View
111
Download
4
Category
Tags:
Preview:
Citation preview
Os Sistemas de Posicionamento por Satélites
NAVSTAR-GPS
Limitação da acurácia
Escrever na lousa
• Limitação da acurácia do sistema GPS– SA – “Disponibilidade Seletiva”– AS – “Anti-fraude”
• SA (Selective Availabity)– Durante a fase de implementação do sistema esperava-
se:• Pseudodistâncias a partir do código C/A na ordem de 400 m
– Testes realizados mostraram acurácia em torno de 20 a 40 m
– Com essa inesperada situação, o SA foi incorporado nos satélites do Bloco II e posteriores
– Tratava-se de um programa que não fazia parte do planejamento inicial do GPS
NAVSTAR-GPS
Lousa
• SA (Selective Availabity)– Dois efeitos fazem parte– Técnica ε - Manipulação das efemérides transmitidas » Provocava erros nas posições dos usuários, mas
variam lentamente com o tempo– Técnica δ - Desestabilização sistemática do oscilador do
satélite» resultava em alterações muito rápidas nas medidas
de pseudodistâncias, introduzindo erros nelas e, por consequência, nas posições obtidas (mais efetiva)
• SA (Selective Availabity)– Redução proposital da qualidade do
posicionamento• Para usuários não autorizados (SPS)• Horizontal = 100 m; Vertical = 156 m; Tempo = 340 ns;
Nível de confiança de 95%
NAVSTAR-GPS
• SA (Selective Availabity)– Implementada apenas a partir dos satélites do
Bloco II, com início em mar-90– Vários testes foram conduzidos para avaliar seus
efeitos nos usuários civis• Verificou-se que há um aumento no ruído do código e
da onda portadora
NAVSTAR-GPS
NAVSTAR-GPS
Explanar
• O efeito é praticamente eliminado no posicionamento relativo, pelo fato de este não depender da geometria dos satélites
• Para navegação, o uso do DGPS praticamente elimina os efeitos da Disponibilidade Seletiva
Explanar e Lousa
• 1 maio 2000, o governo americano anunciou a desativação do SA, que melhorou a precisão pelo SPS, em torno de 10 vezes
• (Lousa) Ao mesmo tempo anunciava-se que já se dispunha de tecnologia para implementar a SD (Selective Denial – Proibição Seletiva) em uma base regional
NAVSTAR-GPS
• AS (Anti-Spoofing)– Não permissão de acesso ao código P– Evitar qualquer tipo de fraude contra ele, gerando
códigos P falsos– Combinação dos códigos P e W– W – gerado numa razão de 50 bps– P – gerado numa razão de 10,23 x 106 bps
NAVSTAR-GPS
Sistema de tempo GPS
• Sistema de tempo GPS– Mede essencialmente o intervalo de tempo da
propagação do sinal– Importante uma definição precisa de tempo
envolvendo• Instante• Época• Intervalo
NAVSTAR-GPS
• Sistema de tempo GPS– Instante – representa quando determinado evento
ocorreu– Época – é o instante de ocorrência de um evento
tomado como origem da contagem do tempo– Intervalo – é o tempo decorrido entre dois instantes
Medidos em unidades de determinada escala de tempo
Lousa
• Algumas definições importantes– TU (Tempo Universal)
• Baseado no dia solar
– TAI (Tempo atômico Internacional)• Baseado em relógios atômicos mantidos por várias
instituições• Não se mantém sincronizado com o TU, pois a rotação da
Terra não é uniforme
– UTC (Tempo Universal Coordenado)• Segue o TAI, mas é periodicamente incrementado por
saltos de segundos
Lousa
• Sistema de tempo GPS– Basicamente dois sistemas são usados• Tempo atômico – registrar o instante da geração dos
sinais e a realização das observações• Tempo dinâmico – Para expressar a equação do
movimento dos satélites
NAVSTAR-GPS
• Tempo atômico– É uma escala de tempo uniforme– Mantido por relógios atômicos (não são mantidos
por energia atômica)– TAI (Tempo atômico Internacional)• Escala de tempo fundamental
NAVSTAR-GPS
• Tempo dinâmico– Usado como o argumento das efemérides
astronômicas– Derivado dos movimentos planetários no sistema
solar e sua duração é baseada nos movimentos orbitais da Terra, da Lua e dos planetas
NAVSTAR-GPS
• Tempo GPS– Os sinais de tempo transmitidos pelos satélites
GPS estão sincronizados com os relógios atômicos da estação de controle
NAVSTAR-GPS
• Tempo GPS– Iniciou-se em• 6 janeiro de 1980, às 00h UTC (ciclo 0)
– Reiniciou• 22 agosto de 1999 às 00h UTC (ciclo 1)
– Representado• Ciclos = 1• Número da semana GPS = 0599 (varia de 0 a 1.023)• Segundos da semana = 0 a 604.800
Lousa
• Tempo GPS
NAVSTAR-GPS
• Os sinais transmitidos pelos satélites são sincronizados com o relógio atômico da Estação de Controle Central
NAVSTAR-GPS
GLONASS
GLONASS
• Antiga União Soviética está desenvolvendo desde 1970 o GLONASS– Bastante similar ao GPS nos códigos PRN• C/A = 0,511 MHz• P = 5,11 MHz
– Portadoras• L1 (C/A e P)• L2 (P)
GLONASS
• Segmento ESPACIAL– Constelação de 24 satélites ativos e três reservas– Três planos orbitais separados 120º e inclinação
de 64,8º, cada um com 8 satélites igualmente espaçados
– Período orbital 11h15min– Altitude dos satélites é da ordem de 19.100 km
GLONASS
• Segmento ESPACIAL– Os códigos PRN são os mesmos para todos os
satélites– Identificação dos satélites se dá pela frequência
do sinal (FDMA – Múltiplo Acesso pela Divisão da Frequência)
GLONASS
• Segmento ESPACIAL– Como as frequência do GPS e GLONASS são
relativamente próximas• Torna possível usar uma antena combinada e um
amplificador comum• Facilita o desenvolvimento de equipamentos que
rastreiam ambos os sistemas
– O PROCESSAMENTO DO SINAL É DIFERENTE
GLONASS
• Segmento ESPACIAL– Interferências • Observações de radioastronomia• Satélites de comunicação
– Provocaram realocação das frequências• L1 = 1.598,625 a 1.604,25 MHz• L2 = 1.242,9375 a 1.247,75 MHz
GLONASS
• Seguimento ESPACIAL– Mensagens• São moduladas na portadora em uma taxa de 50 bps• Contêm informações
– Órbitas (efemérides)– Almanaque– Status dos satélites
GLONASS
• Segmento ESPACIAL• Efemérides– Atualizadas a cada 30 min– Contêm• Posições e velocidade dos satélites• Acelerações para a época de referência
GLONASS
• Segmento ESPACIAL– GLONASS-M (modificado) – desenvolvida para
substituir os satélites antigos• Vida útil de 7 anos• Melhor estabilidade dos relógios• Comunicação entre os satélites• Operação autônoma
Lousa
• Segmento CONTROLE– Responsável por• Predizer a órbita dos satélites• Transferir as efemérides, as correções dos relógios e os
almanaques de cada um dos satélites• Sincronizar os relógios dos satélites com o sistema de
tempo do GLONASS• Estimar as discrepâncias entre o sistema de tempo do
GLONASS e o TUCus
• Controlar os satélites
GLONASS
• Segmento CONTROLE– Composto por
• Sistema de controle central• Central de sincronização de tempo• Várias estações de comando e rastreio• Estações de rastreamento a laser
– Centro de controle está localizado em Moscou e as estações de monitoramento são distribuídas homogeneamente no território da antiga União Soviética
• Segmento USUÁRIO– Diretamente relacionado aos receptores– Número de receptores bastante reduzido em
comparação com o GPS– Receptores híbridos
GLONASS
GLONASS
• Sistema de tempo– Refere-se ao TUC da antiga União Soviética– Considera os saltos de segundos– Diferença constante de 3 h, fuso horário Moscou e
Grennwich– Baseado num conjunto de maser de hidrogênio
Lousa
• Futuro– Planos de novos sinais, comunicação entre
satélites, etc.– Espera-se a constelação recuperada para breve– Lançamentos recentes reforçam essa expectativa– Novos tipos de receptores no mercado
Galileo
Galileo
• Características do sistema– Controle civil– Interoperabilidade com o GPS e o GLONASS
Galileo
• Segmento ESPACIAL– 27 satélites operacionais e mais três reservas
(ativos)– Distribuídos em 3 órbitas circulares– Altitude de 23.600 km– Inclinação de 56º em relação ao plano Equatorial– Período orbital de aproximadamente 14h4min
Galileo
• Segmento ESPACIAL– Proporcionarão boa cobertura, mesmo em
latitudes acima de 75º– Lançados o GIOVE A e B, satélites de validação– Sistema deverá entrar em operação em 2020• 1ª informação era de 2011
Galileo
• Segmento CONTROLE– Estrutura EGNOS está sendo aproveitada ao
máximo, com acréscimo de algumas estações, em razão da abrangência global
– Ao todo 30 estações distribuídas globalmente• Proporcionarão os dados para os dois GCCs
– Um responsável pela geração das mensagens de navegação e sistema de tempo
– Outro será responsável pelo controle da integridade
Galileo
• Segmento USUÁRIO– Envolverá vários tipos de receptores– Já há receptores aptos para rastrear os sinais do
GIOVE A e do GIOVE B– “GGG” híbrido (GPS, GLONASS e Galileo)
Galileo
• Segmento USUÁRIO– Desempenho• Deverá proporcionar o mesmo nível a ser alcançado
com a modernização do GPS (Bloco IIF)• Acurácia
– Horizontal = 4,0 m– Vertical = 7,7 m– Tempo = 30 ns– Confiabilidade = 90 a 99,97%
Galileo
• Sistema de tempo– Será gerado por um conjunto de relógios atômicos
(H-maser, césio, etc)– Duas funções
• Manutenção do tempo das órbitas dos satélites e para a sincronização do tempo
• Manutenção do tempo para fins de metrologia
– Deverá determinar de forma confiável a discrepância entre o tempo GPS e o tempo Galileo, transmitido para os usuários de ambos os sistemas
Galileo
• Sistema de tempo– Contagem similar à contagem do tempo GPS– Semana GST e os segundos da semana– Ciclo de 4.096 semanas– Início com o início do segundo ciclo do tempo GPS• 00h 22/08/1999
Esclarecendo
Recommended