O documento discute a história e o funcionamento do sistema de navegação por satélite GPS (Global Positioning System), desde seus primórdios até as expansões modernas. O GPS determina a posição de um receptor usando triangulação com o tempo de transmissão de sinais de quatro ou mais satélites. Isso fornece navegação precisa em tempo real para aplicações como mapeamento, agricultura e construção civil.

3. •A idéia da utilização de corpos celestes para
navegação acompanha o homem desde os
primórdios da humanidade
•O homem continuará durante muito tempo
utilizando corpos celestes para se orientar, mas,
agora, utilizando corpos dispostos
convenientemente no espaço e sob seu inteiro
controle

4. •Depender da observação de astros que precisam
estar à disposição do usuário em qualquer ponto e a
qualquer hora;
•É imprópria para obtenção, em tempo real, da
posição de usuários em alta dinâmica;
•Entretanto, tem a vantagem de poder ser utilizado
por qualquer pessoa habilitada, sem pedir licença
para ninguém.

5. Outros sistemas de navegação modernos que
utilizam ondas de rádio também possuem
limitações:
•as ondas de rádio de alta freqüência proporcionam
navegação precisa, mas são influenciadas pelo
relevo, e as ondas de baixa freqüência são pobres
em precisão;
•também, os equipamentos utilizados não são de
fácil acesso para qualquer usuário.

6. 1970 1990 2000 (expansões)
• NAVSTAR (GPS) • Galileo (Europa – • WASS (USA)
• GLONNAS em • EGNOS (Europa)
desenvolvimento) • MSAT (Japão)
• GAGAN (Índia)

7. Navigation System with Time And Ranging Global
Positioning System.
•Sistema de posicionamento baseado em satélites;
•Criado e operado pelo DoD para fins para fins
militares hoje é usado como “dual-use”, uso
militar e civil.

8. Primeiros satélites (Bloco I) – quant.: 11 - lançado entre
1978 e 1985 – vida útil estimada 4,5 anos (Porém até
Março de 1992 ainda existia 5 em funcionamento e um
de 1978);
Satélites operacionais desde 1989 (Bloco II & Bloco IIA)
– Quant.: 28 - Bloco II & Bloco IIA lançados por
foguetes Delta II de Cabo Canaveral;
Última Geração de satélites (Bloco IIR) vem sendo
lançado de 1992 em reposição e manutenção do sistema
– vida útil: 10 anos, melhor precisão, maior autonomia.

9. Porém, somente em 1995 foi declarado totalmente
operacional;
Diponibilidade contínua 24 horas/dia;
- Cobertura Global;
- Lat/Long/Alt/Data-hora;
- Precisão: Variável (5 a 15 m de acordo com o
fabricante);

10. O funcionamento do sistema GPS se
baseia no princípio da triangularização,
segundo o qual o observador conhece a
posição de um conjunto de satélites em
relação a um referencial inercial e a sua
posição em relação a este conjunto, e
obtém sua própria posição no sistema
de referência.

12. •Baseado no tempo transmissão do sinal entre o satélite e o
receptor;
•A distância entre o receptor e o satélite pode ser determinada
estimando-se o tempo que o sinal vindo do satélite leva para
chegar ao receptor;
•Quando se tem a distância entre o receptor e quatro satélites, é
possível calcular a posição em três dimensões.

14. A partir de distâncias a vários satélites pode-se obter a posição
através de uma equação matemática. Uma medição fornece a
posição sobre a superfície de uma esfera:
Estamos em algum
ponto sobre a esfera, 4 incógnitas:
•Latitude;
•Longitude;
•Altitude;
•Tempo.
São necessárias 4 equações.

15. Solução adicionando uma 3ª medição: dois pontos:
A interseção de três esferas são só
dois pontos.

16. A 4ª medição decidirá entre os dois pontos:
A 4ª medição apontará para só um
dos pontos.
A 4ª medição permite resolver
(remover) o erro do clock (tempo)
do receptor.

18. A Selective Availability (SA) – Disponibilidade Seletiva:
•Degradação intencional dos sinais do GPS;
•95% das medições têm erro máximo de 100 metros.
Desativação da SA em 2000 no Governo Clinton:
“… to encourage acceptance and integration of GPS into
peaceful civil, commercial and scientific applications worldwide;
and to encourage private sector investment in and use of U.S.
GPS technologies and services.”
http://www.ostp.gov/html/0053_2.html

20. Estático:
--- Absoluto
– - Relativo (Diferencial)
O posicionamento estático diferencial permite uma precisão de
alguns centímetros com 1 a 2 horas de rastreio.
Cinemático:
– - Absoluto
– - DGPS (diferencial)
– - RTK (diferencial)
Aplicações em que há a necessidade de se conhecer as
coordenadas instantaneamente com por exemplo: levantamentos
aéreos, marítimos, terrestres e locação.

21. - DGPS (diferencial) – O princípio do DGPS consiste em se
posicionar uma estação móvel com o uso de correções diferenciais
geradas na estação de referência sob a hipótese de existir forte
correlação entre os erros calculados na estação de referência e na
estação móvel, sendo assim possível minimizá- los ou eliminá-
los(Monico, 2000, p. 220).
-RTK (Real Time Kinematic) – (alcance limitado 10 – 15 Km) segue os
mesmos fundamentos do DGPS, mas diferindo deste pelo tipo
devariável observada (fase da onda portadora) e conseqüentemente
pela precisão obtida.
A estação de referência deve ser equipada com um receptor GPS e um
rádio modem transmissor. Por meio de programas computacionais
específicos, ela gera correções diferenciais e as transmite via rádio para
uma estação móvel, que se utiliza destas informações para determinar
sua posição com precisão.

22. Agricultura de precisão com o RTK (Real Time Kinematic)

24. O posicionamento geodésico e topográfico com o GPS é feito sempre
no modo relativo ou diferencial.
Princípio:
•Um receptor permanece observando os satélites em um ponto
conhecido (base) e outro no ponto a determinar. Posteriormente
determinasse as coordenadas do ponto de interesse tomando como
referencia as coordenadas do ponto base.

26. Técnica que visa elevar o nível de
performance, acurácia e integridade
do GPS.
Correção em tempo real:
• Via sinais de satélite;
• Via sinais de rádio a partir de
estações base.

27. •DOP depende da geometria da constelação
•DOP é um fator multiplicativo que reflete o ruído da medição
•Menor DOP ⇒ posição mais precisa
•Maior DOP ⇒ posição menos precisa
•Planejamento de Missão!!

28. Um Mínimo de 4 Satélites são necessários para se calcular uma
posição em 3D:

31. Posição relativa dos satélites pode gerar erro:

32. Imagem sem correção:
Imagem com correção:

35. Cadastramento de Postes / Linhas de Alta Tensão:

36. Agricultura de Precisão:

37. Pulverização:

38. Implantação de Estradas: