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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOENGENHARIA CIVIL
GNSS
Setembro, 2017.
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GNSS
Sistemas Globais de Navegação por Satélite
Global Navigation Satellite Systems
- - GPS (Global Positioning System) - Sistema Norte Americano de Posicionamento
- - GLONASS (Global Navigation Satellite System) - Sistema Russo de Posicionamento- Galileo e EGNOS - Sistema da União Européia (UE) de Posicionamento
- - Compass ou Beidou 2 - Sistema chinês de posicionamento
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GPS (Global Positioning System)
Sistema em três partes: espacial, de controle e utilizador;
Espacial
Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).
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GPS (Global Positioning System)
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GPS (Global Positioning System)
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GPS (Global Positioning System)
O segmento espacial deste sistema utiliza 24 satélitesartificiais, divididos em 6 órbitas circulares e assim cada órbitaconta com 4 satélites.
É necessária a comunicação com 4 satélites para resolver asequações responsáveis por determinar a localização de umponto.
Estes satélites comunicam-se com o usuário através de sinais deradionavegação dividido em 3 ondas chamadas de portadoras.Todas as portadoras estão na banda de frequência detransmissão L (entre 1000 e 2000 MHz). (L1, L2, L5)
Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).
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GPS (Global Positioning System)
O segmento de controle, segundo (MONICO, 2008, p.51) tem como principais tarefas:
monitorar e controlar continuamente o sistema de satélites;
determinar o sistema de tempo GPS;
predizer as efemérides dos satélites, calcular as correções dos relógios dos satélites e;
atualizar periodicamente as mensagens de navegação de cada satélite.
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GPS (Global Positioning System)
O segmento de controle:
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GPS (Global Positioning System)
O segmento de usuários se refere diretamente aos receptoresGPS.
Diversos modelos de receptores no mercado, que variam deprecisão e, consequentemente, de custo.
Para levantamentos de precisão é recomendável o uso dereceptores de dupla banda (L1 e L2), enquanto quelevantamentos de média e baixa precisão podem ser realizadoscom receptores de banda única (L1).
O modelo da antena utilizada também influencia na precisão dacoleta.
Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).
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GPS (Global Positioning System)
Antena sobre tripéAntena sobre bastão Antena sobre pilar
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Métodos de Posicionamento
De acordo com Monico (2008) pode-se dividir os métodos deobtenção de coordenadas GNSS em três modelos:posicionamento absoluto, posicionamento relativo eposicionamento diferencial, este último exclusivo do sistemaGPS.
Tipo de processamento utilizado: Posicionamento em Tempo Real: as coordenadas são obtidas no
momento do posicionamento em campo. Neste método de posicionamentopodemos citar como exemplos os: sistemas de navegação automotivos,marítimos, aéreos, etc.
Posicionamento Pós-processado: os dados coletados são processadosapós a coleta em campo. Esse processamento poderá ser realizado emescritório, utilizando-se para isso apenas as informações das coordenadascoletadas. Temos como exemplo os levantamentos geodésicos de altaprecisão, controle de barragens, implantação de estações de referência, etc.
Figura 1 – Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).
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Métodos de Posicionamento
Posicionamento absoluto:
No posicionamento absoluto, também conhecido como métodode posicionamento por ponto, temos que a referência é ogeocentro e é necessário apenas um aparelho capaz de capturaras coordenadas dos sistemas GNSS.
Este método possui maior facilidade na obtenção decoordenadas, porém a qualidade do sinal é inferior aos outros.
Neste método não é necessário conhecer a localização denenhum outro objeto para obter a localização do objetodesejado.
Este método divide-se: Posicionamento absoluto estático: se refere à obtenção de coordenadas
de objetos em repouso
Posicionamento absoluto cinemático: se refere a obtenção decoordenadas de objetos em movimento.
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Métodos de Posicionamento
Posicionamento absoluto:
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Métodos de Posicionamento
Posicionamento relativo:
Segundo Monico (2008), no posicionamento relativo a posição deum ponto é determinada com relação à de outro(s). Para tanto, énecessária a instalação de um receptor em um ponto conhecido,com coordenadas precisas, enquanto outro receptor é instaladono ponto que se deseja conhecer. Estes dois receptores farão aleitura simultânea dos mesmos satélites e o receptor instalado noponto conhecido fará os ajustes para corrigir os ruídos do sinal etransmitirá essas correções para o receptor instalado no ponto aser conhecido.
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Métodos de Posicionamento
Posicionamento relativo:
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Métodos de Posicionamento
Posicionamento Diferencial:
O método DGPS (GPS Diferencial) funciona similarmente aométodo de posicionamento relativo. Um receptor GPS é instaladono ponto a ser conhecido, e outro receptor GPS é instalado emum ponto de coordenadas já conhecidas. Entretanto, oreferencial utilizado será diferente. No método DGPS, ogeocentro é o referencial adotado, ao contrário do métodorelativo, onde se utiliza o ponto georreferenciado já conhecido.
“[...] as estações não devem ultrapassar cerca de 200 km [...]”(MONICO, 2008, p. 310). Logo, centenas de estações teriam queser implantadas para atender aos mais diversos usuários.Buscando solucionar tal problema o WADGPS (Wide Area DGPS).
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Métodos de Posicionamento
Melhorias no Sinal:
RTK significa Real Time Kinematic, ou posicionamento cinemáticoem tempo real, e alia a tecnologia de navegação por satélites aum rádio-modem ou a um telefone GSM para obter correçõesinstantâneas. Algumas aplicações de engenharia exigem que oprocessamento e fornecimento das coordenadas sejam obtidosinstantaneamente, sem a necessidade de pós-processamento dosdados.
Uma estação de referência provê correções instantâneas paraestações móveis, o que faz com que a precisão obtida chegue aonível centimétrico.
A Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais doIncra (Lei 10.267 de 2001), prevê o uso de equipamentos GPSRTK para levantamentos precisos de imóveis.
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Métodos de Posicionamento
Melhorias no Sinal:
WAAS – Wide Area Augmertation System: É um sistema deestações terrestres e satélites para GPS que melhoram a precisãode monitoramento do sistema de navegação GPS para cerca de3,3 metros. Implantado em 2003, o WAAS dispõe de um grupode 25 estações de referência e dois satélites que cobrem aAmérica do Norte.
CDGPS – Canadian Differential GPS: Similar ao sistemaWAAS e que cobre o Canadá, Estados Unidos e México, possui 30estações em terra e um satélite que aumenta a precisão do GPSpara menos de 3 metros, porem só é utilizado para navegaçãoterrestre e foi implantado em 1998. Para receber as informaçõesCDGPS é necessário possuir um receptor habitado.
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Métodos de Posicionamento
Melhorias no Sinal:
EGNOS (European Geostationary Navigation OverlayService ) : Um sistema europeu de 34 estações terrestres e trêssatélites que cobrem toda a Europa com uma precisão deaproximadamente 5 metros e foi implantado em 2004. Servirapara atender o sistema ‘Galileo’ e para receber seus dados oreceptor tem que ser homologado ao sistema.
MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System): Umsistema japonês de estações terrestres e satélites que melhorama precisão de monitoramento do sistema de navegação GPS parabaixo de aproximadamente seis metros. Lançado em 2007, MSASdeverá abranger outras partes da Ásia, como a Austrália e NovaZelândia. As estações terrestres MSAS e os registrosdos satélites de navegação só podem ser recebidos porreceptores habilitados.
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Erro de Coordenadas:
Erro comum: "precisão" para indicar precisão e exatidão.
Precisão refere-se à semelhança de medições (ou de resultados)individuais entre si.
Exatidão, esta também chamada de Acurácia (em inglês,"accuracy"), refere-se à proximidade de uma medição (ou de umresultado) ao valor real.
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Índices Geométricos de Precisão
O indicador geralmente utilizado na preparação de umacampanha é o DOP (Dilution Of Precision) . Quanto maior é oDOP menor será a precisão.
Quanto maior o número de satélites observadossimultaneamente, menor é o DOP.
Satélites distribuídos numa vasta zona do céu indicam um bom DOP
Satélites juntos numa zona do céu indicam um mau DOP
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Índices Geométricos de Precisão
O efeito da geometria dos satélites na propagação do erro da distância às coordenadas, é expresso pelo índice de degradação de precisão (DOP – Dilution Of Precision).
VDOP – precisão da posição vertical
HDOP - precisão da posição horizontal
PDOP - precisão da posição tridimensional
GDOP - posição tridimensional e tempo
Índices de precisão relativos à configuração geométrica dos satélites
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Recomendações:
http://www.youtube.com/user/LeicaGeosystemsCH
http://www.youtube.com/user/TrimbleConstruction
http://www.gps.gov/
http://www.esa.int/esaNA/galileo.html
http://www.insidegnss.com/glonass