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SISTEMA NAVSTAR-GPS

SISTEMA NAVSTAR-GPS. Do ponto de vista geomtrico seriam necessrias apenas trs distncias. A quarta medida necessria devido ao no sincronismo entre os relgios satlite e receptorTipos de servio GPSSPS Standard Positioning ServicePPS Precise Positioning ServiceSPS servio de posic

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SISTEMA NAVSTAR-GPS

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Presentation Transcript


    1. SISTEMA NAVSTAR-GPS Navigation Satellite with Time and Ranging Sistema de radionavegao DoD (EUA) Projetos originais: Timation e System 621B Sistema de abrangncia global Concepo: qquer usurio sobre a ST tenha sua disposio, no mnimo, 04 satlites O GPS pode ser utilizado sob quaisquer condies climticas Princpio bsico: consiste na medida de distncias entre usurio e 4 satlites

    2. SISTEMA NAVSTAR-GPS Do ponto de vista geomtrico seriam necessrias apenas trs distncias. A quarta medida necessria devido ao no sincronismo entre os relgios satlite e receptor Tipos de servio GPS SPS Standard Positioning Service PPS Precise Positioning Service SPS servio de posicionamento e tempo disponvel a todos os usurios do Globo PPS idem, porm s para militares e pessoas autorizadas

    3. SISTEMA NAVSTAR-GPS Preciso SPS 10 a 15 m; PPS 1 a 2 m Segmentos do Sistema NAVSTAR-GPS A - Segmento espacial 24 satlites; 6 planos orbitais; altitude de 20200 km Sinais GPS: 2 ondas portadoras L1 e L2 L1 = 1575,42MHz (154 x fo); l1=19cm L2 = 1227,60MHz (120 x fo); l2=24cm fo = frequncia fundamental fo = 10,23MHz L1 e L2 so geradas simultaneamente; permitem ao usurio corrigir efeitos da refrao ionosfrica

    4. SISTEMA NAVSTAR-GPS Os cdigos C/A (Coarse Acquisition) e P (Precise ou Protected) so modulados em fase sobre as duas portadoras. Esta tcnica permite determinar distncias a partir da medida do tempo de propagao do sinal C/A tem ? = 300m; P tem ? = 30m; ambos so modulados sobre a portadora L1, enquanto a portadora L2 carrega apenas o cdigo P A limitao no nvel de acuracidade estabelecido pelo DoD era garantida pelo AS (Anti-Spoofing) e SA (Selective Availability) AS - processo de criptografia do cdigo P P(Y) SA manipulao das mensagens de navegao e da frequncia dos relgios dos satlites

    5. SISTEMA NAVSTAR-GPS H trs tipos de sinais envolvidos no GPS: as portadoras (L1 e L2), os cdigos (C/A e P(Y)) e os dados (navegao, relgio, etc). Essa estrutura permite no s medir a fase da portadora e sua variao, mas tambm o tempo de propagao do sinal O sinal L1 tem a seguinte estrutura: SL1(t) = AP Pi(t) Di(t) cos(?1t + ?n,L1,i) + Ac Ci(t) sen(?1t + ?n,L1,i) O sinal L2 tem a seguinte estrutura: SL2(t) = BP Pi(t) Wi(t) Di(t) cos(?2t + ?n,L2,i) onde: AP e AC so as amplitudes dos cdigos P e A/C Pi(t) e Ci(t) so as sequncias dos cdigos P e A/C ?1 e ?2 so as frequncias das portadoras L1 e L2 ?n,L1,i e ?n,L2,i so os rudos de fase das portadoras Di(t) o fluxo de dados Wi(t) a criptografia sobre o cdigo P(Y) Yi(t)=Pi(t)Wi(t) A poca t dos cdigos, dados e portadoras sincronizada

    6. SISTEMA NAVSTAR-GPS B Segmento de controle composto por 5 estaes monitoras: Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, Colorado Springs. Kw, DG e AI possuem antenas para a transmisso dos dados aos satlites; CS a MCS Master Control Station. Estas 5 estaes juntamente com outras 7 estaes terrestres do NIMA (National Imagery and Mapping Agency) compem as estaes monitoras GPS do DoD. Cada estao monitora equipada com oscilador externo de alta preciso e receptores de dupla frequncia. Todos os satlites visveis so rastreados e os dados so transmitidos estao MCS.

    7. SISTEMA NAVSTAR-GPS Na estao MCS os dados so processados e as rbitas dos satlites so calculadas, as quais so transmitidas juntamente com as correes dos relgios dos satlites visando atualizar periodicamente as mensagens de navegao A informao atualizada enviada aos satlites a partir das antenas terrestres As coordenadas das estaes so vinculadas ao WGS World Geodetic System. Inicialmente ao WGS-72, depois ao WGS-84. Este ltimo passou por duas atualizaes, culminando com as realizaes WGS-84(G730) com preciso decimtrica e WGS-84(G873) com preciso em torno de 5cm

    8. SISTEMA NAVSTAR-GPS O IGS (International GPS Service for Geodynamics) produz efemrides com preciso de poucos centmetros para cada coordenada dos satlites. Isto permite atender a maioria das aplicaes que exigem alta preciso (Geodinmica). O IGS fornece efemrides precisas, preditas (1 metro) e rpidas (0,5 m). C Segmento de usurios: constitudo pelos receptores GPS, os quais devem ser apropriados para o fim a que se destinam: navegao, geodsia, outras aplicaes.

    9. SISTEMA NAVSTAR-GPS 1. Trabalho: Pesquise em livros, revistas, internet, monografias, etc e responda: a) Descreva em detalhes os procedimentos AS e AS implantados pelo DoD b) Apresente uma descrio bsica de um receptor GPS c) Mostre em detalhes a estrutura da mensagem de navegao dos satlites GPS d) Apresente uma verso da constelao atual de satlites GPS informando o tipo de oscilador usado em cada satlite f) Faa uma exposio acerca do sistema de tempo GPS

    10. SISTEMA NAVSTAR-GPS Sistema de tempo GPS Em essncia, o GPS mede o intervalo de tempo de propagao do sinal. Assim, fundamental a definio precisa de tempo, envolvendo poca e intervalo. Tempo atmico registrar o instante da gerao dos sinais e realizao das observaes. uma escala de tempo uniforme. Tempo dinmico para expressar as equaes do movimento dos satlites. Est associado ao tempo atmico internacional TAI e uma escala de tempo contnua; expresso: TDT = TAI + 32,184s

    11. SISTEMA NAVSTAR-GPS Definio do segundo 13. Conferncia do CGPM 1967: a durao de 9.192.631.770 perodos da radiao correspondente transio entre os dois nveis hiperfinos do estado fundamental do Csio 133 (Paris). Origem do TAI: 1. de janeiro de 1958; como uma escala contnua de tempo, no se mantm sincronizada com o dia solar, pois a velocidade de rotao da Terra diminui, em mdia, 1 segundo por ano. O problema solucionado com a introduo do UTC, o qual incrementado periodicamente com a introduo de segundos intercalados.

    12. SISTEMA NAVSTAR-GPS Os sinais de tempo transmitidos pelos satlites GPS so sincronizados com o relgio atmico da estao de controle. No dia 06 de janeiro de 1980, a 0h, o tempo GPS foi estabelecido como igual ao UTC. Mas, o tempo GPS no incrementado pelos segundos intercalados do UTC. Portanto, h uma diferena entre o tempo GPS e o TAI. Para descrever a equao do movimento de um satlite prximo a Terra, suficiente utilizar o TDT, o qual mantm uma escala de tempo uniforme para movimento no campo gravitacional da Terra. O TDT apresenta, por definio, frequncia igual de um relgio atmico sobre a superfcie da Terra. Em 1991 a IAU adotou o TT coordenado em substituio ao TDT.

    13. SISTEMA NAVSTAR-GPS Antes do advento do tempo atmico o sistema de tempo era baseado no movimento de rotao da Terra, sob a denominao de tempo universal (TU) ou sideral. Ainda hoje necessrio manter estas terminologias, pois a ligao primria entre o CCRF e o CTRF realizada em funo do GST. Alm disso AS VARIAES DA ROTAO DA TERRA SO EXPRESSAS COMO DIFERENAS ENTRE O TEMPO UNIVERSAL E O TEMPO ATMICO.

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