APLICAÇÕES

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As aplicações do GPS são normalmente subdivididas em aplicações terrestres, marítimas e aeroespaciais. Uma segunda subdivisão é feita em termos de: aplicações estáticas (geodésicas), baixa, média e alta dinâmica (condições dinâmicas da antena do usuário). A aplicação mais imediata consiste em computar a posição e a velocidade no sistema de referência WGS utilizando dados da mensagem GPS (muitas vezes utilizando a informação do desvio Doppler). Outras aplicações utilizam as características da portadora (desvios de frequência Doppler e de fase) para aumentar a precisão dos cálculos (aplicações geodésicas que chegam a obter precisões de 0,1 mm com pós- processamento e as informações de duas estações receptoras).

      A informação de tempo do GPS também é extremamente precisa (erro < 1 ns) e é utilizada para sincronizar sistemas temporais em diversas partes do globo simultaneamente (sistemas de processamento de dados, relógios etc).

      Aplicações recentes utilizam o desvio de fase da portadora para determinar a atitude de um veículo em relação a um sistema de coordenadas de referência.

      Para determinar a posição de um usuário há, normalmente, quatro incógnitas: as coordenadas X, Y, Z do usuário e o tempo absoluto T (ou o erro do relógio do usuário). Se o usuário puder dispor de informações conhecidas, por exemplo, nas aplicações marítimas onde se conhece a altitude (nível do mar, isto é Z=0), o problema se resume a um sistema de três equações a três incógnitas (X, Y e T) e o usuário necessita apenas de três satélites para a determinação completa da sua posição. Além disso, se o usuário também dispuser de um relógio de precisão, pode- se dispensar mais um satélite, passando-se a navegar com a recepção de apenas dois satélites. Este procedimento é muito comum na navegação marítima e o GPS pode ser utilizado mesmo com um número reduzido de satélites na constelação. As aplicações marítimas consistem, hoje (1990), no maior contingente comercial de usuários do GPS.

      As aplicações geodésicas utilizam técnicas diferenciais através das informações de duas ou mais estações receptoras de GPS instaladas em locais distantes e com recepção simultânea (método da diferença simples, duplas e triplas). As informações coletadas pelas diferentes estações (informações de: mesmo satélite - estações diferentes - mesmo instante, mesma estação - satélite diferente - instante diferente, mesma esatção - mesmo satélite - instantes diferentes etc) são integradas em pré-processamento e permitem reduzir os erros de posição a alguns décimos de milímetros. As distâncias entre as estações são chamadas de baselines (linhas-base) e são classificadas em função da distância como "longas" (milhares de quilômetros), "médias" e "curtas" (algumas centenas de metros). A precisão milimétrica obtida deve-se também ao fato de que as antenas permanecem estáticas durante os experimentos e utilizam a "informação dinâmica" de que a velocidade do usuário é nula.

      As aplicações terrestres incluem desde simples posicionamento geodésico até o controle de localização de frotas de veículos (táxis, caminhões etc). Alguns fabricantes de veículos japoneses e norte-americanos já introduziram no mercado modelos de luxo com sistemas de navegação GPS, com displays e informações adicionais sobre as condições de trânsito, das estradas, atmosféricas etc.

      Alguns fabricantes já possuem modelos portáteis (do tamanho de uma calculadora eletrônica) com precisão de aproximadamente 25 metros.

      O GPS foi inicialmente concebido para satisfazer os requisitos de navegação da Marinha e da Força Aérea norte-americanas. O segmento aeroespacial talvez seja o maior beneficiado com o sistema. As aplicações aeroespaciais atingem as comunidades civil e militar quase que igualmente.

      A ICAO, através do seu Comitê Especial FANS - Future Air Navigation Systems, já recomendou a utilização do sistema de navegação por satélites, GNSS - Global Navigation Systems using Satellites, como a geração futura de sistemas de navegação para a Aviação Civil. O GPS (código C/A) satisfaz os requisitos técnicos recomendados pela ICAO mas não satisfaz os requisitos de confiabilidade de operação e deteção de "mal-funcionamento" do sistema devido à não cobertura global das estações de monitoração (atualmente em território norte-americano e sob o controle do DoD). O GPS, através do código C/A, não é capaz de satisfazer os requisitos de precisão de posição para pouso automático para aeronaves (apenas as categorias de "não-precisão" da FAA são satisfeitas). Os sistemas de GPS-D poderão ser aplicados para manobras de precisão, mas ainda não estão internacionalmente padronizados. Os sistemas atuais de rádio-navegação (OMEGA, VOR, ILS, MLS, TACAN, LORAN etc) serão gradativamente substituídos pelos sistemas por satélites (até o ano de 2005 nos EUA e Europa, e até o ano 2015 para os países do terceiro mundo, conforme programa da ICAO).

      Os sistemas de controle de tréfedo aéreo utilizarão o GPS para controle de rota (em vôo), terminal (aproximação do aeroporto) e em terra (táxi). Os conceitos já foram demosntrados mas ainda não estão padronizados internacionalmente. Os vôos comerciais oferecerão maior segurança (redução da probabilidade de colisão através de um controle automático preciso da posição relativa das aeronaves) e menor custo (rotas otimizadas em tempo e espaço, isto é, evitar atrasos e esperas nos vôos, otimizar trajetórias automáticas, com consequente redução no consumo de combustíveis).

      As aplicações espaciais incluem aplicações nos veículos lançadores de satélites (ou foguetes científicos de sondagem), nas naves tripuladas (tipo Shuttle), nas transferências de órbitas de satélites e na monitoração ou determinação da posição (órbita) do satélite (por exemplo, satélites de coleta de dados, sensoriamento remoto, comunicações etc). Várias aplicações já foram demonstradas em foguetes e mísseis balísticos e muitos conceitos estão ainda por ser definidos.

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