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GPS

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Maria Eduarda Gugel

on 15 January 2013

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Transcript of GPS

photo credit Nasa / Goddard Space Flight Center / Reto Stöckli Ensino de Física e Novas Tecnologias G. P. S O QUE É O GPS? Global Positioning System
Sistema de Posicionamento Global

É o sistema de posicionamento de abrangência global em tempo real, desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Um sistema capaz de fornecer informações sobre a localização de pontos. Por meio de satélites, o mesmo pode dar as coordenadas exatas de onde uma pessoa, que se encontra em qualquer parte do mundo. HISTÓRICO Atualmente a obtenção das coordenadas espaciais de um ponto pode ser fácil, mas há muito tempo se procurava uma maneira de localização terrestre que substituísse as fontes de orientação pouco precisas proporcionadas pela orientação do Sol, das estrelas e dos planetas, predominante durante séculos.

A ideia inicial do projeto continha uma única proposta: aperfeiçoar o poder das forças armadas dos Estados Unidos e seus aliados. Mas devido ao verdadeiro sucesso, fato que fez com que os Estados Unidos tenham disponibilizado as informações, antes somente de uso militar, para o uso civil e gratuito. Depois de muito tempo em órbita, os satélites começam a apresentar defeitos e ficam ultrapassados tecnologicamente, afetando o funcionamento dos satélites responsáveis pelo sinal GPS.
As sucatas que orbitam também prejudicam o funcionamento dos satélites funcionais, pois acabam colidindo com eles.
Desta forma, há a necessidade que os satélites sejam regularmente renovados. Como funciona o GPS? Por dois tipos de serviço de posicionamento diferentes:
Padrão SPS (Standard Positioning Service) e o preciso PPS (Precise Positioning Service) SATÉLITES O satélite é o elemento comum de interligação das estações terrenas, atuando como estação repetidora. Devido a sua altitude, permite a transmissão de sinais diretamente entre duas estações, sem que existam necessariamente pontos intermediários.

A palavra satélite foi criada pelo escritor Arthur C. Clarke em 1945, como um veículo espacial que serve de suporte para uma estrutura receptora e emissora como ferramenta para as telecomunicações.

Ideia concretizada 15 anos depois, com o lançamento do Sputnik, com dois radiotransmissores e antenas que produziam sinais constantes em frequências detectáveis. COMPONENTES NECESSÁRIOS Para que os GPS funcionem corretamente, faz-se necessário o uso de três componentes, chamados de: espacial, de controle e o utilizador ou de usuários. Professora Maria Eduarda Ele é fruto da parceria bem sucedida entre a teoria da relatividade e a mecânica quântica. Sistemas:
Americano: GPS Indiano: Gagan
Russo: Glonass Japonês: QZSS
Europeu: Galileo Chinês: Beidou União Soviética lançou o primeiro satélite
artificial a orbitar a Terra da história,
o Sputnik.
Após alguns testes, ficou claro que era
possível utilizar tais instrumentos na
localização de pontos sobre a
superfície terrestre
Criação do projeto NAVSTAR,
desenvolvido pelo
Departamento de Defesa dos
Estados Unidos, Devido aos conflitos da Guerra Fria, o NAVSTAR, lançam ao espaço, secretamente, 3 satélites. Eles deveriam enviar constantemente sinais de rádio para que alguns navios de guerra dos Estados Unidos pudessem calcular sua localização com precisão bem maior que a oferecida pelos obsoletos rabiscos feitos a lápis sobre as cartas náuticas. 1957 1960 1978 O objetivo deste projeto, o Guerra nas Estrelas, era montar artefatos espaciais para usá-los em um possível conflito nuclear com a União Soviética. O sistema fornecia diversas informações sobre qualquer parte do planeta, como, localozação e clima, a qualquer hora do dia. 1995 Após vários ajustes e correções, o projeto NAVSTAR atingiu a plena capacidade de 24 satélites.
Sendo adotado não só por militares, mas também por civis pacíficos do mundo inteiro. Componente Espacial
Disposição dos satélites em
órbita garante que sempre haja pelo menos quatro deles disponíveis em qualquer lugar do planeta. Hoje, o GPS consta recebe sianis de 32 satélites. Componente de Controle
Estações de controle dos satélites. Ao todo são cinco estações espalhadas pelo globo terrestre. A função principal delas é atualizar a posição atual dos satélites e sincronizar o relógio atômico presente em cada um dos satélites. Componente receptor GPS
Aparelho eletrônico que os usuários devemos adquirir. Um receptor GPS é um aparelho que mostra sua posição, hora e outros recursos que variam de aparelho para aparelho. TIPOS Biosatélites
Satélites de energia solar
Estações Espaciais
Satélites miniaturizados Observações astronômicas
Satélites de Comunicação
Satélites de reconhecimento
Satélites de observação da Terra
Satélites meteorológicos
Satélites do GPS FUNÇÕES Radiotransmissores? Aparelhos que convertem sinais sonoros, analógicos ou digitais em ondas eletromagnéticas, enviando-os para o espaço através de uma antena transmissora, para serem recebidos por um radioreceptor, por emissoras de AM, FM ou de TV. E o radioreceptor decodifica os sinais eletromagnéticos recebidos dos satélites, captados pelas antenas, transformando-os em ondas sonoras, sinais digitais e/ou analógicos. - 24 satélites transmite continuamente um sinal de rádio que contém informações sobre a sua posição orbital, vinculado à um referencial geodésico, e o tempo marcado por seu relógio atômico interno que marca a hora com uma precisão de nanosegundos.
- Um receptor GPS localizado na terra recebe informações de, no mínimo, quatro satélites diferentes e usa esses dados para calcular a posição no planeta. Satélites
O sinal eletromagnético na faixa de frequências de rádio é a onda portadora. Devido ao processo de modulação imediatamente antes de o sinal ser irradiado pelo espaço. A modulação consiste em modificar um sinal eletromagnético de forma
que este transporte informações, os dados de posição e tempo do satélite no momento em que o sinal é emitido. Relógios Atômicos Triangulação Antenas http://astro.if.ufrgs.br/GPS/gps.htm - Ondas de rádio (eletromagnéticas) Simulação:
http://phet.colorado.edu/en/simulation/radio-waves Os relógios atômicos usam a frequência de ressonância padrão do átomo como referencial oscilatório. Sinais eletromagneticos são emitidos pelo átomo quando seus elétrons migram de um nível
energético para outro. Os relógios atômicos são afetados de duas maneiras diferentes: sua velocidade relativa (relatividade restrita) e seu potencial gravitacional (relatividade geral). A teoria da relatividade geral prevê que o tempo na superfície passará mais devagar em relação ao tempo dos satélites, devido à diferença do potencial gravitacional existente entre a superfície terrestre e a região onde os satélites orbitam. E um efeito menor, mas levado em conta, dado pela teoria da relatividade restrita: se o receptor encontrase parado na Terra, a teoria prediz que o tempo em seu relógio interno passará mais rápido em relação ao relógio do satélite em movimento. Quando combinadas, estas discrepâncias alcançam valores na ordem dedécimos de microssegundo por dia. Para garantir a qualidade das medidas informadas, esses efeitos são compensados pela redução da frequência dos relógios dos satélites. Sendo os efeitos da relatividade restrita, muito importantes para as velocidades relativas entre o receptor e os satélites. Cada satélite, envia a informação de uma coordenada. Um único satélite, somente capta a localização num determinado círculo sobre a superfície terrestre. Se mais um satélite for adicionado, o receptor se torna capaz de definir a posição de dois pontos possíveis de localização. Tendo as informações registradas simultaneamente por três satélites, um receptor pode finalmente definir um ponto localizado na superfície da terra. Chamamos isso de triangulação. Mas um quarto satélite é necessário para determinar a altitude em que o receptor se encontra. Aplicação do GPS Diversas são as suas utlizações: Cartografia Navegação
Marítima, Aérea e Terrestre Segurança Setor Florestal Levantamento florestal e mapeamento de propriedades.
Auxilia no combate a incêndios florestais. Militares e Espaciais Utilização Integrada O GPS é utilizado com outros meios de se determinação da posição geográfica de um veículo e transmitir informações a um navegador. São eles, os sistemas de navegação inercial (sensores inerciais, como acelerômetros e giroscópios) e o RFID (radio frequency identification, utilização de espectros eletromagnéticos para transmitir informações sem contato e sem linha de visão). Renovação dos GPS Fonte: http://educacao.uol.com.br/disciplinas/geografia/gps-sistema-de-posicionamento-global-tem-diferentes-utilidades.htm Fonte: http://www.isa.utl.pt/dm/sig/sig19992000/tema11/aplics.html Referências - Aplicações do sistema GPS. Disponível em: < http://www.isa.utl.pt/dm/sig/sig19992000/tema11/aplics.html.

- Cinco utilidades do GPS que você não conhecia. Disponível em:<http://www.universogps.com.br/cinco-utilidades-do-gps-que-voce-nao-conhecia/>.

- KRONENBERG, José Luiz M. Contribuições para o Fortalecimento do Laboratório Nacional Brasileiro de Metrologia de Tempo e Frequência. Dissertação de mestrado. Rio de Janeiro: PUC, 2007. Dissertação (Mestrado em Metrologia. Área (de Concentração: Metrologia para Qualidade e Inovação)–Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio deJaneiro, 2007. (Arquivo digital).

- MARTINS, ELAINE. Como funciona o GPS?. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/gps/2562-como-funciona-o-gps-.htm>.

- RIBEIRO, Danilo C. Como funciona o GPS?. Disponível em:<http://www.popa.com.br/_2008/cronicas/gps/
funcionamento_do_gps.htm>.

-ZANOTTA, Daniel C.; CAPPELLETTO, Eliane; MATSUOKA, Marcelo T.O GPS: unindo ciência e tecnologia em aulas de física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 33, n. 2, 2313, 2011.

Fonte:http://www.euronews.com/2011/04/21/navigation-by-satellite/ Fonte: http://www.c2o.pro.br/automacao/x2045.html Fonte: http://www.vaztolentino.com.br/conteudo/562-TECNOLOGIA-GPS-SEGMENTO-ESPACIAL-SEGMENTO-DE-CONTROLE-SEGMENTO-DO-USUaRIO Fonte: http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/foto/0,,14966588-EX,00.jpg Fonte: http://nomano.shiwaza.com/tnoma/blog/archives/20040120/gps.jpg Fonte: http://maps.google.com.br/maps?hl=pt-BR&q=gps%20navega%C3%A7ao%20terrestre&bav=on.2,or.r
_gc.r_pw.r_qf.&bvm=bv.41018144,d.eWU&biw=1280&bih=902&wrapid=tlif135827942506321&ie=UTF-8&sa=N&tab=il Fonte: http://1.bp.blogspot.com/-wpcpIkfCrkY/TbmtY1MSFxI/AAAAAAAANqA/lYIT-ID1xRU/s1600/5raosssad8qo1urw7o29i0a48.jpg Fonte:http://thumbs.dreamstime.com/thumblarge_351/12313381654n1Ofw.jpg http://3.bp.blogspot.com/-uhdrf-TlCiM/T1wE1bySvaI/AAAAAAAAAEg/tOZ9W9aAnLc/s640/esta%C3%A7oes.jpg Simulação:
http://phet.colorado.edu/en/simulation/hydrogen-atom Fonte: KRONENBERG, José Luiz M. p. 53, 2007. Fonte: ZANOTTA et al. p. 4, 2011. Fonte: ZANOTTA et al. p. 3, 2011. Fonte: http://2.bp.blogspot.com/-irslDAw2Kbs/UA6i9-T1P_I/AAAAAAAACNc/
Q_w-TjLxmak/s1600/sistema-GPS-03a.jpg
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