GNSS - Trabalho

8/16/2019 GNSS - Trabalho

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SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA - SOCIESC

JAKELINE ALVES LISBÔA

GNSS - GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS

SISTEMA GLOBAL DE NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE

JOINVILLE

2016


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INTRODUÇÃO

Um Sistema Global de Navegação por Satélite é uma constelação desatélites que transmite faixas de sinais utilizados para o posicionamento elocalização em qualquer parte do balão terrestre, já seja em terra, mar ou ar.Estes permitem determinar as coordenadas geográficas e a altitude de umponto dado como resultado da recepção de sinais provenientes deconstelações de satélites artificiais da Terra para fins de navegação,transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, e outras atividades.

O GNSS é um sistema mundial de determinação da posição e a hora, queinclui constelações principais de satélites, receptores de aeronave,supervisión de integridade do sistema, e sistemas de aumento que melhorama actuação das constelações centrais. Atualmente, o Sistema dePosicionamento Global (GPS) dos Estados Unidos da América e oSistemaOrbital Mundial de Navegação por Satélite (GLONASS) da FederaçãoRussa são os únicos que fazem parte do conceito GNSS.Hoje em dia vários países tentam desenvolver sistemas próprios; tal é o casoda China, Japão, Índia, França ou Europa.

O sistema também possui algumas interferências. Veremos um pouco decada coisa.

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HISTÓRIA DO GNSS

Loran e Omega foram um dos precursores do sistemas de navegação por satélite foram os sistemas terrestres, utilizaram os radiotransmisores debaixa frequência terrestres em vez dos satélites. Estes sistemas difundiam umpulso de rádio desde uma localização "mestre" conhecida, seguido por pulsosrepetidos desde um número de estações "escravas". O atraso entre arecepção e o envio do sinal nas estações auxiliares era controlado, permitindoaos receptores comparar o atraso entre a recepção e o atraso entre enviados. Através deste método pode-se conhecer a distância à cada uma das estações

auxiliares. A origem da navegação por satélite foi militar . A navegação por satélite

permite atingir uma precisão que não se tinha conseguido até este momento,nos objetivos das armas, aumentando sua efetividade, e reduzindo danos nãodesejados mediante armamento que se vale do sinal dos GNSS que simproduziam as armas convencionais. A navegação por satélite também permiteque as tropas sejam dirigidas e se localizem facilmente.

Em soma, pode-se considerar um factor multiplicador da força.Particularmente, a capacidade de reduzir mortes involuntarias tem vantagensparticulares nas guerras mantidas pelasdemocracias, onde a opiniãopública tem uma grande influência na guerra. Por esta razão, um sistema denavegação por satélite é um factor essencial para qualquer potência militar.

PRIMEIRO SISTEMA DE NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE

O primeiro sistema de navegação por satélite foi o Transit, um sistema

despregado peloexército dos Estados Unidos nos anos 1960. Transitbaseava-se no efeito Doppler .

Os satélites viajam em trajectórias conhecidas e difundem seus sinais emuma frequência conhecida. A frequência recebida diferencia-se levemente dafrequência difundida devido ao movimento do satélite com respeito aoreceptor. Monitorizando esta mudança de frequência a intervalos curtos, oreceptor pode determinar sua localização a um lado ou ao outro do satélite; acombinação de várias destas medidas, unida a um conhecimento exactoda órbita do satélite podem fixar uma posição concreta.

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CARACTERISTICAS

A rádio navegação por satélite baseia-se no cálculo de uma posição sobre asuperfície terrestre medindo as distâncias de um mínimo de três satélites de

posição conhecida. Um quarto satélite contribuirá, ademais, a altitude. Aprecisão das medidas de distância determina a exactidão da localização final.Na prática, um receptor capta os sinais de sincronização emitida pelossatélites que contém a posição do satélite e o tempo exacto em que esta foitransmitida. A posição do satélite transmite-se em uma mensagem de dadosque se sobrepõe em um código que serve como referência da sincronização.

O satélite utiliza um relógio atómico para estar sincronizado com todos ossatélites na constelação. O receptor compara o tempo da difusão, que estácodificada na transmissão, com o tempo da recepção, medida por um relógiointerno, de forma que se mede o "tempo de voo" do sinal desde o satélite.

Estes cronómetros constituem um elemento tecnológico fundamental abordo dos satélites que conformam as constelações GNSS e podem contribuir a definir padrões de tempo internacionais. A sincronização melhorar-se-á coma inclusão do sinal emitido por um quarto satélite. No desenho da constelaçãode satélites presta-se atenção especial à selecção do número destes e a suasórbitas, para que sempre estejam visíveis em quantidade suficiente desdequalquer lugar do mundo e assim assegurar a disponibilidade de sinal e aprecisão.

A cada medida da distância coloca ao receptor em uma casca esférica derádio a distância medida. Tomando várias medidas e depois procurando oponto onde se cortam, se obtém a posição. No entanto, no caso de umreceptor móvel que se desloca rapidamente, a posição do sinal se moveenquanto os sinais de vários satélites são recebidas. Ademais, os sinais derádio retardam-se levemente quando passam através da ionosfera. O cálculobásico tenta encontrar a linha tangente mais curta a quatro cascas esféricascentradas em quatro satélites.

Os receptores de navegação por satélite reduzem os erros usandocombinações de sinais de múltiplos satélites e correlações múltiplas,utilizando então técnicas como filtros de Kalman para combinar os dados

parciais, afectados por ruído e em constante mudança, em uma sozinhaestimativa de posição, tempo, e velocidade.

NA NAVEGAÇÃO AÉREA

A navegação aérea utiliza, dentro do conceito de Sistemas Globais deNavegação por Satélites implementado pela Organização de Aviação CivilInternacional. Os estados que autorizam operações GNSS são osresponsáveis por determinar se o mesmo satisfaz os requisitos de atuação

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requeridos para esta atividade (de acordo ao especificado pela OACI)no espaço aéreo de sua concorrência e de notificar aos utentes quando ditaatuação não cumpre com estes.

Em síntese, o GNSS é um termo geral que compreende a todos os

sistemas de navegação por satélites, os que já têm sido implementados(GPS, GLONASS) e os que estão em desenvolvimento (Galileo), propondo autilização de satélites como suporte à navegação, oferecendo localizaçãoprecisa das aeronaves e cobertura em todo o balão terrestre. Está aimplantar-se o GNSS de uma maneira evolutiva à medida que estejapreparado para acolher o grande volume do trafico aéreo civil existente naactualidade, e possa responder às necessidades de segurança que requer osector, um dos mais exigentes do mundo.

Quando o sistema GNSS esteja completamente desenvolvido, se prevêque possa ser utilizado sem requerer ajuda de qualquer outro sistema de

navegação convencional, desde a descolagem até completar uma aterragemde precisão, isto é, em todas as fases de voo.

TIPOS DE GNSS

NAVSTAR - GPS

O NAVSTAR-GPS (NAVigation System and Ranging - Global PositionSystem), conhecido simplesmente como GPS, é um sistema de radionavegação baseado em satélites que utiliza medidas de distância precisas desatélites GPS para determinar a posição (o GPS possui um erro nominal nocálculo da posição de aproximadamente 15 m) e a hora em qualquer parte domundo. O sistema é operado para o Governo dos Estados Unidos por seu Departamento de Defesa e é o único sistema de navegação por satélitecompletamente operativo a data atual.

O sistema está formado por uma constelação de 24 a 27 satélites que semovem em órbita a 20.000 km aproximadamente, ao redor de seis planos

com uma inclinação de 55 graus. O número exato de satélites varia em funçãodos satélites que se retiram quando tem decorrido sua vida útil.

GLONASS

O Sistema Mundial de Navegação por Satélites (GLONASS) proporcionadeterminações tridimensionais de posição e velocidade baseadas nasmedidas do tempo de trânsito e de desvio Doppler dos sinais de rádio

frequência (RF) transmitidas pelos satélites GLONASS. O sistema é operadopelo Ministério de Defesa da Federação Russa e tem sido utilizado como

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reserva por alguns receptores comerciais de GPS.Depois da desmembração da União Soviética e devido à falta de recursos,

o sistema perdeu operatividade ao não se substituir os satélites. Na atualidadeo governo russo espera que a constelação GLONASS volte a estar operativa

completamente dantes de 2010.GALILEO

Galileo é a iniciativa da União Européia e a Agência Espacial Européia,que lembraram desenvolver um sistema de radionavegación por satélite deúltima geração e de alcance mundial próprio, que brindasse um serviço delocalização no espaço preciso e garantido, baixo controle civil.

Galileo compreende uma constelação de 30 satélites divididos em trêsórbitas circulares, a uma altitude de aproximadamente 24.000 Km, que

cobrem toda a superfície do planeta. Estes estarão apoiados por uma redemundial de estações terrestres. O primeiro satélite foi lançado o 28 dedezembro de 2005 e espera-se que o sistema esteja completamenteoperativo a partir de 2010 (dois anos mais tarde do inicialmente previsto).Galileo será compatível com a próxima geração de NAVSTAR-GPS queestará operativa dantes do 2012. Os receptores poderão combinar os sinaisde 30 satélites de Galileo e 28 do GPS, aumentando a precisão das medidas.

BEIDOU

Beidou é o nome do GNSS desenvolvido por China para seu própriosistema de navegação. Atualmente está em fase de projeto.

TIPOS DE INTERFERÊNCIAS

INTERFERENCIA INVOLUNTARIA

A probabilidade e consequências operacionais desta interferência variamcom o médio. Não se considera uma ameaça importante sempre que osestados exerçam o controle e proteção adequados do espectoelectromagnético, tanto para as atribuições de frequências existentes comonovas. Ademais, a introdução de novos sinais GNSS em novas frequênciasassegurará que a interferência não intencional não provoque a perdacompleta do serviço , ainda que experimente verdadeiro deterioro em seurendimento.

Determinou-se que a maior parte dos casos de interferência de GNSS

notificados prove dos sistemas da bordo e a experiência com a instalação doGNSS tem permitido identificar várias fontes de interferência

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involuntaria.Os dispositivos electrónicos portáteis também podem causar interferência ao GNSS e a outros sistemas de navegação.

As fontes terrestres de interferência incluem atualmente as comunicaçõesmóveis e fixas, enlaces de rádio ponto a ponto na banda de frequências

GNSS, harmônicas de estações de televisão, certos sistemas de radar,sistemas de comunicações móveis por satélite e sistemas militares. Ascidades grandes com fontes consideráveis de interferência deradiofrequências (RF), os lugares industriais, etc., são mais propensos àinterferência involuntaria que as regiões remotas;. A probabilidade dessainterferência depende da regulamentação estatal do especto, daadministração de frequências e de seu cumprimento na cada estado ouregião.

INTERFERÊNCIA INTENCIONAL

Devido a sua pouca potência, os sinais dos GNSS podem bloquear-se comtransmissores de baixa potência. Ainda que não se registaram casos debloqueio intencional dirigido a aeronaves civis, por exemplo, a possibilidadede obstrução intencional do sinal deve se considerar e se avaliar como umaameaça. Se o impacto é mínimo, ameaça-a potencial é baixa pois não hámotivação para interferir. A magnitude do impacto potencial pode aumentar conforme o GNSS tenha mais aplicações e dependa-se mais deste sistema.

A interferência por simulação de sinais é a corrupção intencional de sinaisde navegação para que a aeronave se desvie e siga uma trajectória de voofalsa. A simulação de sinais de GNSS por satélite é tecnologicamente bemmais complexa que a simulação de radiodifusão a navegação convencionaisbaseadas em terra. A simulação de radiodifusão e dados GBAS é tão difícilcomo a simulação de radio de aterragem convencionais. Ainda que a interferência por simulação de sinais teoricamente pode induzir auma aeronave determinada a erros de navegação, é muito provável que sedetecte com procedimentos normais. Os sistemas de advertência de

proximidade do terreno (GPWS) e anticolisão da bordo dão proteção adicionalcontra colisões com o terreno e com outras aeronaves.

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CONCLUSÃO

O Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) Sistemas denavegação por satélite são sistemas capazes de estabelecer oposicionamento geoespacial de um objeto na superfície da Terra através douso de satélites artificiais que orbitam ao redor do planeta.

Hoje podemos destacar que o GPS é o melhor sistema de navegação por satélites em funcionamento, mas isso devido aos anos como única soluçãoexistente, e principalmente ao fato de os demais sistemas ainda nãofuncionarem independentemente, ou ainda não foram implementadoscompletamente.

Dentro de poucos anos é provável que o GPS já não seja mais umaunanimidade, pois os novos sistemas têm muito mais recursos a oferecer,

como por exemplo, a possibilidade de fazer pedidos de ajuda em caso deemergência, além da maior precisão de localização disponível ao usuário civil.

Essa concorrência entre as nações para oferecerem mais opções para aspessoas quanto a navegação geoespacial somente tem a contribuir para aevolução dos sistemas e por fim na hegemonia de tecnologia dos EstadosUnidos.


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REFERÊNCIAS

Doc. 9849 OACI ”Manual sobre o Sistema Mundial de Navegação por Satélites (GNSS)”. Primeira Edição 2005.

Evolution of The Global Navigation Satellite System (GNSS)”. C. G.Hegarty e E. Chatre. Em “Proceedings of the IEEE, Vol. 96, Nº 12,Dec.2008”, pp. 1902ss

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