GPS e MCU

FQA
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Unidade
1
de
FQA
–
Nível
2
GPS e MCU
Satélites e Movimento Circular Uniforme
Marília Peres e Rosa Pais
Índice
1
GPS - Sistema de Posicionamento Global
2
Coordenadas e Relógios
3
Satélites Geoestacionários
4
Movimento Circular Uniforme
2
GPS
GPS
“Global Positioning Sistem”
Sistema de Posicionamento Global
3
GPS
Segmento
Espacial
Estação de Controlo:
Monitoriza a orbita de cada
satélite.
(As alterações são devidas
à atracção gravitacional e
à pressão da radiação solar
Utilizadores:
Recebem sinais de 4
satélites, o que se traduz
na informação de:
coordenadas de posição;
velocidade
e
4
cronometragem.
GPS
Segmento Espacial: Constelação de 24 satélites, que distam
cerca de 20 200 km da superfície terrestre.
6 órbitas diferentes, com 4 satélites em cada órbita
5
GPS
6
GPS - Método de Triangulação
O receptor mede a
distância ao satélite 1.
O navegante pode
estar em qualquer
ponto da
circunferência.
O receptor mede a
distância ao satélite 2.
O navegante só pode
estar nos pontos de
intercepção das duas
circunferências
O receptor mede a
distância ao satélite
3. A sua posição só
pode estar na
intercepção das 3
circunferências
Existe um quarto satélite para sincronizar os relógios que estão a
bordo dos satélites.
7
GPS - Método de Triangulação
Fonte: Porto Editora 8
GPS
O satélite envia um sinal que contém informação sobre a sua posição na
órbita e a “hora” t marcada no seu relógio atómico. O receptor sincroniza o
seu sinal com o que é emitido por cada satélite.
Determina o intervalo de tempo (∆t) entre o instante em que recebeu o
sinal e o instante em que ele foi enviado pelo satélite.
Multiplicando o intervalo de tempo pela velocidade do sinal (≃3x108 ms-1)
sabemos qual é a distância entre o receptor e o satélite.
d = c x ∆t
O GPS utiliza a intersecção de esferas para determinar a posição
tridimensional cujas coordenadas são a latitude, a longitude e a
altitude.
9
Coordenadas Geográficas
É o arco do meridiano ou
o valor do ângulo ao
centro da Terra,
expresso em graus,
medido entre o equador
e o paralelo que passa
pelo local.
10
Coordenadas Geográficas
É o arco do equador ou o
valor do ângulo ao centro
da Terra, expresso em
graus, medido entre o o
meridiano que passa pelo
local e o meridiano de
Greenwich (em Inglaterra).
É o comprimento do segmento
compreendido entre o nível
médio das águas do mar e do
local considerado.
11
Tempo
A posição dos satélites do sistema GPS deve ser conhecida com
grande exactidão.
Basta que haja um desvio de 10-6 s entre os relógios de dois
satélites, para que a posição de um ponto à superfície da Terra
seja afectada pela incerteza de 300 m .
Utiliza-se um quarto satélite cujo sinal serve para
sincronizar os relógios atómicos (altamente
precisos) que estão a bordo dos satélites e os
cronómetros de quartzo menos precisos dos
receptores.
Tipos de relógio:
- mecânicos (incerteza de 100 ms/dia)
- de quartzo (incerteza de 0,1 ms/dia)
- atómicos (incerteza de 0,1 µ s/dia)
12
Tempo
Relógios Mecânicos:
Podem resultar do movimento de um pêndulo, do
desenrolamento de um mola em espiral ou de outro
mecanismo mais complexo.
13
Tempo
Relógios de Quartzo:
Baseiam-se nas
oscilações de átomos
de silício, que são muito
regulares.
O cristal de quartzo,
quando recebe uma
ddp, torna-se num
oscilador.
Estes relógios são
muito sensíveis à
temperatura.
14
Tempo
Relógios Atómicos:
Quando um átomo de césio recebe uma radiação (de microondas), este
excita-se e ocorre um transição de electrões entre dois níveis
energéticos. Posteriormente estes átomos emitem uma radiação com
uma frequência característica.
É um oscilador de quartzo que reguila o gerador de microondas e que
estabiliza com radiação emitida pelo césio, que produz os sinais do
relógio atómico.
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GPS
- Localizar;
- conduzir ao longo de um
percurso;
- navegar;
- mapear;
- medir tempos.
Recebe os sinais emitidos por
quatro satélites e faz o
processamento do dados
traduzindo-os em:
- Coordenadas de posição
- Valores de velocidade
- Cronometragem do tempo
16
GPS
Páginas do GARMIN Geko 101:
Menu
Satellites
™ Guarda a
localização
actual como
waypoint
™ Gestão de
waypoints
™ Formatação do
tempo
™ Unidades
™ Definições
™ Estado
™ Precisão da
posição actual
™ Intensidade do
sinal dos
satélites
Map
™ Waypoints
™ Trajectória
(track)
™ Escala
Waypoint-
coordenadas de
um local de
determinada
trajectória
Pointer
™ Próximo
waypoint
™ Distância até
ao waypoint
™ Direcção até
ao waypoint
™ Velocidade
Waypoint
™ Símbolo
™ Nome (até 6
letras)
™ Altitude
™ Coordenadas
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