Principio basico gps

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PRINCÍPIO BÁSICO DE FUNCIONAMENTO DO NAVSTAR-GPS
      O NAVSTAR-GPS está baseado no conceito de medida de distâncias entre uma fonte transmissora e uma fonte receptora de rádio-sinais. Três distâncias medidas e o conhecimento da posição absoluta das três fontes transmissoras (fixos) permite determinar a posição absoluta da fonte receptora a partir do processo de triangulação. As distâncias sãocomputadas a partir do tempo de propagação das ondas eletromagnéticas no meio e a velocidade de propagação da onda no meio.
      O efeito Doppler (desvio da frequência da portadora devido ao deslocamento relativo entre a fonte transmissora - satélite e a fonte receptora - antena do receptor do usuário), e efeitos interferométricos (defasagem da portadora devido à diferença de localização entreduas antenas, de um mesmo receptor ou não) são também utilizados para auxiliar os cálculos de posição e velocidade do usuário. Note que, em ambos os casos, apenas o sinal da portadora é utlizado.
PSEUDO-RANGE E PSEUDO-RANGE-RATE
      A distância relativa entre a antena do usuário e a antena do i-ésimo satélite, Pseudo-Range (Pri), é calculada pelo usuário a partir da medida dos intervalos de tempoDti que as ondas eletromagnéticas levam para percorrer a distância entre o satélite e o usuário (o satélite transmite na mensagem GPS o instante de transmissão do sinal e o receptor do usuário possui um relógio - que deve estar - sincronizado com o relógio do satélite), e a velocidade c de propagação da onda no meio.
PRINCÍPIO BÁSICO PARA O CÁLCULO DE POSIÇÃO
      O princípio básico paracálculo de posição através do sistema GPS é o método da triangulação: determinar a posição do usuário, coordenadas (X, Y, Z)u num sistema de coordenadas de referência, a aprtir do conhecimento da posição relativa entre o usuário e três pontos de referência (distâncias Di i=1, 2, 3 e os respectivos cosenos diretores), e as posições dos três pontos de referência (X, Y, Z)si i=1, 2, 3 em relação ao sistemade referência absoluto. Os pontos de referência podem estar fixos ou em movimento, mas é necessário conhecer suas posições absolutas e relativas simultaneamente para se obter cálculos de posição precisos.
      A equação que relaciona as coordenadas do usuário, as distâncias entre o usuário e os pontos de referência, e as coordenadas dos pontos de referência, é dada por:
 
Di² - (Xu - Xsi)² +(Yu - Ysi)² + (Zu - Zsi)²       i=1, 2, 3
      Agrupando as três equações, referentes às três medidas de distâncias a cada ponto de referência, têm-se um sistema de três equações a três incógnitas. As incógnitas do problema são as três coordenadas de posição do usuário (X, Y, Z)u, as medidas são as distâncias Di, e os dados são as coordenadas (X, Y, Z)si dos pontos de referência. Note que osistema é não linear.
RECEPTORES
      O princípio básico de funcionamento da transmissão dos sinais GPS é o Spread-Spectrum (Espectro Espalhado ou Espalhamento do Espectro), que consiste em espalhar o espectro do sinal transmitido e “re-compactar” o espectro no receptor, aumentando com isso a relação sinal/ruído (S/R) na recepção e a imunidade a interferências espúrias (intencionais ou não).
     A figura abaixo apresenta a estrutura básica de um receptor GPS. A antena deve ter características omni- direcionais para poder captar qualquer satélite em qualquer região acima do horizonte (na prática a FAA recomenda a utilização de satélites acima de 7,5 graus acima do horizonte apenas) e ser isotrópica para ter igual ganho em todas as direções. Antenas helicoidais (cônicas ou cilíndricas) eantenas do tipo micro-strip são largamente utilizadas. A primeira etapa de RF consiste num pré-amplificador com alta relação S/R e filtros para eliminar sinais com frequências próximas dos sinais L1 e L2 . Após esta etapa os sinais L1 e L2 são convertidos para frequências intermediárias menores. Os loops de código e da portadora recuperam os sinais digitais codificados e os efeitos Doppler na...
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