GNSS: A SITUAÇÃO ATUAL E FUTURA EM

POSICIONAMENTO POR SATÉLITE

GNSS: A SITUAGNSS: A SITUAÇÇÃO ATUAL E ÃO ATUAL E FUTURA EM FUTURA EM

POSICIONAMENTO POR SATPOSICIONAMENTO POR SATÉÉLITE LITE

JOAO FRANCISCO GALERA MONICO

Departamento de Cartografia, FCT/UNESPRua Roberto Simonsen 305, CP 957 CEP: 19060-900

Presidente Prudente, SP, Brasilgalera@prudente.unesp.br

JOAO FRANCISCO GALERA MONICOJOAO FRANCISCO GALERA MONICO

Departamento de Cartografia, FCT/UNESPDepartamento de Cartografia, FCT/UNESPRua Roberto Simonsen 305, CP 957 CEP: 19060Rua Roberto Simonsen 305, CP 957 CEP: 19060--900900

Presidente Prudente, SP, BrasilPresidente Prudente, SP, Brasilgalera@prudente.unesp.brgalera@prudente.unesp.br

GNSSGNSS

•• Global Global NavigationNavigation SatelliteSatellite SystemSystem–– Envolve:Envolve:

•• GPS, GLONASS e GPS, GLONASS e GalileoGalileo•• Aumento (Aumento (AugmentationAugmentation) do GPS (WASS, EGNOS)) do GPS (WASS, EGNOS)

•• O termo GNSS foi concebido durante a 10a. O termo GNSS foi concebido durante a 10a. Conferência da NavegaConferência da Navegaçção Aão Aéérea em 1991.rea em 1991.

Estrutura BEstrutura Báásica do Sinal GPS sica do Sinal GPS -- OriginalOriginal

F R E Q Ü Ê N C IA F U N D A M E N T A L10,23 M H z

*120

L 1

1575,42 M H z

C Ó D IG O C /A

1,023 M H z

C Ó D IG O P

10,23 M H z

L 2

1227,60 M H z

C Ó D IG O P

10,23 M H z

÷10 ÷1

*154

•• 16 Bloco II/IIA 16 Bloco II/IIA •• 14 Bloco IIR 14 Bloco IIR

• Lançamentos mais recente: • 25 de setembro de 2006 PRN 32 – modernizado ... IIR M-2• 17 de novembro de 2006 PRN 12 – modernizado ... IIR M-3

• Todos demais satélites do Bloco IIR serão modernizados – Está previsto para 2007, o lançamento de 5 satélites modernizados

•• PrPróóximos lanximos lanççamentos: amentos: –– Abril 2007 Abril 2007 –– IIR MIIR M--33

•• Dos 30 satDos 30 satéélites, 13 têm mais de 10 anos de uso.lites, 13 têm mais de 10 anos de uso.

30 Satélites operacionais (p/garantir 24)

Situação da Constelação GPS

GLONASSGLONASS•• 10 sat10 satéélites em operalites em operaçção;ão;•• HHáá planos para planos para

modernizamodernizaçção;ão;•• LanLanççamento mais recente: amento mais recente:

12/2004 12/2004 –– 3 sat3 satéélites;lites;–– JJáá dispõe do cdispõe do cóódigo civil na L2 digo civil na L2

(moderniza(modernizaçção).ão).•• Planos:Planos:

–– 18 sat18 satéélites em 2007 e lites em 2007 e constelaconstelaçção completa em 2010.ão completa em 2010.

•• PrPróóximo lanximo lanççamento: amento: 11/2005 ???11/2005 ???

POSSIBILIDADES DE PRECISAO POSSIBILIDADES DE PRECISAO (1 sigma)(1 sigma) COM O GPS & GLONASSCOM O GPS & GLONASS

12,5 m1 m

0,5 m3 m 2 cm2 cm

??mm

Em geral, a precisão obtida é muito otimista

Performance Requerida p/UsuPerformance Requerida p/Usuáários Civisrios Civis•• Deve atender as necessidades mais crDeve atender as necessidades mais crííticasticas•• Na navegaNa navegaçção, a demanda com maiores desafios ão, a demanda com maiores desafios

estestáá na aviana aviaçção civil: acurão civil: acuráácia, integridade e cia, integridade e disponibilidade (GNSS)disponibilidade (GNSS) Integridade é a capacidade de

alertar os usuários, dentro de um número de segundos pré-estabelecido, quando o sistema (GPS) não deve ser usado.

Disponibilidade é necessária para que usuários estejam certos que o serviço é acessível quase que 100% do tempo.

IntegridadeIntegridade éé a capacidade de a capacidade de alertar os usualertar os usuáários, dentro de um rios, dentro de um nnúúmero de segundos prmero de segundos préé--estabelecido, quando o sistema estabelecido, quando o sistema (GPS) não deve ser usado. (GPS) não deve ser usado.

DisponibilidadeDisponibilidade éé necessnecessáária para ria para que usuque usuáários estejam certos que o rios estejam certos que o serviserviçço o éé acessacessíível quase que 100% vel quase que 100% do tempo. do tempo.

AcurAcuráácia [m] (95%)cia [m] (95%)

ProcedimentoProcedimento CategoriaCategoria HorizontalHorizontal VerticalVertical

Precision Precision approach approach and landingand landing

I 18.2 4.4 – 7.7

II 6.5 1.7

III 4.1 0.6

Integridade Integridade -- ComentComentááriorio

•• Nos casos em que ocorrer alguma anomalia com o Nos casos em que ocorrer alguma anomalia com o sinal (Ionosfera) ou problemas com o sinal (Ionosfera) ou problemas com o funcionamento do sistema, um alerta deve ser funcionamento do sistema, um alerta deve ser emitido para prevenir os usuemitido para prevenir os usuáários de usar posirios de usar posiçções ões com erros alcom erros aléém do estipulado. m do estipulado.

•• Integridade no pIntegridade no póóss--processamento processamento –– tem validade?tem validade?

GNSS: GNSS: Global Global NavigationNavigation SatelliteSatellite SystemSystem•• GNSSGNSS--1: Primeira gera1: Primeira geraççãoão

–– AmpliaAmpliaçção do GPS e GLONASSão do GPS e GLONASS–– Composto de duas componentes diferentes:Composto de duas componentes diferentes:

•• SBASsSBASs ((SatelliteSatellite BasedBased AugmentationAugmentation SystemsSystems) ) –– Escala Escala Regional ou Continental Regional ou Continental –– ((WAAS/EGNOS/MSASWAAS/EGNOS/MSAS))

•• GBASsGBASs ((GroundGround BasedBased AugmentationAugmentation SystemsSystems) ) –– Escala Local Escala Local --LAASLAAS

•• GNSSGNSS--2: Segunda gera2: Segunda geraççãoão–– ModernizaModernizaçção do GPSão do GPS–– GalileoGalileo

ModernizaModernizaçção do GPS: Introduão do GPS: Introduççãoão

•• Melhorias ocorrerão no:Melhorias ocorrerão no:

–– Segmento de ControleSegmento de Controle–– Segmento Espacial / Estrutura do SinalSegmento Espacial / Estrutura do Sinal

ModernizaModernizaçção do GPS : ão do GPS : Segmento de ControleSegmento de Controle•• EstabeleceuEstabeleceu--se o IBEG (se o IBEG (InteragencyInteragency GPS GPS ExecutiveExecutive

GroupGroup), com membros do ), com membros do DoDDoD e e DoTDoT•• Anunciada a Anunciada a AccuracyAccuracy ImprovementImprovement InitiativeInitiative, que , que

integrarintegraráá atatéé 14 esta14 estaçções monitoras do NIMAões monitoras do NIMA–– Melhorias na qualidade das Melhorias na qualidade das óórbitas e correrbitas e correçções dos ões dos

relrelóógiosgios

•• NavegaNavegaçção Autônoma (ão Autônoma (AutoNavAutoNav) ) -- Blocos IIR Blocos IIR e IIF e IIF (60 dias funcionamento sem interven(60 dias funcionamento sem intervençção do ão do segmento de controle e segmento de controle e crosscross linkslinks))

ModernizaModernizaçção dos satão dos satéélites do lites do Bloco IIBloco II

Melhorias em L1Melhorias em L1Novo cNovo cóódigo militar (digo militar (MM--codecode))

Melhorias L2Melhorias L2Novo cNovo cóódigo civil (L2C)digo civil (L2C)Novo cNovo cóódigo militar (digo militar (MM--codecode))

Melhorias em L1Melhorias em L1Similar ao IIRSimilar ao IIR--MM

Melhorias L2Melhorias L2Similar ao IIRSimilar ao IIR--MM

L5L5Novo cNovo cóódigo civil 1176,45 digo civil 1176,45 MHzMHz

Bloco IIR-M Bloco IIF

BenefBenefíícios p/ os usucios p/ os usuáários: Acurrios: Acuráácia instantâneacia instantânea

2,03,0

8,012,0

Total UEREDOP H. Típico (1,5)

0,0

0,10,21,50,31,0

0,0

7,00,22,30,61,2

SAPropagação do Sinal

IonosferaTroposfera

Relógio e EfeméridesReceptorMulticaminho

ModernizadoSituação atualErros típicos (m, 1σ)Fontes de Erros

GalileoGalileo

•• A decisão do governo americano em não autorizar A decisão do governo americano em não autorizar que outras naque outras naçções pudessem participar do controle ões pudessem participar do controle de uma configurade uma configuraçção bão báásica do GPS, levou a União sica do GPS, levou a União EuropEuropééia a desenvolver sua soluia a desenvolver sua soluçção prão próópria para o pria para o GNSSGNSS--2;2;

•• Em Fevereiro de 1999, a UE fez uma recomendaEm Fevereiro de 1999, a UE fez uma recomendaçção ão para que os Europeus desenvolvessem uma nova para que os Europeus desenvolvessem uma nova constelaconstelaçção de satão de satéélites para navegalites para navegaçção. ão.

GalileoGalileo

Número de Planos 3

Satélites p/plano 10

Semi-eixo maior 29900 km

Inclinação 56°

Período orbital: 14hs 04 min

Órbitas

GPS

Galileo

Estrutura do Sinal:Estrutura do Sinal:GalileoGalileo

1575,421559 - 1610E2 – (L1) – E11278,501260 - 1300E61207,141188 -1215E5b1176,451164 -1188E5a (L5)

Freqüência Média (MHz)

Abrangência da Banda (MHz)

Portadora

ServiServiçços e Performance do os e Performance do GalileoGalileo

•• 5 tipos de servi5 tipos de serviçços serão oferecidos:os serão oferecidos:–– ServiServiçço de Acesso Abertoo de Acesso Aberto (OAS), similar ao SPS do GPS (OAS), similar ao SPS do GPS

(Bloco IIF);(Bloco IIF);

–– ServiServiçço de Acesso Comercialo de Acesso Comercial (CAS), para usu(CAS), para usuáários que rios que exigem um serviexigem um serviçço garantido e com contrato de o garantido e com contrato de responsabilidade. Sobre esse serviresponsabilidade. Sobre esse serviçço sero seráá cobrada uma cobrada uma taxa dos usutaxa dos usuáários que vierem a utilizrios que vierem a utilizáá--lo;lo;

ServiServiçços e Performance do os e Performance do GalileoGalileo

–– ServiServiçço com segurano com segurançça de vidaa de vida ((Safety of Life ServiceSafety of Life Service --SAS), para em aplicaSAS), para em aplicaçções crões crííticas em seguranticas em segurançça, tais a, tais como aviacomo aviaçção civil, navegaão civil, navegaçção marão maríítima, etc, exigindo tima, etc, exigindo para tal integridade e disponibilidade;para tal integridade e disponibilidade;

–– ServiServiçço Po Púúblico Regulamentadoblico Regulamentado ((PublicPublic RegulatedRegulatedServiceService –– PRS), dedicado para aplicaPRS), dedicado para aplicaçções de seguranões de segurançça a nacional, tais como polnacional, tais como políícia, bombeiros, alfândega, etc.cia, bombeiros, alfândega, etc.

–– ServiServiçço de Procura e Resgateo de Procura e Resgate (Search and Rescue (Search and Rescue Service Service -- SAR)SAR)

•• O O Joint UndertakingJoint Undertaking estestáá gerenciando a fase gerenciando a fase de desenvolvimento e preparando a fase de desenvolvimento e preparando a fase operacional dooperacional do GALILEOGALILEO. Esse projeto, . Esse projeto, lanlanççado pela UE e ESA, trataado pela UE e ESA, trata--se do primeiro e se do primeiro e maior PPP (maior PPP (Public Private PartnershipPublic Private Partnership) em ) em nníível europeu.vel europeu.

••Latino... Latino...

GalileoGalileo –– Primeiro lanPrimeiro lanççamentoamento

•• O primeiro satO primeiro satéélite lite GalileoGalileo (GIOVE A) foi lan(GIOVE A) foi lanççado ado em dezembro de 2005.em dezembro de 2005.

•• JJáá hháá no mercado receptores para rastreno mercado receptores para rastreáá--lo, bem lo, bem como em conjunto com o GLONASS e GPS..como em conjunto com o GLONASS e GPS..

•• G3 da G3 da TopconTopcon, R8 da , R8 da TrimbleTrimble, etc., etc.

O O SistemaSistema GalileoGalileo

“In the same way that no one nowadays can ignore the time of

day, in the future no one will be able to do without

knowing their precise location.”

Estação Local

30 satélites ao redor da Terra

Usuários

BenefBenefíícios p/ os usucios p/ os usuááriosrios

•• Receptores de navegaReceptores de navegaçção com precisão mão com precisão méétricatrica•• Possibilidade de novas aplicaPossibilidade de novas aplicaçções e melhorias de ões e melhorias de

outras;outras;•• Com o GPS modernizado e o Com o GPS modernizado e o GalileoGalileo em operaem operaçção ão

(2008), a constela(2008), a constelaçção disponão disponíível servel seráá de quase 60 de quase 60 satsatéélites; (interlites; (inter--operabilidade);operabilidade);

•• RTK com OTF serRTK com OTF seráá uma realidade no diauma realidade no dia--aa--dia dos dia dos usuusuáários rios –– opopçção padrão para quase todos ão padrão para quase todos receptores geodreceptores geodéésicos.sicos.

Industria de receptores (1/3)Industria de receptores (1/3)

Duas linhas: NavegaDuas linhas: Navegaçção e Geodão e Geodéésicosico

•• NavegaNavegaçção: ão: –– grande quantidade de usugrande quantidade de usuáários (redurios (reduçção de custos);ão de custos);–– Receptor integrado num Receptor integrado num ““chipchip””;;–– MiniaturizaMiniaturizaçção de receptores (antenas de 1 x 1 cm);ão de receptores (antenas de 1 x 1 cm);–– Surgirão vSurgirão váárias aplicarias aplicaçções novas (rastrear pessoas???).ões novas (rastrear pessoas???).

Industria de receptores (2/3)Industria de receptores (2/3)

•• GeodGeodéésico sico –– TopogrTopográáfico fico -- MapeamentoMapeamentoMercado menor;Mercado menor;

–– Software mais completo;Software mais completo;–– Complexidade dos levantamentos;Complexidade dos levantamentos;–– Receptores mais inteligentes (RTK serReceptores mais inteligentes (RTK seráá um padrão);um padrão);–– Custo não deverCusto não deveráá reduzir muito;reduzir muito;–– Hoje, estaHoje, estaçções de referências podem ser conectadas ões de referências podem ser conectadas

diretamente na Internetdiretamente na Internet

Industria de receptores (3/3)Industria de receptores (3/3)•• Iniciar a fabricaIniciar a fabricaçção de receptores com as novas ão de receptores com as novas

capacidades ? (capacidades ? (TrimbleTrimble :R7 & R8, NETRS :R7 & R8, NETRS --LeicaLeica))–– Diversos tipos de usuDiversos tipos de usuáários estarão interessados em rios estarão interessados em

realizar experimentos com os novos sinais (IGS, por realizar experimentos com os novos sinais (IGS, por exemplo).exemplo).

–– DeverDeveráá ocorrer grande quantidade de lanocorrer grande quantidade de lanççamentos de amentos de satsatéélites do Bloco IIRlites do Bloco IIR--M nos prM nos próóximos dois anosximos dois anos

•• Receptores deverão ser modulares para permitir Receptores deverão ser modulares para permitir atualizaatualizaçção e rastrearão todos os sistemas ão e rastrearão todos os sistemas dispondisponííveis.veis.

O referencial no posicionamento por satO referencial no posicionamento por satéélitelite

•• GeocêntricoGeocêntrico•• GeodGeodéésia 4sia 4--D;D;

–– Necessidade de adotar uma Necessidade de adotar uma éépoca de referência;poca de referência;•• SIRGAS 2000,4 SIRGAS 2000,4 –– que que éé uma densificauma densificaçção do ITRF 2000 (1997,0);ão do ITRF 2000 (1997,0);

•• Para Posicionamento de Alta PrecisãoPara Posicionamento de Alta Precisão

–– Campo de Velocidade (para atualizar as coordenadas para Campo de Velocidade (para atualizar as coordenadas para as as éépocas de interesse)pocas de interesse)

1r 2

r

1S 2S

ITRF2000 (2006,9) ITRF2000 (2006,9)

SIRGAS 2000,4 SIRGAS 2006,9

SIRGAS 2006,9

SIRGAS 2000,4

RBMC / IGS RBMC / IGS

TestsTests withwith L2CL2C

EstaçãoPPTE

EstaçãoLGE1

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

1 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253 271 289 307 325 343 361 379 397 415 433 451 469

épocas

MP2

17

26

29

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

1 18 35 52 69 86 103

120

137

154

171

188

205

222

239

256

273

290

307

324

341

358

375

392

409

426

443

460

477

épocas

MP2

17

26

29

L2C enabledLGE1

L2C disabledPPTE

23/05/2006NetRSNetRS

15

20

25

30

35

40

45

50

55

1 23 45 67 89 111 133 155 177 199 221 243 265 287 309 331 353 375 397 419 441 463

épocas

SNR

2

17

26

29

15

20

25

30

35

40

45

50

55

1 24 47 70 93 116

139

162

185

208

231

254

277

300

323

346

369

392

415

438

461

épocas

SNR

2

17

26

29

ComentComentáários Finaisrios FinaisModernizaModernizaçção do GPS e o Galileo? ão do GPS e o Galileo?

A competiA competiçção deverão deveráá trazer beneftrazer benefíícios cios para todos os usupara todos os usuááriosrios

Sendo independentes, mas compatSendo independentes, mas compatííveis, veis, podem ser usados alternadamente ou em podem ser usados alternadamente ou em

conjunto, conjunto, resultando numa melhor performanceresultando numa melhor performance

ComentComentáários Finaisrios Finais•• A facilidade com que a tecnologia espacial A facilidade com que a tecnologia espacial

proporciona a obtenproporciona a obtençção de coordenadas na ão de coordenadas na superfsuperfíície terrestre, ampliou em muito o ncie terrestre, ampliou em muito o núúmero de mero de usuusuáários que passou a utilizar informarios que passou a utilizar informaçções ões Georreferenciadas; e vai aumentar ainda mais ...Georreferenciadas; e vai aumentar ainda mais ...

•• Apesar de parecer ser um Apesar de parecer ser um ““tanto simplestanto simples””, não se , não se trata apenas de um trata apenas de um ““apertar de botõesapertar de botões”” ––principalmente quando aspectos de qualidade são principalmente quando aspectos de qualidade são importantes.... importantes....

•• Necessidade de formaNecessidade de formaçção de recursos humanos ão de recursos humanos qualificados. qualificados.