Sistemas de Posicionamento Alternativos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI 
ICET – INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
CAMPUS MUCURI 
 
 
Altamiro Junio Mendes Silva 
Ana Clara de Sousa Oliveira 
Anna Beatriz Guimarães Sicupira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SISTEMAS DE POSICIONAMENTO ALTERNATIVO 
 
Relatório apresentado à disciplina de 
Geoprocessamento em Recursos Hídricos – EHD 
130, da Universidade Federal dos Vales do 
Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), Campus do 
Mucuri, como parte dos requisitos parciais para 
obtenção de aprovação. 
Docente: Prof. Dr. Luan Brioschi Giovanelli. 
 
 
 
 
 
 
Teófilo Otoni-MG 
2021 
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1. INTRODUÇÃO 
Sistemas de navegação por satélite são sistemas capazes de estabelecer o 
posicionamento geo espacial de um objeto na superfície terrestre através do uso de satélites 
artificiais que orbitam ao redor do nosso planeta (BARBIAN, 2013). 
Todos os sistemas têm o mesmo funcionamento, em que o processo de obtenção da 
posição é chamado de trilateração e utiliza ao menos três satélites que disponibilizam 
informações horárias para determinar a sua localização com as coordenadas da longitude, 
latitude e altitude. Os receptores utilizam os sinais horários emitidos pelos satélites para 
calcular com precisão o tempo e a posição geográfica em que se encontram (BARBIAN, 
2013). 
De acordo com Francisco, hoje em funcionamento existem dois sistemas de 
posicionamento por satélite, o GPS ou Global Positioning System (Sistema de 
Posicionamento Global), desenvolvido e mantido pelos Estados Unidos e o Glonass, 
desenvolvido na Rússia. A China está desenvolvendo um sistema denominado Compass. 
Outro sistema em fase de implantação é o Galileo europeu. 
Ele também diz que o desenvolvimento de outros sistemas de posicionamento por 
satélites é muito importante para os usuários, pois o GPS, é controlado pelo Departamento 
de Defesa dos Estados Unidos, e com isso limita informações destinadas aos civis, e, em 
caso de guerras envolvendo esse país, a emissão de sinal pode ser ainda mais restrita. 
 
2. REFERENCIAL TEÓRICO 
Os GNSS (Global Navigation Satellite Systems – Sistemas de Navegação Global 
por Satélite) vêm sendo cada vez mais utilizados em uma ampla variedade de aplicações que 
necessitam de estimativas de posição. Os sistemas de posicionamento que compõem o GNSS 
embora tenham finalidades semelhantes, possuem características diferentes quanto à 
formação da constelação e quanto às características dos sinais e frequências utilizadas. 
O GPS é um sistema de radionavegação desenvolvido pelos Estados Unidos da 
América (EUA) na década de 1970 e operacional desde 1995 e está se modernizando desde 
2005. Devido a sua abrangência global e alto desempenho, tornou-se um meio de 
posicionamento amplamente utilizado contando atualmente com 31 satélites operacionais em 
órbita. 
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O GLONASS (Globalnaya Navigationnaya Sputnikovaya Sistema), declarado 
operacional em 1995, é o sistema global desenvolvido pela antiga URSS (União das 
Repúblicas Socialistas Soviéticas) e atualmente mantido pela Rússia. De forma similar ao 
sistema norte-americano, foi criado para fins militares e posteriormente se expandiu para uso 
civil. Devido ao ângulo de inclinação em relação ao equador maior que o do GPS (Na figura 
1), a constelação GLONASS apresenta uma cobertura melhor para altas latitudes. 
Entrando de forma diferente no GNSS, o Sistema Galileo surge com o intuito 
totalmente voltado ao uso civil, ao contrário do GLONASS E GPS, cujo os fins primordiais 
eram apenas uso militar. 
O BeiDou foi criado na China, nos anos 1980, e seu processo de criação se dividiu 
em três fases. A primeira fase (BDS-1) teve o lançamento de três satélites nos anos 2000, 
em 2012, os satélites foram substituídos na segunda fase, que é composta por 14 satélites. A 
terceira e última fase do sistema é composta por uma constelação global (BDS-3), e deve 
estar completa em 2020. 
 Figura 1 - Principais características dos sistemas GNSS 
 
Fonte: Adaptado de Junior (2019) 
 
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Assim, conforme o surgimento de tecnologias cada vez mais exigentes quanto aos 
dados de processamento, foram criadas alternativas ao GPS. O Quadro 1 apresenta de forma 
resumida alguns destes sistemas, alguns já citados anteriormente. 
 
Quadro 1 - Sistemas Alternativos 
Sistema Principais características 
 
 
DGPS 
O DGPS ou GPS diferencial possui estações base que fazem o posicionamento 
global e comparam com suas posições reais, e com isso calculam o erro nas 
medições e a partir daí calculam o fator de erro em cada satélite e envia aos 
receptores DGPS. Os receptores gravam os fatores de erros e compensam 
esses fatores em suas próximas medições, aumentando muito o nível de 
precisão. 
 
WAAS 
O WAAS funciona como um GPS diferencial, porém ao invés de corrigir os 
erros em uma base terrestre, a correção é feita através de um satélite geo-
estacionário, cobrindo uma área bem maior. 
EGNOS O EGNOS é o equivalente europeu do WAAS. 
GLONASS É o equivalente russo do GPS. Possui uma alta taxa de erros se comparado ao 
GPS por ainda estar sendo desenvolvido. 
 
Compass 
O Compass é o equivalente ao GPS chinês. Conta com um enorme número de 
satélites em operação, fornecendo uma boa precisão e boa cobertura de 
satélites. O projeto foi desenvolvido para fins militares como no GPS e 
GLONASS. 
 
 
GALILEO 
É o sistema de posicionamento global europeu. Ao contrário do GPS, 
GLONASS e Compass, o GALILEO desde o início foi projetado para o uso 
civil. O sistema ainda está em desenvolvimento e apresentará diversas 
vantagens em relação aos concorrentes, como uma maior precisão, maior 
cobertura de satélites e principalmente por ter todos os recursos liberados para 
o uso civil. 
 
Fonte: Grupo de Teleinformática e Automação - UFRJ (2021) 
 
Quanto ao sistema GPS, realizando uma análise sob o mesmo, para a sua 
configuração atual, é possível identificar algumas falhas quanto ao mesmo, como a falta de 
precisão e confiabilidade suficiente para a utilização como um meio exclusivo para a 
navegação área, visto que o usuário não recebe nenhum tipo de mensagem, imediatamente, 
em situações em que há alguma falha no sistema. Assim, para auxiliar na solução de 
problemas onde a utilização do FNSS é mais crítica (como por exemplo, na aproximação em 
pousos e decolagens de aeronaves), foi concebido os sistemas SBAS (Satellite-Based 
Augmentation System). De acordo WALTER et al (2006 apud ALBARICI, 2011), os 
sistemas são independentes do sistema GPS, além da possibilidade de monitoramento do seu 
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desempenho continuamente e, o mais importante, a detecção de falhas em tempo real, assim, 
os usuários podem ter acesso a tais informações quase que imediatamente. 
A criação do SBAS teve como objetivo a padronização dos sistemas de aumento 
que utilizam um ou mais satélites, em geral geoestacionários, apesar de todos os sistemas 
SBAS serem independentes, suas arquiteturas possuem compatibilidade, garantido a 
integração entre os diversos sistemas mundiais de navegação. 
Conforme WALTER et al (2006 apud ALBARICI, 2011), nos sistemas SBAS, são 
transmitidos para os usuários os dados por meio de uma frequência igual ao L1 do GPS (L1 
= 1575,42 MHZ), porém, em um formato diferente) 
Dentre as possíveis aplicações dos sistemas SBAS, tem-se, como exemplo, pousos 
e decolagens de aeronaves e rotas de voo comerciais, que requeremdados mais íntegros e 
com maior precisão, comparado com o sistema GPS atuais (GLICA, 2008). 
Seguem o padrão de sistemas SBAS: o WAASS (Wide Area Augmentation System) 
nos Estados Unidos, o MSAS ( Multi-functional Satellite Augmentation System) no Japão, 
o EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) na Europa, além do 
GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation) da Índia. 
Funcionamento do SBAS 
Conforme SANCHES et al (2006 apud ALBARICI, 2010), os satélites GNSS 
realizam a transmissão de sinais de navegação, que são recebidos pela rede de 
monitoramento de integridade (Estação de Referência) distribuída sobre uma área 
geográfica. Um equipamento de processamento central (Estação Mestra) é responsável pela 
recepção de dados que são retransmitidas pelas estações anteriores, assim, avalia o sinal e 
calcula as correções necessárias (erro do relógio do satélite, erros ionosféricos e as 
estimativas dos erros associados à ionosfera). A estação mestra é responsável por mais de 
uma função na transmissão e manipulação dos dados transmitidos, sendo que, para cada um 
dos satélites GNSS monitorados, é realizada a estimativa dos erros na transmissão dos 
parâmetros de efemérides e relógio do satélite, transmissão destas correções para as Estações 
de Enlace de Subida (Uplink) que as envia aos satélites geoestacionários SBAS. Como fim 
deste processo, é transmitido a correção ao usuário. 
Sistema WAAS 
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O WAAS é um sistema composto de estações terrestres e satélites que fornecem 
correções diferenciais obtidas por meio da mensagem do sinal dos satélites desse sistema. A 
representação da arquitetura do sistema WAAS é constituída de segmentos de controle, 
espacial e de usuários. A composição do sistema WAAS está representada nas Figuras 2 e 3, 
que apresenta os elementos responsáveis pelas informações de integridade e correções para 
os satélites WAAS. 
Figura 2 – WAAS - Wide Area Augmentation System 
 
Fonte: WALTER et al, 2006 apud ALBARICI, 2011. 
Figura 3 – Sistema WAAS 
 
Fonte: WALTER et al, 2006 apud ALBARICI, 2010. 
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Sistema EGNOS 
O EGNOS é um sistema equivalente europeu ao WAAS. Sua criação teve como 
objetivo incrementar o sinal dos sistemas GPS e GLONASS, baseado na transmissão de 
informações através dos satélites geoestacionários, com o objetivo de fornecer correção 
diferencial e informações sobre integridade, sendo então utilizado em aplicações mais 
críticas, como o pouso de aeronaves (FLAMEN et al, 2006). 
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Foi possível constatar que existem diferentes tipos de sistemas de navegação por 
satélite, sendo que cada um deles possui características específicas e, alguns, compartilham 
várias semelhanças. É importante destacar a evolução e a criação de diferentes tipos de 
sistemas alternativos que possibilitam uma descentralização da tecnologia de 
posicionamento sob a superfície terrestre por meio de satélites, permitindo informações cada 
vez mais precisas e seguras para os usuários. 
Percebe-se que em situações críticas, o GPS possui limitações e, assim, alternativas 
como os sistemas SBAS e outros são ferramentas que permitem a geração de dados mais 
confiáveis para a solução de tais impasses. 
Para as alternativas de sistemas, as principais dificuldades se localizam quanto à 
escassez de serviços e para processamento de dados, que estão correlacionados com a 
completa operação dos sistemas e sua popularização, que a oferta tende a aumentar com o 
crescimento de utilizações cada vez mais exigentes e o avanço tecnológico global. 
 
REFERÊNCIAS 
BARBIAN, Eduardo. “O que são sistemas de navegação por satélite?” Oficina da Net, 
2013. Disponível em: < https://www.oficinadanet.com.br/post/10580-sistemas-de-
navegacao > Acesso em: 01 de abril de 2021. 
FRANCISCO, Wagner de Cerqueira e. "GPS - Sistema de Posicionamento Global"; 
Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/gpssistema-
posicionamento-global.htm. Acesso em 01 de abril de 2021. 
JUNIOR, Paulo de Tarso Setti. Posicionamento por ponto Multi-GNSS: Análise dos 
Sistemas, Sinais e Modelos Ionosféricos. UNESP - Universidade Estadual Paulista. 
Presidente Prudente, SP. 2019. 
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ALBARICI, Fabio Luiz. Posicionamento relativo: análise dos resultados combinando 
as observáveis L1 dos satélites GPS e SBAS. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia 
de Transportes) - Escola Politécnica, University of São Paulo, São Paulo, 2011. 
doi:10.11606/D.3.2011.tde-01062011-135146. Acesso em: 2021-04-03. 
GLICA. Sistemas Globais de Navegação por Satélites - A constelação GALILEO. 1 ed. 
Itália, 2007. 48 P. 
Alternativas ao GPS. UFRJ. Disponível em: 
https://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/gps/alternativas.htm. Acesso em 31 de março de 2021