GPS – Global Positioning System

GPS – Global Positioning System

1. Histórico do sistema de posicionamento

1.1 Generalidades

 No início, os limites do conhecimento humano eram restritos apenas às proximidades de sua moradia; com o passar do tempo, este interesse foi se ampliando com o incremento do comércio e com a melhoria dos meios de transporte e comunicação.

A “arte de navegar” serviu como base para a conquista de novos territórios. A navegação orientada por astros celestes foi um grande passo na realização de viagens além-mar, assim, surgiu a navegação astronômica. Os astros por muito tempo foram fonte de orientação.

Nos séc. XIV e XV – Grandes Viagens Marítimas: Sul da África, América e Oceania.

Bússola – chineses: deslocamento prévio.

Evolução com o tempo...

Ecobatímetro (Sonar): experiências com golfinhos. Uma onda sonora é emitida (emissor/receptor), atinge o fundo, é refletida, calcula-se o tempo, sabe-se a velocidade de propagação da onda na água, determina-se a distância.

Na Segunda Guerra Mundial, os ingleses desenvolveram o Radar: semelhante ao sonar, porém utiliza ondas eletromagnéticas.

1.2 Processamento Clássico

Após o lançamento do primeiro satélite artificial (1957) surgiram vários métodos de posicionamento baseados no rastreamento de corpos artificiais.

∙ Rastreio ótico: todas as técnicas visuais e fotográficas de obtenção da posição de um satélite.

Rastreio visual: olho

Rastreio fotográfico: fotogramétricos, fundo estrelado e pós interpolação com estrelas de posição conhecidos, deduz as coordenadas do satélite – fundamento da triangulação espacial.

Rastreio fotoelétrico: fitas magnéticas e lunetas.

Rastreio eletrônico: ondas de rádio, Laser, Radar, Doppler e Secor.

 Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Uma fonte de luz monocromática cujas ondas movimentam-se na mesma direção.

Radar: Ondas eletromagnéticas centimétricas e o satélite reflete os sinais.

Uso restrito:

 1. Custo elevado;

2. Determinação da precisão com o aumento da distância;

3. Certos materiais podem alterar o sinal; e

4. Predição muito acurada.

Secor: Sequential Collation of Range

Basicamente consta de quatro estações terrestres, sendo três de posição conhecida. Emitem sinais ao satélite SECOR que os demodula e os retransmite em duas frequências. A diferença de fase entre os sinais emitidos e recebidos permite a cada estação terrestre calcular a distância até o satélite.

Posicionamento Doppler

 Efeito Doppler – 1845: Christian Doppler: a cor da luz das estrelas varia com o movimento aparente destas em relação ao observador.

 O efeito Doppler pode ser comparado ao ruído da sirene de uma ambulância que passa por um observador. Quando se aproxima, o som é muito alto, como se a ambulância estivesse parada. Porém, quando passa, o som instantaneamente desaparece.

O efeito Doppler nada mais é que um incremento na frequência e um correspondente incremento na contagem de ciclos de onda, que variam de 20 a 20.000 ciclos, provocada pela variação relativa entre o observador e a origem do sinal que se desloca a uma velocidade qualquer. A magnitude deste incremento na frequência é chamada de Aumento Doppler e a variação na frequência causada pela mudança na velocidade relativa entre a origem do sinal e o observador é chamado Efeito Doppler.