GPS

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• GPS
• Conceitos Básicos

Universidade Federal de Viçosa Departamento de
Engenharia Agrícola Grupo de Agricultura de
Precisão
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O que é GPS

• Sistema de Posicionamento Global.
• ControladorDepartamento de defesa EUA.
• Originalmente militar, disponibilizado para uso
  civil na década de 90.
• Baseado em Satélites.
• Latitude/Longitude/Altitude/Hora
• GLONASS - sistema russo, equivalente ao GPS
  (menor número de satélites, mais voltado para a
  parte oriental do globo).

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Funcionamento do Sistema

• 24 satélites, órbitas em torno de 20.000 km.
• Pelo menos 4 satélites disponíveis 24 h por dia
  em qualquer ponto da superfície terrestre.

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Funcionamento do Sistema

• Satélites com órbitas conhecidas.
• Posição calculada pelo tempo entre a saída do
  sinal do satélite e a chegada no receptor.
• Distância velocidade x tempo.
• Velocidade aproximadamente igual à velocidade da
  luz (3x108 m/s).

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Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição
Com 1 satélite
Estamos em algum ponto sobre a esfera
20.000 km
4 incógnitas Latitude Longitude Altitude Hora
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Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição
Com 2 satélites

Interseção circunferência
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Funcionamento do Sistema Cálculo da Posição
Com 3 satélites
A interseção de três esferas são só dois pontos
Um quarto satélite permite resolver o problema do
relógio - é o que ocorre na prática.
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Coordenadas Geográficas

• Latitude ângulo entre um paralelo e o equador,
  varia de -90º (S) a 90º (N).
• Longitude ângulo entre o meridiano de Greenwich
  e outro meridiano, varia de -180º (W) a 180º
  (E).

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Coordenadas UTM

• Divisão globo em 60 zonas, a cada 6º longitude

• Unidade metros
• Meridiano Central 500.000 m. E
• Equador 0 m. N (hemisfério Norte)
  10.000.000 m. N (hemisfério Sul)

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Datum

• Parâmetros e pontos de controle utilizados para
  definir a forma tridimensional da terra.
• WGS 84 - Datum global, utilizado pelo GPS.
• SAD 69 - Datum utilizado para o Brasil.

ElipsóideModelo matemático que define a
superfície da terra, sendo que cada região possui
um melhor ajustado.
Geióde Superfície de mesmo potencial
gravitacional (equipotencial) melhor adaptada ao
nível médio dos mares.
Geóide
Elipsóide
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SAD-69 x WGS-84

• Coordenada UTM do marco DEA

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O Sinal GPS
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O Sinal GPS

• O satélite GPS gera duas freqüências portadoras
  L1 e L2
• A freqüência L1 traz embutido o código CA,
  disponível para uso civil.
• A freqüência L2 traz o código P - uso militar.
• Quase todos os receptores GPS utilizam
  exclusivamente o código CA e a portadora L1.

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Medição do Tempo
Usa o mesmo código no satélite e no receptor,
gerando o mesmo código ao mesmo tempo Quando o
código chega do satélite se conhece quanto tempo
atrás o receptor gerou o mesmo código.
Tempo medido pela diferença entre as mesmas
partes do código
do satélite
do receptor
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Quem usa código C/A ?
Navegação SIG Levantamentos Topografia Aplicações
com precisão entre lt 1 e 5 metros
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SEGMENTOS GPS
Segmento Espacial
Estações de Monitoramento
Segmento do Usuário
Colorado Springs
Segmento de Controle
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Segmento Espacial
24/25 satélites na constelação final 6 planos com
inclinação 55 em cada plano 4 satélites Órbita
muito alta 20.183 km período aprox. 12
horas precisão grande autonomia cobertura global
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Tipos GPS
Navegação - erros em torno de 20m.
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Tipos GPS
Topográficos - erros abaixo de 1m.
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Tipos GPS
Geodésicos - erros abaixo de 1 cm.
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Tipos receptores GPS

• Os receptores mais exatos (geodésicos) analisam
  o código P e a portadora (onda) L1 e L2.
• Todos os receptores para exatidão em torno de 20m
  necessitam de correção diferencial.

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Correção Diferencial

• Utilização de dois receptores funcionando
  simultaneamente, sendo que um permanece fixo
  (BASE) e outro é o móvel.
• A base deve estar instalada em ponto de
  coordenada conhecida.
• Princípio como estão rastreando os mesmos
  satélites, no mesmo instante, o erro que for
  obtido na base será o mesmo para o móvel,
  permitindo ao software corrigir essa posição.

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Correção Diferencial

• Correção pós-processada
• A base e o móvel gravam os dados, os dados são
  transferidos para o computador após o
  levantamento e processados.
• Correção em tempo real
• A base envia ao móvel o sinal de correção
  instantaneamente, via link de rádio.
• Correção por satélite os dados de correção são
  enviados para o móvel utilizando-se satélites -
  muito utilizado em agricultura de precisão.

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Diluição da Precisão

• Um indicador da estabilidade na posição
  resultante
• DOP depende da geometria da constelação
• Menor DOP --gt posição mais precisa
• Maior DOP --gt posição menos precisa
• HDOP DOP horizontal
• VDOP DOP vertical
• PDOP DOP da posição, refere-se à geometria
  instantânea dos satélites

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Vantagens do GPS

• Rapidez nos levantamentos
• Os pontos não precisam ser visíveis entre si
• Qualidade dos serviços e precisão
• Grande integração com SIG
• Baixo custo do levantamento
• Coordenadas e altitude reais
• Facilidade de operação
• Trabalho de dia ou à noite, em qualquer condição
  de tempo.

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Limitações do GPS

• Dificuldade para trabalho em áreas urbanas ou com
  obstruções físicas - multicaminhamento.

• Levantamento de pequenas áreas.
• Levantamentos altimétricos.

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Aplicações do GPS

• Navegação aérea, marítima e terrestre
• Levantamentos topográficos e geodésicos
• Mapeamento
• SIG
• Orientação de máquinas
• Monitoramento de veículos
• Agricultura de precisão
• etc....

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Agricultura de Precisão Mais Alimentos com Menor
Poluição do Meio Ambiente A Agricultura que
Precisamos
Varella, 2000
Grupo de Agricultura de Precisão UFV - DEA