O que é GPS?
GPS ou Sistema de Posicionamento Global é um sistema de navegação por satélite que fornece ao usuário informações de localização e hora em todas as condições climáticas. O GPS é usado para navegação em aviões, navios, carros e caminhões também. O sistema oferece habilidades críticas para usuários militares e civis em todo o mundo. O GPS fornece posicionamento, navegação e cronometragem contínua em tempo real e tridimensional em todo o mundo.
Como funciona o sistema GPS?
O GPS consiste em três segmentos:
1) O segmento espacial: os satélites GPS
2) O sistema de controle, operado pelos militares dos EUA,
3) O segmento de usuários, que inclui usuários militares e civis e seus equipamentos GPS.
Segmento Espacial:
O segmento espacial é o número de satélites na constelação. É composto por 29 satélites que circundam a Terra a cada 12 horas a 12.000 milhas de altitude. A função do segmento espacial é utilizada para rotear / sinais de navegação e para armazenar e retransmitir a rota / mensagem de navegação enviada pelo segmento de controle. Essas transmissões são controladas por relógios atômicos altamente estáveis nos satélites. O Segmento Espacial GPS é formado por uma constelação de satélites com satélites suficientes para garantir que os usuários tenham, pelo menos, 4 satélites simultâneos à vista de qualquer ponto da superfície da Terra a qualquer momento.
Segmento de controle:
Segmento de controle:O segmento de controle compreende uma estação de controle mestre e cinco estações de monitoramento equipadas com relógios atômicos que estão espalhados ao redor do globo. As cinco estações de monitoramento monitoram os sinais dos satélites GPS e enviam essas informações qualificadas para a estação de controle mestre, onde as anormalidades são revisadas e enviadas de volta aos satélites GPS por meio de antenas terrestres. O segmento de controle também conhecido como estação de monitoramento.
segmento de controle
Segmento de usuário:
O segmento de usuário é composto pelo receptor GPS, que recebe os sinais dos satélites GPS e determina a distância de cada satélite. Este segmento é usado principalmente para militares dos EUA, sistemas de orientação de mísseis, aplicações civis para GPS em quase todos os campos. A maioria dos civis usa isso da pesquisa ao transporte para os recursos naturais e daí para fins agrícolas e mapeamento também.
Segmento de usuário
Como o GPS determina uma posição:
O funcionamento / operação do sistema de posicionamento global é baseado no princípio matemático de 'trilateração'. A posição é determinada a partir das medidas de distância aos satélites. A partir da figura, os quatro satélites são usados para determinar a posição do receptor na terra. A localização de destino é confirmada pelos 4ºsatélite. E três satélites são usados para rastrear o local. Um quarto satélite é usado para confirmar a localização do alvo de cada um desses veículos espaciais. O sistema de posicionamento global consiste em satélite, estação de controle e estação de monitoramento e receptor. O receptor GPS obtém as informações do satélite e usa o método de triangulação para determinar a posição exata de um usuário.
O GPS é usado em alguns incidentes de várias maneiras, como:
- Para determinar a localização da posição, por exemplo, você precisa enviar um rádio para um piloto de helicóptero com as coordenadas de sua localização para que o piloto possa buscá-lo.
- Para navegar de um local para outro, por exemplo, você precisa viajar de uma vigia até o perímetro de incêndio.
- Para criar mapas digitalizados, por exemplo, você é designado para traçar o perímetro de incêndio e os pontos quentes.
- Para determinar a distância entre dois pontos diferentes.
3 vantagens do GPS:
- O sistema de navegação por satélite GPS é uma ferramenta importante para usuários militares, civis e comerciais
- Sistemas de rastreamento de veículos Os sistemas de navegação baseados em GPS podem nos fornecer direções curva a curva
- Velocidade muito alta
2 Desvantagens do GPS:
- Os sinais de satélite GPS são muito fracos quando comparados aos sinais de telefone, por isso não funcionam tão bem em ambientes fechados, subaquáticos, embaixo de árvores, etc.
- A maior precisão requer linha de visão do receptor ao satélite, é por isso que o GPS não funciona muito bem em um ambiente urbano.
Usando um receptor GPS:
Existem vários modelos e tipos diferentes de receptores GPS. Ao trabalhar com um receptor GPS, é importante ter:
- Uma bússola e um mapa.
- Um cabo GPS baixado.
- Algumas baterias extras.
- Conhecimento sobre a capacidade de memória do receptor GPS para evitar perda de dados, diminuir a imprecisão dos dados ou outros problemas.
- Uma antena externa sempre que possível, especialmente sob a copa das árvores, em desfiladeiros ou durante a condução.
- Um receptor GPS de configuração de acordo com o sistema de coordenadas do incidente ou regulamento padrão da agência.
- Notas que descrevem o que você está salvando no receptor.
Erro GPS
Existem muitas fontes de erros possíveis que degradam a precisão das posições calculadas por um receptor GPS. O tempo de viagem levado pelos sinais de satélite GPS pode ser alterado por efeitos atmosféricos quando um sinal GPS passa pela ionosfera e troposfera é refratado, fazendo com que a velocidade do sinal seja diferente da velocidade de um sinal GPS no espaço. Outra fonte de erro é o ruído ou distorção do sinal que causa interferência elétrica ou erros inerentes ao próprio receptor GPS. As informações sobre as órbitas dos satélites também causarão erros na determinação das posições, pois os satélites não estão realmente onde o receptor GPS “pensou” com base nas informações que recebeu ao determinar as posições. Pequenas variações nos relógios atômicos a bordo dos satélites podem se traduzir em grandes erros de posição; um erro de relógio de 1 nanossegundo se traduz em 1 pé ou 0,3 metros de erro do usuário no solo. Um efeito de multipercurso ocorre quando os sinais transmitidos dos satélites ricocheteiam em uma superfície reflexiva antes de chegar à antena receptora. Durante esse processo, o receptor recebe o sinal em um caminho em linha reta e também no caminho atrasado (caminhos múltiplos). O efeito é semelhante a um fantasma ou imagem dupla em um aparelho de TV.
Diluição geométrica de precisão (GDOP)
A geometria do satélite também pode afetar a precisão do posicionamento do GPS. Este efeito é conhecido como Diluição Geométrica de Precisão (GDOP). Que se refere à localização dos satélites uns sobre os outros e é uma medida da qualidade da configuração do satélite. Ele pode modificar outros erros do GPS. A maioria dos receptores GPS seleciona a constelação de satélites que fornecerá a menor incerteza, a melhor geometria de satélite.
Os receptores GPS geralmente relatam a qualidade da geometria do satélite em termos de Diluição de Posição de Precisão ou PDOP. PDOP é de dois tipos, medições horizontais (HDOP) e verticais (VDOP) (latitude, longitude e altitude). Podemos verificar a qualidade do posicionamento do satélite em que o receptor está atualmente disponível pelo valor PDOP. Um DOP baixo indica uma probabilidade maior de precisão e um DOP alto indica uma probabilidade menor de precisão. Outro termo de PDOP é TDOP (Time Dilution of Precision). TDOP refere-se ao deslocamento do relógio do satélite. Em um receptor GPS, é possível definir um parâmetro conhecido como máscara PDOP. Isso fará com que o receptor ignore as configurações de satélite que possuem um PDOP superior ao limite especificado.
Disponibilidade Seletiva (SA) :
A disponibilidade seletiva ocorre quando o DOD intencionalmente degradou a precisão dos sinais de GPS e introduziu erros de relógio artificial e efemérides. Durante a implementação do SA, foi o maior componente de erro do GPS, causando um erro de até 100 metros. SA é um componente do Standard Positioning Service (SPS).
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