UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO … · suas efemérides (posições orbitais ......

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POSICIONAMENTO POR SATÉLITES UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS HUMANOS UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL PROF. MAURO NORMANDO M. BARROS FILHO

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POSICIONAMENTO POR SATÉLITES

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS HUMANOS

UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL

PROF. MAURO NORMANDO M. BARROS FILHO

SUMÁRIO

1. HISTÓRICO

2. COMPONENTES DO GPS

3. COMO FUNCIONA O GPS?

4. ERROS NAS OBSERVÁVEIS GPS

5. MÉTODOS DE POSICIONAMENTO

6. APLICAÇÕES

1. HISTÓRICO

Posicionamento por Satélites

LORAN (Long-Range Navigation System)

Sistema de navegação de longa distância criado no início da década

de 1940

Muito utilizado durante a II Guerra Mundial

A posição é determinada pela análise do intervalo de tempo entre

pulsos de sinais de rádio entre duas ou mais estações terrestres de

coordenadas conhecidas.

Projeto SPUTNIK

Um conjunto de satélites artificiais lançados a partir de 1957 pela

União Soviética. SPUTNIK 1 foi o primeiro satélite artificial do

mundo e era do tamanho de uma bola de basquete.

Projeto VANGUARD

Um conjunto satélites artificiais lançados a partir de 1958 pelos

Estados Unidos. É o mais antigo equipamento feito pelo homem

ainda em órbita.

Posicionamento por Satélites

OMEGA (Global Low Frequency Navigation System)

Primeiro sistema de radionavegação de abrangência mundial

Desenvolvido em 1968 pela Aeronáutica dos EUA para detectar

bombardeiros e submarinos russos.

Encerrado em 1997 devido aos altos custos de operação.

Posicionamento por Satélites

TRANSIT (Navy Navigation

Satellite System - NNSS)

Primeiro sistema de navegação

por satélite a ser usado

operacionalmente.

Formado por uma constelação

de 5 satélites.

Inicialmente utilizado pela

Aeronáutica dos Estados

Unidos a partir de 1960 para

obter informações precisas

sobre mísseis submarinos.

Posicionamento por Satélites

GLONASS - GLObal NAvigation

Satellite System

Sistema de radionavegação russo

criado em 1976 composto por 24

satélites. Primeiro satélite lançado em

1982. Em 2002, apenas 7 satélites em

operação.

GALILEO

Sistema de radionavegação global criado

pela União Européia em 2002.

Posicionamento por Satélites

Abreviatura de Global Positioning System

GPS

Sistema de radionavegação desenvolvido pelo Departamento de

Defesa (DoD) do Estados Unidos que fornece posicionamento

altamente preciso para usuários militares e civis

Nome verdadeiro: NAVSTAR (Navigation System with Time and

Ranging)

Posicionamento por Satélites

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.

Não necessidade de visibilidade entre as estações (métodos

de levantamento convencionais)

Adota como referência o elipsóide World Geodetic System de

1984 (WGS-84).

Posicionamento por Satélites

Histórico do GPS

1983, sistema disponível para o uso civil

1993, constelação de 24 satélites é alcançada

1 de maio de 2000, código SA é desativado, aumentando

Precisão para uso civil de 100 m para 10 m;

1978, primeiro satélite lançado;

1978 a 1985, 11 satélites são lançados

1995, sistema é declarado operacional

Posicionamento por Satélites

2. COMPONENTES DO GPS

Componente Espacial

Constelação de 24 satélites em 6

planos orbitais (4 satélites em

cada plano)

Concebido de forma que

existam no mínimo 4 satélites

visíveis acima do horizonte em

qualquer ponto da superfície e

em qualquer altura.

Altitude de cerca de 20.200 km

Inclinação de 55° do Equador

Posicionamento por Satélites

Componente Espacial

Cada satélite construído

para durar aproximadamente

10 anos;

Constantemente estão

sendo construídas

substituições e lançadas em

órbita.

Posicionamento por Satélites

Satélites do Bloco I

Quantidade: 11

Lançamento: 1978-1985

Peso: 845 Kg

Vida Útil: 4,5 anos

Energia: Painéis solares (400 w) +

baterias reservas

Situação: desativados

Posicionamento por Satélites

Satélites do Bloco II

Tipo: Bloco II A (Advanced)

Quantidade: 19

Lançamento: 1990-96

Relógios Atômicos: 4 (2 Rubídio +

2 Césio)

Posicionamento por Satélites

Tipos: Bloco II

Quantidade: 9

Lançamento: 1998

Peso: 1500 Kg

Vida Útil: 7,5 anos

Satélites do Bloco II

Tipo: Bloco II R (Replenishment)

Lançamento: 2005

Peso: 2 Toneladas

Energia: 750 w

Relógios: 3 Rubídios

Valor: US$ 75 milhões

Posicionamento por Satélites

Satélites a lançar

Tipo: Bloco II F (Follow on)

Relógios: Maser de hidrogênio

Energia: 50 w

Sinais: Banda L5

Posicionamento por Satélites

Componente de Controle

Responsável pelo rastreamento dos satélites, atualização de

suas efemérides (posições orbitais) e calibração e sincronização

dos seus relógios.

Determina as órbitas de cada satélite e prevê a sua trajetória nas

24h seguintes. Esta informação é enviada para cada satélite para

depois ser transmitida por este, informando o receptor do local

onde é possível encontrar o satélite.

Posicionamento por Satélites

10 estações de rastreio

1 MCS (Master Control Station)

Estações

Posicionamento por Satélites

Localização das estações de controle GPS

Posicionamento por Satélites

Estações de rastreio

Rastreiam satélites de sua cobertura

Coletam dados dos sinais dos satélites

Enviam os dados para a estação de controle principal

Estações originais (até 2005)

1. Havaí

2. Ilha da Ascensão (Oceano Atlântico)

3. Kwajalein (Oceano Pacífico, nordeste de Nova Guiné)

4. Diego Garcia (Oceano Índico)

Posicionamento por Satélites

Estação de rastreio do Havaí

Posicionamento por Satélites

• Em 2005, 6 novas estações da NGA (National Geospatial-

Intelligence Agency) foram instaladas

Estações da NGA (a partir de 2005)

• Cada satélite é monitorado por no mínimo 2 estações

• Órbitas (dados de efemérides) calculadas com maior precisão

• No futuro próximo, 5 novas estações NGA serão utilizadas,

permitindo que caada satélite seja monitorado por no mínimo 3

estações

Posicionamento por Satélites

• Localizada em Colorado Springs, EUA

Estação de controle principal

• Processa os dados das estações de rastreio

• Detecta as efemérides e relógios dos satélites

• Calcula novas efemérides

• Retransmite os dados (1 ou 2 vezes ao dia) para as estações de

Ascension Islands, Diego Garcia ou Kwajalein que, por sua vez,

os retransmitem para os satélites via antenas de transmissão

Posicionamento por Satélites

Estação de controle principal

Posicionamento por Satélites

Inclui todos aqueles que usam um receptor GPS para receber e

converter o sinal GPS em posição, velocidade e tempo.

Componente Usuário

Inclui ainda todos elementos necessários neste processo como

as antenas e softwares de processamento

Posicionamento por Satélites

Função básicas de um receptor GPS

1. Informar as coordenadas de sua posição na Terra.

2. Dar orientação de navegação para outro ponto qualquer.

Outras funções:

• capacidade de armazenar pontos e rotas na memória

• ambiente em que você vai utilizar o GPS

• possibilidade de conectá-lo a uma antena externa

• interface para PC

• altímetro barométrico acoplado

• bússola eletrônica acoplada

• com dados ou mapas embutidos (basemap)

Posicionamento por Satélites

Componentes do Receptor

• Antena com pré-amplificador;

• Seção de Radiofreqüência (RF)

• Microprocessador

• Oscilador (relógio)

• Interface com o usuário;

• Provisão de energia;

• Memória

Posicionamento por Satélites

Antena com pré-amplificador

1. Detecta ondas eletromagnéticas emitidas pelos satélites

2. Converte a energia da onda em corrente elétrica

3. Amplifica o sinal

4. Envia o sinal para a parte eletrônica do receptor

Requisitos:

• Boa sensibilidade para recepção de sinal fraco

• Recepção em todas as elevações e azimutes visiveis

• Boa estabilidade do seu centro de fase em relação ao

centro geométrico (levantamentos geodésicos)

• Proteção contra multi-caminhamentos (ground plane

e choke ring)

Posicionamento por Satélites

Tipos de antenas

Posicionamento por Satélites

Choke Ring Ground Plane

Equipamentos de antena para proteção contra

multicaminhamentos

Posicionamento por Satélites

Canais

Unidades eletrônicas que rastreiam os satélites visíveis

Podem ser:

Multicanais (canais paralelos)

Rastreiam continuamente um dos satélites visíveis

No mínimo 4 canais são necessário

Seqüênciais

Altera entre satélites dentro de intervalos regulares

Multiplex

Seqüências efetuadas entre satélites numa velocidade muito alta

Posicionamento por Satélites

Seção de Radiofreqüência (RF)

Converte os sinais que entram no receptor para uma freqüência

mais baixa, a qual é mais fácil de ser tratada nas demais partes

do receptor

Microprocessador

Obtém e processa os sinais

Decodifica as mensagens de navegação

Calcula posições e velocidades

Controla dados de entrada e saída

Posicionamento por Satélites

Interface com o usuário

Selecionar opções de coleta de dados

Monitoramento das atividades do receptor

Mostra coordenadas, satélites que estão sendo rastreados, DOP,

ângulo de elevação, etc.

Memória

Armazena pseudodistâncias, medidas de fase da portadora e

efemérides transmitidas

Alguns receptores podem armazenar dados diretamente em

cartões ou ser conectados ao PC (exigindo porta serial e

softwares específicos)

Posicionamento por Satélites

Suprimento de energia

Baterias comuns (pilhas)

Bateria interna recarregável

Entrada de energia externa

Posicionamento por Satélites

Tipos de receptores

Quanto à aplicação

De navegação

Geodésico

Para SIG

Quanto ao dados

De simples freqüência (Portadora L1)

De dupla freqüência (Portadoras L1 e L2)

Posicionamento por Satélites

Receptores de

navegação

Receptores de mão

Posicionamento por Satélites

Nokia N82

Antena integrada

Software Nokia Maps

Guia por voz

Valor: 450 euros

Receptores de

navegação

Posicionamento por Satélites

Receptores

em veículos

Receptores de

navegação

Posicionamento por Satélites

Receptores

Geodésicos

Posicionamento por Satélites

Receptores

para SIG

Leica GPS900CS

Posicionamento por Satélites

Posicionamento por Satélites

3. COMO FUNCIONA O GPS?

Baseia-se na determinação da

distância entre um ponto, o receptor, a

outros de referência, os satélites.

Como funciona o GPS?

Sabendo a distância que nos separa

de 3 pontos podemos determinar a

nossa posição relativa a esses

pontos através da intersecção de 3

circunferências cujos raios são as

distancias medidas entre o receptor

e os satélites.

São necessários, no mínimo, 4

satélites para determinar a nossa

posição corretamente.

Posicionamento por Satélites

1 satélite

Mede-se a distância d1 do satélite 1: algum lugar na superfície

de uma esfera imaginária que tem seu centro no satélite .

Por que se deve ter no mínimo 4 satélites ?

Posicionamento por Satélites

2 satélites

Mede-se a distância d1 do satélite 1 e, ao mesmo tempo, distância

d2 do satélite 2: círculo onde as suas esferas se interceptam.

Posicionamento por Satélites

3 satélites

Mede-se, ao mesmo tempo:

as distâncias d1, d2 e d3

Somente 2 pontos A e B onde

a esfera de distância d3 corta

o círculo: a intercessão das

esferas das distâncias d1 e d3

Posicionamento por Satélites

4 satélites

Determina se o ponto

correto é A ou B

Na prática, o quarto satélite

é desnecessário, pois,

geralmente, um dos 2

pontos deverá se localizar

na Terra

Necessária em razão do

não sincronismo entre os

relógios dos satélites e do

usuário

Posicionamento por Satélites

TRANSMISSÃO DE SINAIS

Posicionamento por Satélites

Cada satélite transmite um sinal que é recebido pelo receptor.

Distância = Velocidade x Tempo

O receptor mede o tempo que os sinais demoram a chegar até ele.

Multiplicando o tempo medido pela velocidade do sinal (a velocidade

da luz no vácuo = 300 m/s), obtemos a distância receptor-satélite.

Posicionamento por Satélites

Relógios dos satélites devem ser muito precisos (atômicos) porque a

luz se move extremamente rápido.

Exatidão de um nano segundo (0,000.000.001 segundos)

Sincronizar os receptores e os satélites de modo que estejam

gerando o mesmo código exatamente no mesmo tempo.

Receber os códigos do satélite e identificar a diferença

de tempo que o sinal levou para chegar até nós.

Posicionamento por Satélites

Os satélites transmitem constantemente duas ondas portadoras

na banda L (usada para rádio), geradas simultaneamente a

partir de uma frequência fundamental de 10,23 MHz:

Característica das ondas portadoras

Onda portadora L1 (Link one)

Frequência: 1575.42 MHz (154 x 10,23 MHz)

Comprimento: 19 cm

Onda portadora L2 (Link two)

Frequência: 1227,60 MHz (120 x 10,23 MHz)

Comprimento: 24 cm

Posicionamento por Satélites

Códigos modulados sobre as portadoras

Código de Aquisição Livre - C/A (Coarse Acquisition)

Modulado sobre a onda portadora L1

Frequência: 1,023 MHz

Comprimento: 300 m

Código Preciso/Protegido - P (Precise/Protected)

Modulado sobre as ondas portadoras L1 e L2

Frequência: 10,23 MHz

Comprimento: 30 m

Posicionamento por Satélites

Os códigos são Pseudo-Randômicos (Pseudo-Random Noise -

PRN), ou seja, emitem longa seqüência de pulsos aparentemente

confusos, mas que se repete a cada milésimo de segundos, para

serem comparados facilmente e de modo inequívoco.

Cada satélite transmite códigos PRN únicos que permite distingui-

los entre si.

Posicionamento por Satélites

Mensagens de Navegação

São também moduladas sobre as ondas portadoras

Fornecem informações básicas para o cálculo das posições

dos satélites

Parâmetros orbitais

Dados para correção da propagação da atmosfera

Coeficientes para correção dos erros dos relógios

Saúde dos satélites

Posicionamento por Satélites

Serviços disponibilizados pelo DoD dos E.U.A.

SPS - Standard Positioning Service

Disponível para todos os usuários;

Opera apenas em L1;

Aquisição de sinais através da sintonia do código C/A.

PPS - Precise Positioning Service

Disponível apenas para usuários autorizados pelo governo EUA;

Opera em L1 e L2

Aquisição de sinais através da sintonia do código P(Y).

Posicionamento por Satélites

Limitação do nível de acuracidade

SA (Selective Availability)

AS (Anti-Spoofing)

Criptografia do código P

Geração de códigos P falsos: código Y

Entre 25 de abril de 1990 e 1 de maio de 2000

Manipulação das mensagens de navegação

Manipulação da freqüência dos relógios dos satélites

Posicionamento por Satélites

Observáveis GPS

Medidas utilizadas para a determinação da posição, velocidade

e tempo.

Pseudo-Distância

Fase da onda portadora

Posicionamento por Satélites

Pseudo-Distância

As medidas de distância entre o satélite e a antena do receptor

baseiam-se em códigos gerados nos satélites e no receptor.

Posicionamento por Satélites

O retardo entre a chegada de uma transição particular do

código gerado no satélite e a sua réplica gerada no receptor

corresponde ao tempo de propagação do sinal no trajeto

ligando o satélite ao receptor.

A distância é obtida pela multiplicação do tempo de

propagação do sinal , resultante do processo de correlação,

pela velocidade da luz (300 Km/s).

Posicionamento por Satélites

Distância = Velocidade x Tempo

Fase da Onda Portadora

Diferença entre a fase do sinal do satélite recebido no receptor

e a fase do sinal gerado no receptor, ambas no instante da

recepção

Medida mais precisa que a pseudo-distância

Posicionamento por Satélites

Fonte: FREIBERGER JÚNIOR, 2002

Ambigüidade

As medidas de fase da onda portadora são registradas no

receptor a partir da primeira observação em um dado instante

To, passando a monitorar o número inteiro de ciclos N1 após o

instante To.

Posicionamento por Satélites

O número inteiro de ciclos N1 no instante To é desconhecido,

logo a contagem de ciclos obtida No é um valor ambíguo.

Assim, resta a determinação do número efetivo de

comprimentos de onda no instante No, utilizando uma incógnita

chamada de ambigüidade.

Resolução ou fixação de ambigüidades

Processo de estimação e validação das ambigüidades

Posicionamento por Satélites

4. ERROS NAS OBSERVÁVEIS GPS

Erros Dependentes dos Satélites

Erros nas efemérides

Erros nas coordenadas dos satélites

Podem chegar até 20 m

Podem ser eliminados pelo posicionamento relativo

Erros nos relógios dos satélites

Podem chegar até 80 nano-segundos (0,000.000.08 s) o

que correspode a cerca de 24 m

Podem ser eliminados pelo posicionamento relativo

Posicionamento por Satélites

Erros Dependentes do receptor/antena

Variação do centro de fase da antena*

Em um levantamento, todas antenas devem ser calibradas

Antenas devem ser orientadas numa mesma direção (norte)

Modelos iguais de receptores não apresentam grandes problemas

*Centro de fase é o ponto no qual as medidas dos sinais são refenciadas

Geralmente não coincide com o centro geométrico da antena

Posicionamento por Satélites

Erros Dependentes do receptor/antena

Erros nos relógios dos receptores

Podem ser eliminados pelo posicionamento relativo

Erros entre os canais

Quando o sinal de cada satélite percorre canais diferentes

Corrigidos automaticamente pelo receptor no início de cada

levantamento

Posicionamento por Satélites

Erros de propagação dos sinais

Refração da Troposfera

Refração da Ionosfera

Posicionamento por Satélites

Refração da Troposfera

Erros podem chegar até 30 m dependendo da densidade

atmosférica (massa gasosa) e do ângulo de elevação do satélite

Refração da Ionosfera

Variação em função do número de elétrons presentes ao longo do

caminho percorrido pelo sinal que enfraquece o sinal, podendo

fazer com que o receptor perca a sintonia com o satélite

Erros podem ser minimizados pelo posicionamento relativo e com o

uso de receptores de dupla freqüencia

Posicionamento por Satélites

Erros de propagação dos sinais

Perdas de ciclos

Interrompimento na contagem do número de ciclos durante o período

de observação em razão de obstrução do sinal de um ou mais

satélites, impedindo que chegue até o receptor

Pode ser solucionado com introdução de nova ambiguidade no

modelo de ajustamento

Posicionamento por Satélites

Erros da propagação dos sinais

Multicaminhamento (Multipath)

Quando o receptor recebe, além do sinal que chega diretamente à

antena, sinais refletidos em superfícies vizinhas a ela.

Similar ao efeito fantasma de TV

Para atenuar esse efeito:

Antenas Choke rings

Evitar levantamentos em

locais propícios ao

multipath

Posicionamento por Satélites

5. MÉTODOS DE POSICIONAMENTO

Métodos de Posicionamento

Planejamento

Reconhecimento

Monumentalização

Em tempo real

Pós-processado

Absoluto

Relativo

Posicionamento por Satélites

Planejamento Definir vértices a serem implantados

Método de posicionamento a ser adotado

Número de equipes

Número de membros de cada equipe

Equipamentos

Reconhecimento Verificar as condições locais

Identificar objetos que possam obstruir sinais ou produzir

multicaminhamentos

Monumentalização Materializar o ponto de interesse com chapa de aço ou

bronze fixada em rocha, calçada ou pilar de concreto

Ser fácil de encontrar e ter resistente à destruição

Posicionamento por Satélites

Posicionamento em Tempo Real • Quando há necessidade de posicionamento instantâneo ou

quase instantâneo

• Aplicações marítimas e aeronáuticas

• Pouso e decolagem de aviões

Posicionamento Pós-Processado • Quando não há necessidade de posicionamento em tempo real

• Permite aplicar técnicas mais rigorosas de controle de qualidade,

obtendo-se maiores precisões

• Aquisição de pontos de controle para aerofotogrametria

• Dados são transferidos do receptor para computador

• Quando forem utilizados receptores diferentes fabricantes todos

os arquivos devem ser convertidos para RINEX

Posicionamento por Satélites

Posicionamento Absoluto

• Consiste em obter coordenadas de um ponto isolado;

• Utilizado em navegação de baixa precisão e em levantamentos

expeditos

• Até 1 de maio de 2000:precisão de aproximadamente 100 m

• A partir de 2 de maio de 2000, precisão melhora em torno de 10 m

• Quando informações são pós-processadas, com dados do IGS,

precisão em torno de poucos centímetros

Posicionamento por Satélites

DOP (Dilution of Precision)

Auxilia na indicação da precisão dos resultados que serão obtidos

Depende de:

1) Desvio-padrão da observação expresso pelo Erro Equivalente do

Usuário (UERE – User Equivalent Range Error)

2) Configuração geométrica dos satélites

Posicionamento por Satélites

Tipos de DOP

HDOP: Posicionamento Horizontal

VDOP: Posicionamento Vertical

PDOP: Posicionamento Tridimensional

TDOP: Posicionamento no Tempo

GDOP

Efeito combinado de PDOP + TDOP

É o inverso do volume V de um tetraedro formado pelas posições do

usuário e dos 4 satélites

GDOP = 1 / V

Posicionamento por Satélites

Melhor geometria ocorre quando o volume é maximizado, quando a

distribuição dos satélites é boa, o que implica um PDOP mínimo

Posicionamento por Satélites

Posicionamento Relativo

A posição de um ponto é determinada com relação a de outro(s)

cujas coordenadas são conhecidas

Utilizado em atividades geodésicas, topográficas e cadastrais

Método Estático

Métodos Intermediários (Estático Rápido e Semi-Cinemático)

Método Cinemático

Posicionamento por Satélites

• O objeto a ser posicionado deve estar em repouso

Método Estático

• 2 ou mais receptores rastreiam simultaneamente os satélites

visíveis por um período de 20 minutos a algumas horas

• Precisão da ordem de 1 a 0,1 ppm (partes por milhão)

• Quando as linhas base for maiores que 10 km e a precisão

requerida melhor que 1 ppm é preciso usar receptor de dupla

freqüência

Posicionamento por Satélites

• Um receptor serve como base, permanecendo fixo sobre uma

estação de referência coletando dados, enquanto um outro percorre

as estações de interesse, onde permanece parado entre 5 a 20 min

para coletar dados

Método Estático Rápido

• Quando se deseja alta produtividade, mas há obstruções entre as

estações a serem levantadas

• Não há necessidade de continuar rastreando os satélites durante o

deslocamento entre estações, o que permite desligar o receptor

Posicionamento por Satélites

Adequado para linhas bases de até 10 km

Método Estático Rápido

Precisão entre 1 a 10 ppm

Para obter razoável precisão é preciso solucionar as ambigüidades

No deslocamento, os satélites alteram suas geometrias, o que é

essencial para solucionar as ambigüidades

Posicionamento por Satélites

• Também chamado de Pseudo-Estático ou de Stop and Go

Método Semi-cinemático

• Coletam-se dados por pelo menos 2 períodos de tempo na mesma

estação de modo que a geometria envolvida entre as duas estações

e os satélites se altere e, com isso, solucione as ambigüidades

• As 2 coletas devem estar separadas por um intervalo de 20 a 30

min. Durante esse intervalo outras estações podem ser ocupadas

por períodos de tempo relativamente curtos ( 5 a 20 min)

Posicionamento por Satélites

Requer que o receptor continue rastreando os mesmos satélites

durante as visitas às estações, mas a trajetória entre as estações não

é de interesse

Método Semi-cinemático

As distâncias entre as estações deve ficar em até 10 km com

receptores de simples freqüência

Posicionamento por Satélites

• Um receptor ocupa uma estação com coordenadas conhecidas

enquanto o outro se desloca sobre as feições de interesse

Método Cinemático

• As observáveis simultâneas dos 2 receptores geram as duplas

diferenças, reduzindo os erros nas observáveis

• Se não houver perda de sintonia, a ambigüidade permanece a

mesma durante todo o levantamento e é possível solucionar a

ambigüidade se o levantamento durar mais de 20 min

Posicionamento por Satélites

Diferencial GPS (DGPS)

As posições absolutas, obtidas com um receptor móvel, são corrigidas por

um outro receptor fixo, estacionado num ponto de coordenadas conhecidas.

Esses receptores comunicam-se através de link de rádio.

Precisão de 1 a 5 metros.

Posicionamento por Satélites

Real Time Kinematic (RTK)

Semelhante ao DGPS

Utiliza a fase da onda da portadora visando melhorar os

resultados

Precisão na ordem de poucos centímetros

Posicionamento por Satélites

Problemas dos métodos RTK

Link de rádio para transmitir/receber dados numa taxa de

2400 bps, exigindo o uso de VHF ou UHF, o que limita seu

uso a distâncias menores que 4,3 Km

Latência de dados: atraso no processamento dos dados

desde a coleta na estação de referência até o instante que

estes se tornam disponíveis no receptor móvel

Degradação da precisão com o afastamento da estação de

referência

Posicionamento por Satélites

DGPSI (DGPS Invertido)

Aplicados em serviços de vigilância e sistemas AVL

(Automatic Vehicle Location)

As estações móveis enviam os dados à estação base, onde

são aplicadas as correções

A posição corrigida é de maior interesse para uma estação

monitora central

Posicionamento por Satélites

WADGPS (Wide Area GPS)

Composta por, no mínimo, uma estação monitora, estações

de referência e sistemas de comunicação

Cada estação de referência é equipada com oscilador e

receptor GPS de alta qualidade

As medidas coletadas em cada estação são enviadas para a

estação monitora a qual estima e analisa os dados e faz as

correções necessárias

As correções são enviadas para os usuários via satélites de

comunicação (microondas), redes FM, etc. e os usuários

aplicam as correções

Posicionamento por Satélites

WADGPS (Wide Area GPS)

Também chamada de DGPS por Satélite

Precisão na ordem de 1 a 10 m

Usuários devem pagar uma taxa anual para utilização dos

serviços

Serviços disponíveis no Brasil

OMNISTAR

LandStar

Posicionamento por Satélites

GPS com SIG

Quando se deseja não somente saber a posição dos objetos

mas também os seus atributos

Suporte às atividades de cadastro

Requer planejamento cuidadoso dos dados

Elaboração de Dicionário de Dados

Posicionamento por Satélites

Dicionário de Dados

Banco de dados com as feições a serem levantadas,

contendo os seus possíveis atributos e valores.

Evitar possíveis erros de cadastro

Compatibilização com o banco de dados do SIG (número e

tamanho de campos, níveis e tipos de caracteres)

Transferido ao coletor de dados que o operador utilizará em

campo

Treinamento da equipe de campo

Posicionamento por Satélites

Funções do coletor de dados

Evitar necessidade de revisita aos pontos coletados

Coletar concomitantemente dados de diferentes tipos em

uma mesma viagem

Permitir a introdução de novos dados ao conjunto de dados

coletados, de modo manual ou utilizando equipamentos

LASER integrado ao receptor

Recuperar os atributos registrados e alterar somente o que

for diferente quando se precisar repetir a coleta de feições

com pequenas variações de atributos

Posicionamento por Satélites

Manipulação de Polígonos

• Fechar polígonos automaticamente

• Criar centróide automaticamente (locais em geral não

possíveis de serem ocupados com a antena do GPS)

• Associar os atributos dos polígono ao seu centróide

Manipulação de Linhas

• Permitir a manipulação de uma única linha e não de um

conjunto de pontos interligados

• Permitir, ao levantar uma seqüência de segmentos de linha

que apresenta atributos parecidos, que todos os atributos

do segmento anterior sejam copiados para o segmento

seguinte, sendo preciso apenas alterar o atributo que será

modificado (segmentação dinâmica)

Posicionamento por Satélites

6. APLICAÇÕES

Transportes (logística)

Esporte e Lazer

Proteção Civil

Topografia e Geodésia

Militares

Meteorologia

Monitoramento de Abalos Sísmicos

Roteiros de Viagens

Georreferenciamento de imagens de satélite

Atualização de informações cartográficas

Atualização de Sistemas de Informação Geográfica

Posicionamento por Satélites

CARTOGRAFIA

TELE ATLAS (www.teleatlas.com )

Empresa holandesa que disponibiliza mapas

digitais 2D e 3D para navegação e serviços

baseados em localização.

Realizou acordo com a GOOGLE para

suprimir dados para o Google Maps

Oferece sistema de atualização de dados

Posicionamento por Satélites

Logística

Automatic Vehicle Location (AVL)

Monitoramento de veículos

Transportadoras

Determinar onde, por quanto e a que horas cada veículo de uma

frota foi abastecido

Verificar se o motorista excedeu a velocidade

Posicionamento por Satélites

Receptor Trim Trac

Não utiliza antenas

Funciona quando o veículo

está em movimento e em

intervalo pré-configurado

Pode ser colocado no interior

do veículo (porta-luvas)

Transmissão de dados

através de SMS

Dimensões: 13 x 6 x 3 cm

Peso:102 gramas

Celular GSM triband (900/1800

e 1900 MHz) integrado

Posicionamento por Satélites

Objects Location and Management (OLM)

Não apenas os veículos podem ser monitorados, mas

também qualquer outro objeto

Carga do caminhão;

Cabeças de gado;

Tornozeleiras para presidiários

Posicionamento por Satélites

Seguradoras de veículos

Serviços de rastreamento

Auxiliar na localização de veículos após o furto

Situações de emergência

EUA obrigam operadoras de telefonia móvel a localizar de onde

partiram chamadas para auxiliar no serviço de emergência 911

Fim da privacidade

Controle da vida das pessoas

Posicionamento por Satélites

Roteamento

Lazer, esportes e viagens

Traçar rotas

Caminhos respeitam sentido das vias

Sistema de voz para guiar motoristas

Celular com mapas de localização de

telefones cadastrados

Serviço pago pelo clientes

Receber mensagens da situação do

trânsito evitando ruas congestionadas

e criar novas rotas

Posicionamento por Satélites

Transportes Públicos

GPS em ônibus - Projeto GEOSIT Uberlândia

• Monitorar a velocidade, tempo de percurso e de parada em

cada ponto;

• Alertar em caso de acidente ou problemas mecânicos;

• Comunicação imediata sobre problemas no trânsito, como

bloqueios ou semáforos quebrados;

• Fiscalizar o itinerário de cada linha de ônibus;

• Ajustar em tempo real dos horários de partida;

Posicionamento por Satélites

• Passageiros podem acompanhar, do ponto de ônibus,

quanto tempo terá que esperar até a chegada de cada ônibus;

• Botão de emergência em caso de assalto;

• Orientar a polícia na identificação de grupos criminosos e

traçar com mais precisão o perfil dos assaltos ( número de

ocorrências, freqüências, e localidade).

Posicionamento por Satélites

Radio-Frequency Identification (RFid)

Etiquetas em peças de vestuário emitem sinais captados por antenas

Sistemas semelhante ao de cobrança de pedágios em que um

dispositivo colocado no vidro do carro se comunica com uma antena

Jaquetas com GPS e sinal

de pânico em casos de

emergência

Posicionamento por Satélites