O GPS é um sistema de posicionamento global que utiliza 24 satélites para fornecer coordenadas de localização através de triangulação. É constituído por segmentos espaciais, de controlo e do utilizador. Fornece posição, velocidade e tempo precisos para qualquer lugar do mundo.

2. Constitução:
Segmento
espacial
Segmento do utilizadorSegmento de controlo
• É um sistema de posicionamento global que utiliza informação
proveniente de satélites para fornecer, com rigor, as
coordenadas de um lugar.

3. Segmento espacial – satélites
Seis planos orbitais igualmente inclinados,
cada um com 4 satélites
Cada satélite dista cerca de 20.000 Km da superfície da Terra
Cada satélite GPS demora 12h a dar uma volta completa à Terra
Cada satélite tem a bordo relógios atómicos extremamente precisos
Há sempre, pelo menos 4 satélites a enviar sinais
para qualquer lugar do planeta
Satélites com emissores e recetores que funcionam na
banda das microondas
É constituído por 24 satélites artificiais

4. O sistema GPS entrou em operação em 1991 e em 1993 a
constelação dos satélites utilizados pelo sistema foi concluída.
O sistema representado foi projetado de forma que em qualquer lugar
do mundo e a qualquer momento existam pelo menos quatro satélites
acima do plano horizontal do observador.

5. Segmento de controlo
Cinco estações de rastreio distribuídas ao longo do globo
Rastreia e monotoriza os satélites, atualiza as suas posições
orbitais e sincroniza os seus relógios atómicos
Central principal
(em Colorado – base da força aérea Americana)
Efetua as correções devidas às fontes de erro

6. Cinco estações de rastreio
Colorado
Springs
Hawaii
Ascension
Islands Diego
Garcia
Kwajalein
Estação principal de controlo
Estação de monitorização
Antena terrestre

7. Segmento do utilizador
Inclui todos aqueles que usam um recetor GPS para receber,
descodificar e converter o sinal GPS em posição, tempo e
velocidade
Relógios de quartzo que são muito menos precisos e
também mais baratos do que os atómicos.
• Cronometragem de tempo
Os receptores fazem o processamento de dados, traduzindo-os em :
• Coordenadas de posição
• Valores de velocidades

9. Para localizar qualquer ponto na Terra utiliza-se o
Método geométrico de Triangulação
(utilizam-se, pelo menos, 3 satélites)

10. TRIANGULAÇÃO
O recetor mede a distância ao satélite 1
O navegante pode estar em qualquer
ponto da esfera centrada no satélite.
d = c x t

11. O recetor mede a distância ao satélite 2
As esferas centradas nos satélites 1 e 2 intercetam-se numa
circunferência.
A posição do navegante pode ser qualquer ponto dessa
circunferência.

12. O receptor mede a distância ao satélite 3
A posição do navegante está
na intersecção das esferas
centradas nos 3 satélites.
O receptor só pode estar em 2
pontos do espaço.*
Em geral, duas situações podem ocorrer com um desses pontos:
- não se encontra na Terra;
- encontra-se na Terra, mas muito afastado do receptor.
Deste modo, durante os cálculos, apenas uma das soluções é validada.

13. Os sinais emitidos por três satélites são suficientes para que
um receptor calcule a sua posição.
O receptor em terra compara o tempo que um sinal leva para
ser transmitido pelo satélite e chegar até ele.
A diferença de tempo entre a transmissão feita pelo satélite e a
recepção mostram ao receptor a distância a que este satélite se
encontra.
d = c x t

14. É necessário um 4º satélite para sincronizar os relógios atómicos dos
satélites e os cronómetros de quartzo menos precisos do recetor
A posição dos satélites do sistema GPS deve ser
conhecida com grande exactidão. Basta que haja um
desvio de 10 – 6 segundos entre os relógios de dois
satélites, para que a posição de um ponto à superfície da
Terra seja afectada pela incerteza de 300 m.

15. A posição dos satélites do sistema GPS deve ser conhecida
com grande exactidão.
Basta que haja um desvio de 10-6 s entre os relógios de dois
satélites, para que a posição de um ponto à superfície da
Terra seja afectada pela incerteza de 300 m .
Tipos de relógio:
- mecânicos (incerteza de 100 ms/dia)
- de quartzo (incerteza de 0,1 ms/dia)
- atómicos (incerteza de 0,1 s/dia)
O Tempo

16. RELÓGIO ATÓMICO – baseia-se na frequência de microondas
emitidas pelos átomos de césio 133 durante a desexcitação.
As medições podem ser afetadas de um desvio de 1,2 x 10 -12 s
O SEGUNDO que é a unidade S.I. de tempo - é definido como a
Duração de 9192631770 oscilações atómicas correspondentes a
radiação emitida pelos átomos de césio 133

17. Cronómetro de quartzo – funciona com base na oscilação
dos átomos de silício dos cristais de quartzo.
As medições podem ser afectadas de um desvio de 1,2 x 10 -5 s

18. Algumas estruturas deste mineral são de cristal e são
piezoeléctricas – (quando uma d.d.p. é aplicada a um
cristal de quartzo, ele vibra a uma frequência
determinada pelo seu tamanho e forma) - sendo usadas
como osciladores em aparelhos electrónicos tais como
relógios e rádios.
O quartzo é o mineral mais abundante na Terra

19. Os receptores GPS efectuam, automaticamente, as
operações matemáticas necessárias ao seu
funcionamento

20. o que permite determinar uma posição tridimensional
( Latitude, Longitude e Altitude – Coordenadas Geográficas )
O funcionamento do GPS utiliza a intersecção de Esferas

21. Coordenadas
geográficas LATITUDE
É o arco de meridiano ou o
valor do ângulo ao centro da
Terra, expresso em graus,
medido entre o paralelo que
passa pelo local considerado
e o Equador.
Os valores da latitude
variam entre 0º e 90º

23. LONGITUDE
É o arco de meridiano ou o valor
do ângulo ao centro da Terra,
expresso em graus, medido
entre o meridiano que passa
pelo local considerado e o
meridiano de Greenwich.
Os valores da longitude variam entre 0º e 180º

25. É o comprimento do segmento vertical compreendido entre
o nível médio das águas do mar e o local considerado.
ALTITUDE
Marco geodésico do pico de São Mamede
Lugar mais alto do Alentejo – 1025 metros
A altitude pode ter valores
positivos e negativos

26. Aplicações – dos satélites em geral
Localizar qualquer ponto da Terra
Navegação – Barcos e Aviões
Informação precisa sobre dados de um percurso
Criação de mapas mais rigorosos
Localização de pessoas
Previsões meteorológicas
Emissão de canais de TV e rádio
Comunicações telefónicas e vídeo
Observação de planetas e estrelas distante
sem a interferência da atmosfera Terrestre

27. Fontes de erro no
GPS
• Erro do relógio do satélite
• Atrasos atmosféricos
• Erros orbitais
• Propagação multi-percurso (multipath)
• Nº de satélites visíveis
• Escolha da localização dos satélites
• Ruído do receptor

28. Curiosidades sobre os satélites
• O primeiro satélite de GPS foi lançado
em Fevereiro de 1978.
• Cada satélite pesa aproximadamente de 1.000 kg
e mede 8 m de comprimento com os painéis solares estendidos.
• Cada satélite transmite em 3 frequências
A frequência militar, por segurança não é divulgada..
• A vida útil de cada satélite é de 10 anos.
• O GPS funciona com qualquer condição de tempo.
• Cada satélite transmite seu número de identificação, a sua
posição e hora certa.
• O satélite funciona com energia solar.

29. Alternativas ao GPS
Projeto Galileu da ESA (Agência Espacial Europeia)