AULA 03 INTRODUCAO AO SISTEMA GPS %5bModo de Compatibilidade%5d

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19/3/2010
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Sistema de posicionamento 
Global -GPS
Aluno: João Olympio
João OlympioProf.: João Olympio
Introdução
� Por muito tempo, os geodesistas utilizaram instrumentos ótico-mecânicos para 
posicionar em na superfície da terra. 
� No último sec. a humanidade experimentou um avanço tecnológico extraordinário, 
sobretudo no campo da micro-eletrônica 
� Este foi o passo mais marcante a moderna geodésia, foi o advento do rastreamento 
de Satélites Artificiais para posicionamento tridimensional de pontos
� Inicialmente com o sistema TRANSIT e agora com NAVSTAR/GPS (Global 
Positioning System).
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Introdução
Introdução
No início dos anos 70, o 
departamento de defesa dos 
estados unidos, por meio de um 
programa oficial governamental 
denominado JPO (joint program 
office), desenvolveu um novo 
sistema de navegação por 
satélites, ao qual deu o nome de 
global position systems – GPS
programa unido pela força aérea 
espacial e organização de 
mísseis.. Cel. Wesley A. Ballenger, Jr. is the System Program Director for 
the Navstar Global Positioning System (GPS). 
http://www.gpsworld.com/gpsworld/article/articleDetail.jsp?id=121
471#
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Estação Central de 
Controle
Estações Monitoras
Hawaii
Ascención
Dieg 
Garcia
Kwajalein
Colorado Springs
Introdução
� Lançamento do 1º satélite espacial – 1957
� Sistema TRANSIT também conhecido com NAVSAT (Navy Navigation
Satellite System) – 1964 a 1996, coordenadas 2D manobras navios e aviões. 
Por princípio DOPPLER (em manobras (marinha e aeronáutica dos EUA)em manobras (marinha e aeronáutica dos EUA)
�� Altitude dos Satélites: Altitude dos Satélites: 1100 1100 kmkm
� Precisão absoluta: 200 m.
� Disponibilidade para comunidade Civil - 1967
� Criado pelo pelo DoDDoD, defesa norte americana, defesa norte americana EUA, no início dos anos 70 para 
substituir o TRANSIT foi criado o sistema GPS (Global Positioning System). 
� Totalmente operacional desde1995.
Concepção do sistema
Introdução
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Introdução
�Baseado em uma constelação 
de 24 (31) satélites artificiais 
(SV) que orbitam a Terra. 
Talvez possamos chamá-los de 
“estrelas feitas pelo Homem” 
para substituir as estrelas 
inicialmente usadas na 
navegação.
� Custo de implantação: 
U$$ 12 billion.
Introdução
� O sistema foi inicialmente 
patenteado como NAVSTAR-
GPS (Navigation System with
Time And Ranging – GPS) e 
trata-se de um sistema integrado 
por satélites artificiais orbitando 
ao redor da Terra.
� Orbita a cerca de 20.183 km, e 
transmitindo sinais de ondas de 
rádio, as quais permitem obter 
posicionamento global em 3 
dimensões (PARKINSON).1996).
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Introdução
� O posicionamento com GPS 
consiste na determinação das 
coordenadas do centro de fase da 
antena de um receptor, que capta os 
sinais enviados pelos satélites do 
sistema GPS. 
� Ele baseia-se no princípio da 
medição das distâncias entre os 
satélites e a antena do receptor. 
� Quando se faz a determinação da
posição de um ponto por GPS, as 
coordenadas são referenciadas em
relação ao elipsóide WGS84.
• USUÁRIO
• ESPACIAL 
• CONTROLE
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• USUÁRIO
• ESPACIAL
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• CONTROLE
SEGMENTOS DO
SISTEMA GPS
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• USUÁRIO
• MILITAR
• CIVIL
FORÇAS ARMADAS 
NORTE AMERICANA
Usuário Militar
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• Cartógrafos;
• Agrimensores;
• Engenheiros;
• Tecnólogos;
• Técnicos ou pessoas
Usuário Civil!! Quem são?
Usuários!! Quem são?
com usos específicos tais como:
• Segurança;
• Navegação Terrestre, Marítima, Fluvial e Aérea;
• Mapeamento de áreas de extração de minério e 
madeira;
� Hidrografia;
� Sistema de Informações Geodráficas;
� Cadastro urbano e de propriedades rurais;
� Salvamento;
� Lazer (caminhadas);
� Monitoramento de veículos;
� Monitoramento de desmatamento e queimada;
� Automação;
� Outros…
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Controle (USA)
• Colorado Springs
• Diego Garcia
• Havai
• Ascension Is.
• KwajaleinColorado Springs
Segmentos GPS, o que são?
Usuários (Civis e militares)
Espacial
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�� 31/32 31/32 satélitessatélites nana constelaçãoconstelação
finalfinal
�� 6 6 planosplanos orbitaisorbitais com com 
inclinaçãoinclinação 5555°°
�� 4 4 satélitessatélites emem cadacada planoplano
orbitalorbital
�� ÓrbitaÓrbita muitomuito altaalta
�� 20 183 km; 20 183 km; 
�� períodoperíodo de 12 de 12 horashoras sideraissiderais;;
�� precisãoprecisão geodésicageodésica;;
�� grandegrande autonomiaautonomia;;
�� coberturacobertura global.global.
Segmento Espacial
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6 Planos orbitais
0º
A B C D E F
45º
90º
135º
180º
180º
225º
270º
315º
Equator
0º 60º 120º 180º 240º 300º300º
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Não resolve todos os problemas
Como funciona esse GPS?
O princípio básico de funcionamento é bastante 
simples,apesar do sistema usar equipamentos e 
métodos da mais avançada tecnologia.
Para entendermos melhor, dividiremos o 
funcionamento do sistema em 5 passos básicos. 
Começaremos com as grandes idéias e depois 
detalharemos pontualmente.
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Como o GPS funciona?
Uchôa 25
A base do sistema é 
a trilateração por 
satélites 1Para trilaterar, o GPS mede a distância entre as antenas dos 
satélites e a antena do receptor 
usando dentre outras grandezas, o 
tempo de viagem de um sinal de rádio 
(onda eletromagnética)
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3
Para medir o tempo de 
viagem, o GPS precisa 
de relógios muito 
precisos
4 Uma vez conhecida a distância, é necessário 
saber onde estão os 
satélites no espaço Como o sinal GPS 
atravessa a atmosfera 
terrestre, ele sofre 
alguma perturbação 
durante essa viagem 5
Disponibilidade contínua 24h/dia
Latitude/Longitude/Altura/Tempo
Cobertura Global
mais informações... 
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Precisão instantânea (absoluta) 
horizontal da ordem de 5-15 metros*
Precisão diferencial milimétrica
Gratuito e público
Fim do efeito SA*
*Selective Availability
Incorporado ao Bloco II e subseqüentes
Manipulação as efemérides
Desestabilização sistemática do oscilador do SV
25 março / 1990
Correções diferenciais e DGPS eliminavam
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Sai o SASA
Entra o SD SD ((SelectiveSelective DenialDenial))
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Não permissão de acesso ao código P
Com o código P (e W) criptografado, obte-se o código Y
O GLONASS não apresenta essa codificação militar
o ASAS
((AntiAnti--SpofingSpofing))
Sistema de multi-propósitos, que permite 
determinar suas posições expressas em:
Latitude, longitude e altura geométrica;
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É um sistema de navegação e de 
Posicionamento que oferece 
uma alta precisão com muita rapidez. 
É um sistema de navegação e de 
posicionamento que oferece uma alta 
precisão com muita rapidez. 
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Pode ser usado em qualquer aplicação que
exija, informações posicionamento, como 
por exemplo, navegação de frotas de 
caminhões, ônibus, trens, policiamento 
motorizado. 
Estrutura do Sinais transmitido 
pelos Satélites
Os satélites GPS são sistemas unidirecionais de
emissão, isto é, os sinais são transmitidos somente
pelos satélites. Os sinais se propagam das antenas
dos satélites até as antenas* dos receptores, estes por
sua vez apenas recebem estes sinais.