Buscar

GPS: Conceitos Básicos e Funcionamento

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
GPS
Conceitos Básicos
Universidade Federal de Viçosa
Departamento de Engenharia Agrícola
Laboratório de Projeto de Máquinas e Visão Artificial
*
PROGRAMAÇÃO
Parte 1: GPS Básico
Parte 2: Coleta de dados no campo horas
Parte 3: Processamento dos dados no escritório
*
Tópicos
O que é o GPS;
Funcionamento do sistema;
Sistema de coordenadas, datum;
Sinal GPS;
Tipos de receptores;
Correção diferencial;
Vantagens e limitações.
*
 O que é GPS
Sistema de Posicionamento Global.
Controlador:Departamento de defesa EUA.
Originalmente militar, disponibilizado para uso civil na década de 90.
Baseado em Satélites.
Latitude/Longitude/Altitude/Hora
GLONASS - sistema russo
GALILEO – sistema europeu
*
Funcionamento do Sistema
24 satélites, órbitas em torno de 20.000 km.
Pelo menos 4 satélites disponíveis 24 h por dia em qualquer ponto da superfície terrestre.
*
Funcionamento do Sistema
Satélites com órbitas conhecidas.
Posição calculada pelo tempo entre a saída do sinal do satélite e a chegada no receptor.
Distância = velocidade x tempo.
Velocidade aproximadamente igual à velocidade da luz (3x108 m/s).
*
Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição
20.000 km
4 incógnitas:
 Latitude
 Longitude
 Altitude
 Hora
Estamos em algum ponto sobre a esfera
Com 1 satélite:
*
Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição
 
Interseção:
circunferência
Com 2 satélites:
*
Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição
Um quarto satélite permite resolver o problema para apenas um ponto
Com 3 satélites:
A interseção de três esferas são só dois pontos
*
Coordenadas Geográficas
Latitude: ângulo entre o equador e um paralelo; varia de -90º (S) a +90º (N).
Longitude: ângulo entre Greenwich e outro meridiano; varia de -180º (W) a +180º (E).
*
Coordenadas UTM
Divisão globo em 60 zonas, a cada 6º longitude
Unidade: metros
Meridiano Central = 500.000 m. E
Equador = 0 m. N (hemisfério Norte) = 10.000.000 m. N (hemisfério Sul) 
84oN
80oS
*
Coordenadas UTM
 Cada zona é dividida em bandas a cada 8o de Latitude
As bandas são nomeadas de “C” até “X”, começando na Latitude 80o S
A banda “X” tem 12o
*
*
Divisão das Zonas UTM no Brasil
*
Datum
Parâmetros e pontos de controle utilizados para definir a forma tridimensional da terra.
WGS 84 - Datum global, utilizado pelo GPS.
SAD 69 - Datum utilizado para o Brasil.
Elipsóide
Geóide
Elipsóide:Modelo matemático que define a superfície da terra. Cada região possui um melhor para ajustar.
Geóide: Superfície adaptada ao nível médio dos mares. Superfície de mesmo potencial gravitacional
*
Datum
*
SAD-69 x WGS-84 
Coordenada UTM do marco DEA
			
Datum
Leste(X)
Norte(Y)
Altura(Z)
SAD-69
721564,498
7701820,194
675,316
WGS-84
721520,710
7701775,634
672,938
Diferença
43,788
44,560
2,378
*
O Sinal GPS
*
O Sinal GPS
O satélite GPS gera duas freqüências portadoras: L1 e L2
A freqüência L1 traz embutido o código CA, disponível para uso civil.
A freqüência L2 traz o código P - uso militar.
Quase todos os receptores GPS utilizam exclusivamente o código CA e a portadora L1.
*
Medição do Tempo
Usa o mesmo código no satélite e no receptor, gerando o mesmo código ao mesmo tempo;
Quando o código chega do satélite se conhece quanto tempo atrás o receptor gerou o mesmo código.
do satélite
do receptor
Tempo medido pela
diferença entre as mesmas partes do código
*
Tipos GPS
Navegação - erros em torno de 20m. 
20 m
*
Tipos GPS
Topográficos - erros abaixo de 1m.
1 m
*
Tipos GPS
Geodésicos - erros abaixo de 1 cm.
1 cm
*
Tipos receptores GPS
Para erros menores que 20m 
qualquer GPS necessita de 
CORREÇÃO DIFERENCIAL !!
GPS de navegação não permite correção diferencial
*
Correção Diferencial
Utilização de dois receptores, um fixo (BASE) e outro móvel (ROVER).
A base deve estar em ponto de coordenada conhecida.
Como estão rastreando os mesmos satélites, no mesmo instante, o erro na base é o mesmo no móvel.
*
Correção Diferencial
Pode ser utilizado o código CA ou a Portadora para correção diferencial
Correção com a portadora é mais precisa
Distância da Base: 300 km para código
		 50 km para portadora
*
Correção Diferencial
Correção pós-processada:
A base e o móvel gravam os dados, após o 		levantamento os dados são transferidos 	para o computador e processados.
Correção em tempo real:
A base envia ao móvel o sinal de correção 		instantaneamente, via link de rádio.
Correção por satélite
Rádio farol da marinha
*
Diluição da Precisão
Um indicador da estabilidade na posição resultante 
DOP depende da geometria da constelação
Menor DOP --> posição mais precisa
Maior DOP --> posição menos precisa
HDOP = DOP horizontal
VDOP = DOP vertical
PDOP = DOP da posição (combinação dos outros)
*
Vantagens do GPS
Rapidez nos levantamentos;
Os pontos não precisam ser visíveis entre si;
Grande integração com SIG;
Baixo custo operacional;
Coordenadas reais;
Facilidade de operação;
Trabalho de dia ou à noite, em qualquer condição de tempo.
*
Limitações do GPS
Dificuldade para trabalho em áreas urbanas ou com obstruções físicas - multicaminhamento.
Levantamento de pequenas áreas.
Levantamentos altimétricos.
*
Métodos de Levantamento
Pontos - modo estático
Ideal para levantamento precisos;
Estaciona-se o receptor no ponto, coleta-se uma coordenada por segundo;
O receptor calcula a média das coordenadas;
Utilizado para objetos pontuais ou vértices;
Permite registrar atributos para cada ponto;
Levantamento mais demorado. 
*
Métodos de Levantamento
Pontos
*
Métodos de Levantamento
Linhas - modo dinâmico 
O receptor é programado para registrar coordenadas a intervalos regulares;
Levantamento ligeiramente menos preciso;
Utilizado para feições lineares (estradas p. ex.);
Características atribuídas à linha como um todo.
Linhas - modo estático
Estaciona-se o receptor em pontos definidos;
O programa liga automaticamente os pontos;
*
Métodos de Levantamento
Linhas 
*
Métodos de Levantamento
Áreas - modo dinâmico ou estático
Mesmo procedimento utilizado para levantamento de linhas;
O programa liga automaticamente o primeiro ao último ponto levantado, “fechando” a área.
*
Métodos de Levantamento
Áreas
*
Aplicações do GPS
Navegação aérea, marítima e terrestre;
Levantamentos topográficos;
SIG;
Orientação de máquinas;
Monitoramento de veículos;
Agricultura de precisão;
etc....

Teste o Premium para desbloquear

Aproveite todos os benefícios por 3 dias sem pagar! 😉
Já tem cadastro?

Outros materiais