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Aula sobre GNSSTRANSCRIPT
GNSS SISTEMA GLOBAL DE
NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE
GNSS SISTEMA GLOBAL DE
NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE
Francisco Henrique de OliveiraFlavio Boscatto
•GPS – Sistema de Posicionamento Global
(USA)
•GLONASS - Sistema Global de Navegação por
Satélite - Rússia
•GALILEU – Europa, sistema civil
•COMPASS - China
O sistema GPS consiste de 30 O sistema GPS consiste de 30
satélites distribuídos em 6 planos de satélites distribuídos em 6 planos de
órbita cada um com 55º com o plano órbita cada um com 55º com o plano
do Equadordo Equador
Altitude aprox. 20200 kmAltitude aprox. 20200 km
Velocidade Velocidade ~14000km/h~14000km/h
Sinal em duas freqüências L1 e L2Sinal em duas freqüências L1 e L2
Segmento de Controle
Estação Master(Colorado Springs)
Estações de MonitoramentoDiego GarciaHawaiiAscension Is.Kwajalein
Segmento Espacial
Segmento do Usuário
•Tempo – relógios atômicos•2 Freq de sinais•Comunicação com o Seg. Controle•Transmite mensagens - Efemérides
- Onda Eletromagnética- Onda Eletromagnética
- Duas freqüências portadoras- Duas freqüências portadoras L1 - 1575,42 MHz – L1 - 1575,42 MHz – λλ=19,05cm (=19,05cm (λλ=c/f)=c/f)
- Código C/A Código C/A (Coarse/Acquisition): Código civil(Coarse/Acquisition): Código civil
- P (Precise Code): Código militar, criptografado para evitar - P (Precise Code): Código militar, criptografado para evitar sabotagem (AS - Anti-Spoofing) criando o código Ysabotagem (AS - Anti-Spoofing) criando o código Y
L2 - 1227,60 MHz – L2 - 1227,60 MHz – λλ=24,45cm (=24,45cm (λλ=c/f);=c/f);- Somente código PSomente código P
- Mensagem- Mensagem São codificadas e acrescidas aos códigos C/A e PSão codificadas e acrescidas aos códigos C/A e P
Autônomo
Código C/A – Pseudo distância
Fase da Portadora – Medida de fase
Código C/A
etcZZYYXXPD RRR .21
21
21
1
etcZZYYXXPD RRR .22
22
22
2
etcZZYYXXPD RRR .23
23
23
3
etcZZYYXXPD RRR .24
24
24
4
etcZZYYXXPD RRR .25
25
25
5
Resultado 1: equações 1, 2, 3, 4Resultado 1: equações 1, 2, 3, 4
Resultado 2: equações 1, 2, 3, 5Resultado 2: equações 1, 2, 3, 5
Resultado 3: equações 1, 2, 4, 5Resultado 3: equações 1, 2, 4, 5
Resultado 4: equações 1, 3, 4, 5Resultado 4: equações 1, 3, 4, 5
........
D=v.tV=cC = ~300.000 Km/set = erro do tempo
.222 anFcFpD
.111 nFcFpD
Fλ
Ciclo Fase
...
λλ
Fp
Fc
.333 bnFcFpD
AmbigüidadeAmbigüidade InteiraInteira
t 1
t 2
t 3
a = número de ciclos acrescido no t2b = número de ciclos acrescido no t3
Posicionamento Autônomo – Absoluto
Posicionamento Diferencial - Relativo
- Medição com código C/A (+/-15m)Medição com código C/A (+/-15m)- Usado em navegaçãoUsado em navegação
Posicionamento Diferencial:Posicionamento Diferencial:- Medição de fase da portadora (+/-3mm) ou código C/A (+/-1m)Medição de fase da portadora (+/-3mm) ou código C/A (+/-1m)- Vetor Diferencial a partir de um ponto baseVetor Diferencial a partir de um ponto base
(XR, YR, ZR) medida
ROVER
Linha BaseROVERBASE
(XR, YR, ZR) medida(XB, YB, ZB) medida (DX, DY, DZ,)(XB, YB, ZB) conhecida (XR, YR, ZR) calculada
Posicionamento Autônomo:Posicionamento Autônomo:
ÂNGULO DE MÁSCARAÂNGULO DE MÁSCARA É o ângulo que indica o posicionamento em relação ao É o ângulo que indica o posicionamento em relação ao
horizontehorizonte
Os fabricantes de receptores GPS indicam que se considere Os fabricantes de receptores GPS indicam que se considere
apenas os satélites localizados 15º acima do horizonte.apenas os satélites localizados 15º acima do horizonte.
15º15º
Superfícies de referênciaSuperfícies de referência
Geóide – nível médio dos maresGeóide – nível médio dos mares
Elipsóide – forma geométrica e matemática mais parecida como Elipsóide – forma geométrica e matemática mais parecida como
GeóideGeóide
Superfície topográfica – morros, vales, montanhas etc…Superfície topográfica – morros, vales, montanhas etc…
ElipsóideElipsóide
GeóideGeóideDistância Geoidal - NDistância Geoidal - N
SuperfícieSuperfícieTopográficaTopográfica Altitude Geométrica - hAltitude Geométrica - h
AltitudeAltitude OrtométricaOrtométrica - H- H
ElipsóidElipsóidee
GeóideGeóide
O SISTEMA DE REFERÊNCIA GPSO SISTEMA DE REFERÊNCIA GPS
O SISTEMA DE REFERÊNCIA GPSO SISTEMA DE REFERÊNCIA GPS
O sistema GPS adota o sistema de referência global O sistema GPS adota o sistema de referência global WGS84WGS84
(World Geodetic System de 1984) e em (World Geodetic System de 1984) e em CartesianasCartesianas
O SGB adota oO SGB adota o SIRGAS2000 SIRGAS2000 (S (Siistema de Referência stema de Referência
Geocêntrico para as Américas de 2000)Geocêntrico para as Américas de 2000)
Pode-se matematicamente converter de um datum para outro Pode-se matematicamente converter de um datum para outro
e também transformar coordenadas cartesianas em e também transformar coordenadas cartesianas em
geodésicas/UTM.geodésicas/UTM.
Atmosfera
Estruturas Sólidas
Metal Campos eletro-magnéticos
INTERFERÊNCIASINTERFERÊNCIAS
- Coeficientes DOP (Diluition of Precision)- Coeficientes DOP (Diluition of Precision) Índices que indicam a diluição da precisão dos dados coletadosÍndices que indicam a diluição da precisão dos dados coletados A melhor disposição espacial é um satélite no zênite e outros A melhor disposição espacial é um satélite no zênite e outros
igualmente espaçadosigualmente espaçados
DOP ruimDOP ruim DOP bomDOP bom
Tipos de DOP:Tipos de DOP:
GDOP – Geometria VDOP – VerticalGDOP – Geometria VDOP – Vertical
PDOP – Posição 3D TDOP – TempoPDOP – Posição 3D TDOP – Tempo
HDOP – HorizontalHDOP – Horizontal
APLICAÇÃO DOP
Geodésia < 2
Mapeamento < 6
DOP – DILUIÇÃO DA PRECISÃODOP – DILUIÇÃO DA PRECISÃOObstaculos naturais ou artificiais além de cortar o sinal também afetam o DOP
Estático
Cinemático Stop and Go
Cinemático Contínuo
- Método pós-processado utilizado para transporte de coordenadasMétodo pós-processado utilizado para transporte de coordenadas
- Receptor fica estático rastreando os satélites durante longo tempoReceptor fica estático rastreando os satélites durante longo tempo
- Tempo varia de 15 minutos a muitas horas, dependendo do tipo de receptor e Tempo varia de 15 minutos a muitas horas, dependendo do tipo de receptor e
da distância entre base e roverda distância entre base e rover
- Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e Com código C/A, para cada época medida, é determinada uma coordenada e
então é feita uma média podendo chegar a precisão de ±30cmentão é feita uma média podendo chegar a precisão de ±30cm
- Utilizando a Fase da Portadora, o tempo deve ser suficiente para resolver as Utilizando a Fase da Portadora, o tempo deve ser suficiente para resolver as
ambigüidades estatisticamente de forma confiável e desta forma pode chegar ambigüidades estatisticamente de forma confiável e desta forma pode chegar
a poucos milímetros de precisãoa poucos milímetros de precisão
Estático
MÉTODOS DE LEVANTAMENTOCinemático
Stop and Go – pós processado
Cinemático contínuo – pós processado
Correção em tempo real – código c/a (DGPS)
Correção em tempo real – fase da portadora (RTK)
Pós processamento
Tempo real
VantagensVantagens- Coleta de dados brutos (código e/ou - Coleta de dados brutos (código e/ou fase)fase)- Tratamento dos Dados (Ajustamento - Tratamento dos Dados (Ajustamento de Redes)de Redes)- Independe de comunicação entre - Independe de comunicação entre base e rover;base e rover;
DesvantagensDesvantagens- Tempo de processamento- Tempo de processamento- Falta de Controle dos Dados.- Falta de Controle dos Dados.VantagensVantagens
- Coleta de dados finais (N, E, H)- Coleta de dados finais (N, E, H)- Tempo de processamento- Tempo de processamento- Locação- Locação- Controle dos Dados em Campo;- Controle dos Dados em Campo;
DesvantagensDesvantagens- Impossibilidade de tratamento (ajustamento - Impossibilidade de tratamento (ajustamento de redes)de redes)- Custo alto.- Custo alto.
GNSS – CADASTRO TERRITORIAL – MAPEAMENTO
Perguntas importantes:Qual a finalidade do levantamento?
Qual a escala do mapa?
Qual a precisão do levantamento?
Com base nas respostas o
equipamento e método serão
escolhidos e definidos
GNSS – CADASTRO TERRITORIAL PARCELAR
Imóvel
Edificação
Sistema viárioPasseio
30 m
R001
R002 R003V1
V2
V3V4
Rio
Linha de APP
V7
V5
V6
1
2
QUAL A PRECISÃO DO LEVANTAMENTO ?????QUE ESCALA SE UTILIZA NO CADASTRO???
GNSS – MAPEAMENTO
Escalas pequenasPadrão de Exatidão Cartográfica - PECPEC Classe A - 0,5 mm X Escala do mapa0,0005 m X Escala do mapa
Ex 01Para carta topográfica de Florianópolis0,0005m X 50.000 = 25 m
Ex 0215 m GPS de navegação???0,0005m X E = 15mE=15m/0,0005m = 30.000
Ex 03GPS comprecisão de 3 metros0,0005m X E = 3mE = 3m/0,0005m = 6.000
EQUIPAMENTOS
TAREFAS DE CAMPO1ª AulaMétodo estático – implantação de pontos de uma rede geodésica.Método cinemático – mapeamento de feições.GPS de navegação.Croqui e informações dos pontos.
2ª AulaProcessamento do estático e do cinemático.Levantamento utilizando o RTK.Descarregar dados RTK.
Tarefa dos alunosApresentar o croqui e as coordenadas GPS discutindo as diferenças entre os levantamentos
Tarefa do professorPassar as coordenadas para os alunos