TECNOLOGIA GPS / SEGMENTO ESPACIAL / SEGMENTO DE CONTROLE / SEGMENTO DO USUÁRIO:
O QUE OBJETIVOU INICIALMENTE O DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA GPS ?
GPS é um sistema de posicionamento global via satélite, que teve seu projeto iniciado em 1973 pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, atendendo aos seguintes propósitos militares:
-Determinação da posição exata de aeronaves e navios sobre qualquer circunstância de tempo;
-Direcionamento de mísseis balísticos;
-Localização de tropas terrestres em movimento, dentre outros.
Os projetistas do GPS também planejaram o sistema para uso civil, porém com precisão menor do que para as operações militares.
O QUE COMPÕE O SISTEMA GPS ?
O sistema é composto por 3 partes ou segmentos:
SEGMENTO ESPACIAL
Composto por satélites GPS, também conhecidos como SV (Space Vehicles – veículos espaciais).
- Formado por uma constelação de 24 satélites titulares e 7 reservas.
- Não geostáticos (movimentam-se redor da Terra).
CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES GPS:
24 satélites na altitude de 20.200 Km.
QUEM FABRICOU OS SATÉLITES GPS ?
Os satélites GPS foram fabricados pela Rockwell International, General Electric Astrospace e outras grandes empresas do ramo.
CADA SATÉLITE GPS POSSUI:
- Painéis solares para fornecimento de energia.
- Relógio Atômico (trabalha sem energia atômica, usa a precisão das oscilações atômicas do Rubídio e Césio).
- Equipamentos de computação e comunicação.
- Baterias recarregáveis para os períodos de eclipse.
POTÊNCIA DOS SINAIS E ANTENAS RECEPTORAS:
- Os sinais de rádio emitidos pelos satélites são de alta freqüência (UHF), modulados e enviados na velocidade da luz, através de 2 ondas portadoras senoidais:
L1 à 1.575,42 MHz (comprimento 19 cm) e L2 à 1.227,60 MHz (comprimento 24 cm), geradas pelo relógio do satélite.
- Os receptores militares (mais precisos: 1 a 5 m) captam as ondas L1e L2, enquanto os receptores civis ( 5 a 15 m) só captam a onda L1.
- A potência de transmissão dos sinais é de apenas 50 Watts.
- Esses sinais de baixa potência que são emitidos a cada milisegundoe portam poucas informações, são captados continuamentepelos receptores GPS.
- Os sinais dos satélites são captados pelos receptores GPS, através de antenas do tamanho de um batom.
CONTEÚDO INFORMACIONAL DOS SINAIS GERADOS PELOS SATÉLITES:
Os sinais transmitidos pelos satélites contém:
- ”Código de Identidade" do satélite;
- Dados de statusdo sistema;
- Hora-padrão com precisão de relógio atômico;
- Dados do "efemérides".
Os dados do "efemérides" informam ao microprocessador do receptor GPS, parâmetros orbitais e onde procurar cada satélite a qualquer momento do dia.
SEGMENTO DE CONTROLE :
Todos os 24 satélites são controlados pelo Segmento de Controle (estações de monitoramento) em terra.
As estações terrestres, sob o controle do DOD, tem o objetivo de monitorar, corrigir e garantir o perfeito funcionamento do sistema GPS, podendo inclusive, modificar parâmetros orbitais.
imagem: vaztolentino.com.br
Os locais onde estão instaladas as estações de monitoramento são os seguintes:
- Colorado(EUA - Estação Master).
- Ilha de Ascención (Atlântico Sul).
- Diego Garcia (Oceano Índico).
- Kwajalien (Oceano Pacífico).
- Cabo Kennedy (Florida - EUA).
- Hawaii (EUA - Oceano Pacífico).
As posições geográficas das estações de monitoramento foram estrategicamente escolhidas visando oferecer um acompanhamento constante de cada satélite do sistema GPS.
SEGMENTO DO USUÁRIO
imagem:garmin.com
Este segmento é formado pela comunidade de usuários e pelos receptores GPS (GPS receivers) que podem variar de tamanho, modelo, fabricante e qualidade.
O receptor GPS é um equipamento que converte sinais de rádio vindos dos satélites para determinar a posição geográfica (latitude, longitude e altitude) de um ponto no globo terrestre, orientando qualquer tipo de navegação.
A maioria dos receptores GPS pode rastrear até 12 satélites ao mesmo tempo.
AS INFORMAÇÕES FORNECIDAS PELO RECEPTOR GPS SÃO AS SEGUINTES:
-Posição tridimensional de um ponto (latitude, longitude e altitude- coordenadas geográficas), através de um processo matemático conhecido como "triangulação".
Com 3 satélites tem-se apenas o posicionamento bidimensional (x,y) e com 4 satélites ou mais consegue-se o posicionamento tridimensional (x,y,z).
Atualmente o erro de posicionamento dos aparelhos civis em boas condições de recepção varia de 5 a 15 metros (ou até menos).
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As informações básicas fornecidas pelo processador do receptor GPS são as seguintes:
- Velocidadede deslocamento;
- Velocidade médiadesde o início do deslocamento ;
- Velocidade máximadesde o início do deslocamento;
- Angulo de proacom o Norte de Referência;
- Rumopara chegar até o destino(“ Seta Direcional”);
- Angulo da direção correta para o ponto alvo em relação ao norte de referência (azimute);
- Hora e datacom precisão de relógio atômico;
- h/m/s do nascimento do solno ponto onde se está;
- h/m/s do por do sol no ponto onde se está;
- Tempo de viagem desde o início do deslocamento;
- Distância percorridadesde o início do deslocamento;
- Tempo estimadopara chegara um destino;
Quando em deslocamento, o aparelho receptor GPS reposiciona-se a cada instante, criando uma seqüência de posições ou waypoints, permitindo assim, a navegação em tempo real, além da "plotagem" da trilha percorrida (tracklog) em sua memória e a definição da direção de deslocamento.
BASE MAP :
Os receptores GPS mais avançados possuem um recurso chamado Base Map, que são mapas armazenados na memória do receptor GPS para facilitar a navegação.
Com a existência de mapas internos ao receptor, o usuário pode saber com grande certeza onde exatamente se encontra, pois são providos de ruas, estradas, ferrovias, aeroportos, cidades, rios, oceanos, etc.
imagem: garmin.com
Receptores GPS com Base-Map.
TELA DE VISUALIZAÇÃO DE CAPTURA DE SINAIS DE SATÉLITES:
Normalmente a “TELA DE VISUALIZAÇÃO DE CAPTURA DE SINAIS DE SATÉLITES” presente nos receptores GPS, informa o seguinte:
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A ARQUITETURA DE HARDWARE DOS RECEPTORES GPS:
imagem: vaztolentino.com.br
