTE: http://ids-doris.org/organization/about-ids.html

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O Central Bureau produz e mantém informações básicas sobre o Sistema DORIS, incluindo vários modelos padrão de satélites, receptores, sinal, sistema de referência e outros. Os dados são disponibilizados em um ftp.

FONTE: ftp://ftp.ids-doris.org/pub/ids

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International DORIS Service (IDS) 2ª) DORIS – permite acessar a descrição geral do sistema, e dá

informações sobre os eventos do sistema e da rede de monitoramento.

FONTE: http://www.aviso.altimetry.fr/en/techniques/doris.html

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International DORIS Service (IDS) 3ª) Análise de Coordenação - fornece áreas de informação e

debate sobre as estratégias de análise e modelos utilizados nos produtos IDS. Isso inclui informações sobre as atividades do Centro de Combinações (Combination Center). É mantido pelo Coordenador de Análise (Analysis Coordinator) com o apoio do Central Bureau.

FONTE: http://ids-doris.org/analysis-presentation.html

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International DORIS Service (IDS)

4ª) Serviços Web - dá acesso a DOR-OT, o serviço Web IDS, que propõe uma família de ferramentas para plotar e visualizar séries de tempo do DORIS relacionadas aos produtos e um visualizador da rede.

FONTE: http://ids-doris.org/welcome.html

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O site do IDS possui uma ferramenta que permite visualizar a evolução da rede com o passar dos anos. Abaixo podemos visualizar a rede em 1990.

FONTE: http://apps.ids-doris.org/apps/mapshup/client/#egv22mer1t26:1

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Rede em 2015.

FONTE: http://apps.ids-doris.org/apps/mapshup/client/#egv22mer1t26:1

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International DORIS Service (IDS)

Centros de Análise ESA - ESA/ESOC, Alemanha GOP - Geodetic Observatory of Pecny, República Tcheca GRG (formerly LCA) - CNES/CLS, França GSC - NASA/GSFC, EUA IGN - IGN/IPGP, França INA - INASAN, Rússia

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International DORIS Service (IDS)

Estrutura

FONTE: http://ids-doris.org/images/Structure2015.png

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Efeito Doppler – DORISEstação no Brasil

Das 60 estações espalhadas pelo mundo, mas apenas uma está no Brasil e está instalada em Cachoeira Paulista.

A primeira estação em Cachoeira Paulista foi chamada de CACB e foi instalada em 13/08/1992 e foi removida em 25/03/2004.

Na mesma data foi instalada a estação denominada CADB no mesmo local. Essa troca foi realizada para mudança do modelo de antena.

FONTE: http://apps.ids-doris.org/server/php/api/stations/doris/CADB/image/CADB.jpg

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Efeito Doppler – DORISEstações

No site do IDS está disponível um descritivo de cada uma das estações no site http://ids-doris.org/network/sitelogs.html.

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Efeito Doppler – DORISAplicações

Medição da deriva continental;

Monitoramento das deformações geofísicos, bem como a deformação da terra;

Determinação da rotação e parâmetros de gravidade da Terra;

Contribui para o sistema de referencia internacional;

Capacidade de medir as mudanças no nível do mar ou a altura das camadas de gelo;

Localiza precisamente satélites em vôo.

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Fonte: http://www.aviso.altimetry.fr/fileadmin/images/doris/doris_missions_uk.png

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Referências Bibliográficas

AVISO+ - http://www.aviso.oceanobs.com/en/doris/doris-applications.html. Acesso em out. 2015.

CNES – Centre National D’Études Spatiales - https://doris-mission.cnes.fr/fr/DORIS/Fr/GP_applications.htm. Acesso em out. 2015.

FREITAS, S. R. C. Capítulo 4 - Métodos baseados em Geodésia Espacial - http://www.cartografica.ufpr.br/home/wp-content/uploads/2014/11/Aula-Métodos-Geodésicos-Cap-4-4.2.pdf. Acesso em out. 2015.

IDS – International DORIS Service - http://ids-doris.org/. Acesso em out. 2015.

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Referências Bibliográficas

IERS – Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS) - http://www.iers.org/IERS/EN/Science/Techniques/doris.html. Acesso em out. 2015.

MOREIRA, D. M. REDE DE REFERÊNCIA ALTIMÉTRICA PARA AVALIAÇÃO DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES E ESTUDOS HIDROLÓGICOS NA REGIÃO AMAZÔNICA - http://www.cprm.gov.br/publique/media/diss_danielmoreira.pdf. Acesso em out. 2015.

NETO, J. F.; LIMA, L. B. S. Influencia do Deslocamento de Frequência em OFDM/QPSK Devido ao Efeito Doppler - http://www.rtic.com.br/artigos/v03n02/v03n02a01.pdf. Acesso em out. 2015.