Outros sistemas de localização baseados em satélites Outros

TE155-Redes de Acesso sem Fios
Outros sistemas de localização
baseados em satélites
Ewaldo Luiz de Mattos Mehl
Universidade Federal do Paraná
Departamento de Engenharia Elétrica
[email protected]
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Outros sistemas de localização
baseados em satélites
GLONASS – ex-URSS,
URSS atual
t l Rússia
Rú i
Galileo – União Européia
Beidou – República Popular da China
1
GLONASS – Ex-URSS – Rússia
ГЛОНАСС - ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система
Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema
(Sistema Global de Satélites de Navegação)
• Sistema semelhante ao GPS norte-americano
• Previsão
ã original de 24 satélites
é
• Início em 1982
• Centro de controle em Moscou
• Centros de monitoramento em St. Petersburg, Ternopol, Eniseisk &
Komsomolsk
• Em 2002 só restavam 7 satélites em operação!
• Recuperação do sistema a partir de 2004
• 2006: 13 satélites operacionais
• 2007: 12 satélites operacionais + 4 lançamentos GLONASS-M
• 2008: GLONASS recomposto parcialmente com 16 satélites, mas
somente 13 estão operacionais (30-maio-2008) + Lançamentos
adicionais (3 satélites de cada vez + Veículo lançador PROTON-M)
• 2011: Previsão de recomposição total do GLONASS (24 satélites +
reservas)
GLONASS
2
GLONASS
Satélite Uragan
1982 2005
1982-2005
http://www.glonass-ianc.rsa.ru
GLONASS
Satélite Uragan-M
2001 2009
2001-2009
http://www.glonass-ianc.rsa.ru
3
GLONASS
Satélite Uragan-K
2010
2010-
http://www.glonass-ianc.rsa.ru
GLONASS
Engineers work on the Uragan-M space satellite in the assembly shop
of the open joint-stock company Reshetnev Information Satellite
Systems (formerly known as the NPO PM Applied Mechanics Institute)
in the town of Zheleznogorsk, 50 km northeast of the Russian city of
Krasnoyarsk, April 3, 2008.
4
Fábrica NPO Prikladnoi Mekhaniki (NPO PM)
em Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Krai, Rússia
GLONASS
Após obter autorização por parte do governo do Cazaquistão para
retomar o lançamento dos foguetes Proton, a Rússia colocou em órbita
três satélites de navegação para a rede de satélites GLONASS. O
lançamento do foguete 8K82K Proton-K/DM-2, teve lugar às
0735:24UTC do dia 26 de Outubro de 2007 a partir da Plataforma de
L
Lançamento
t
LC81 PU-24
PU 24 do
d
C
Cosmódromo
ód
GIK 5 em Baikonur,
GIK-5
B ik
Cazaquistão.
Os satélites do GLONASS recebem o nome de Uragan. Os satélites
Uragan-M têm uma massa de 1415kg e são fabricados pela empresa
Reshetnev Information Satellite Systems (anteriormente chamada de
NPO PM) na cidade de Zheleznogorsk (Sibéria). Os três satélites
lançados em 26 de outubro de 2007 receberam as designações Cosmos
2431, Cosmos 2432 e Cosmos 2433 após entrarem em órbita terrestre.
As suas designações na série GLONASS são GLONASS-M18, GLONASSM19 e GLONASS-M20.
A nova série Uragan-K deve ter massa de aproximadamente 700 kg e
serão lançados a partir de 2010.
5
GLONASS
6
7
8
9
25-dezembro-2008
GLONASS
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GLONASS
• SP – Standard Precision: 1602,5625 MHz a 1615.5 MHz
• HP – High Precision: 1240 MHz e 1260 MHz (codificado)
• Datum: PZ-90 (é possível que GLONASS-K use WGS-84)
http://www.glonass-ianc.rsa.ru
GLONASS
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GLONASS
GLONASS Deployment Program
December 2008 – January 2009
18 satellites.
94% global availability
December, 2009
22 satellites.
99.7% global availability
December, 2010
24 satellites.
99.99% global availability
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GALILEO – União Européia
• Sistema semelhante ao GPS norte-americano, a ser
completado em 2012
• Operado pela Agência Espacial Européia (ESA)
• Previsão de 27 satélites ativos + 3 de reserva
• Projeto preliminar: satélites de 660kg e 1500 W
• Somente dois satélites de testes foram lançados até
agora: GIOVE-A (28 de dezembro de 2005) e GIOVE-B (27
de abril de 2008)
• Lançamentos são realizados da base russa em Baikonur,
no Cazaquistão.
GIOVE-A
GALILEO – União Européia
Segundo satélite do Galileo será lançado somente em 2008
26/09/2007
Atraso deve-se a problemas com foguete russo
Segundo um comunicado recente da empresa Arianespace, o
lançamento do segundo satélite do sistema global de navegação por
satélites
éli
G lil
Galileo,
Gi
Giove-B,
B previsto
i
para dezembro,
d
b
sofrerá
f á um atraso
de três meses.
A nova data para lançamento do Giove-B foi marcada para
março de 2008. O atraso foi provocado por problemas no foguete
russo Soyuz, que deverá levar o satélite para sua órbita.
Quando estiver completo, o sistema Galileo terá 30 satélites,
que orbitarão a Terra a 24 mil quilômetros de altura e enviarão um
sinal civil alternativo à rede GPS, de controle militar.
A data prevista para que o sistema esteja completamente
operacional é 2012
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GIOVE - Galileo In-Orbit Validation Element
GALILEO – União Européia
Propõe-se 4 tipos de serviços:
Open Service (OS):
• O acesso será gratuito
• Rinais emitidos em duas faixas: 1164 MHz –1214 MHz & 1563 MHz –
1591 MHz.
• Receptores
R
t
d l band:
dual
b d erro <4
4 m horizontal
h i
t l & <8
8 m vertical
ti l
• Receptores single band: erro <15 m horizontal & <35 m vertical
Commercial Service (CS):
• Acesso mediante o pagamento de uma taxa: serviço criptografado
disponível somente sob licença: erro < 1m
• Recebe os sinais OS + sinal adicional criptografado na faixa de 1260 MHz –
1300 MHz.
• Será complementado por estações terrestres (EGNOS): erro < 10 cm
Public Regulated Service (PRS) & Safety of Life Service (SoL):
• Precisão semelhante ao Open Service.
• Apresentará robustez contra interferências.
• PRS será usado por autoridades de segurança (Polícia e Forças Armadas).
• SoL será usado por sistemas de transporte (Controle de Tráfego Aéreo,
Aeronaves, Trens etc.).
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Proposta:
Equipamentos
que combinem
os sinais GPS,
GLONASS
( futuramente
(e
f t
t
também os
sinais do
sistema
europeu
Galileo).
Proposta:
Equipamentos
que combinem
os sinais GPS,
GLONASS
(e futuramente
também os
sinais do
sistema
europeu
Galileo).
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GALILEO – União Européia
• Há dúvidas se o Sistema Galileo de fato estará completo até 2012
(primeira previsão era 2008, depois 2010...)
• A Agência Espacial Européia (ESA) enfrenta problemas de
orçamento insuficiente para completar o Sistema Galileo.
• Oposição
p ç aberta do g
governo norte-americano
• O satélite GIOVE-B foi anunciado como pronto, mas posteriormente
a ESA confirmou alguns problemas nos testes pré-lançamento.
• GIOVE-B só foi lançado em 27 de abril de 2008 do Cosmódromo de
Baikonur, no Cazaquistão.
GIOVE - A
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GIOVE - A
28 de dezembro de 2005
17
GIOVE - B
27 de abril de 2008
Beidou 北斗导航系统 – China
• Sistema referencial através de satélites geo-estacionários
• A tradução literal de Běidǒu é “Dǒu do Norte“, nome dado na
China à constelação ocidental da Ursa Maior (Constelação dos Nove
Deuses Imperadores, divindades taoistas).
• Dǒu é um recipiente para cereais (arroz) com aproximadamente 10
lit os de capacidade.
litros
capacidade
• O sistema Beibou somente tem cobertura na R.P.China e nos
países vizinhos (Longitude 70°~140° E e Latitude 5°~55° N).
• Os equipamentos terrestres devem se comunicar com os satélites
para obter a localização.
• Os satélites são basicamente satélites de telecomunicações
baseados no design DFH-3 [Dong Fang Hong (东方红) – “O oriente
é vermelho”]] – massa de aproximadamente
p
1000 kg
g
• Foguete lançador: Longa Marcha
• Local de lançamento: Xichang, China
• Downlink 2491,75+/-4,08 MHz
• Uplink 1615,68 MHz.
• Datum: Beijing 1954
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Beidou 北斗导航系统 – China
Os Nove Deuses Imperadores são os seguintes:
1. “Gou Chen Tian Huang Da Di 勾陈天皇大帝” (Estrela Vega)
2. “Bei Ji Zhi Wei Da Di 北极紫微大帝” (Estrela Polar - Polaris)
3.As 7 estrelas da “Constelação do Norte” (em chinês, “Bei Dou Qi Xing 北斗七星”):
a. “Tan Lang 贪狼”
b. “Ju Meng 巨门”
c. “Lu Chun 禄存”
d. “Wen Qu 文曲”
e. “Lian Zhen 廉贞”
f. “Wu Qu 武曲”
g. “Po Jun 破军
Beidou 北斗导航系统 – China
Satélite
Local de
Lançamento
Foguete
Lançador
Órbita
Situação
30.out.00
BeiDou-1A
Xichang
CZ-3M
GEO 140°E
Não operacional
21.dez.00
BeiDou-1B
Xichang
CZ-3A
GEO 80°E
Operacional
25.mai.03
BeiDou-1C
Xichang
CZ-3A
GEO 110,5°E
Operacional
03.fev.07
BeiDou-1D
Xichang
CZ-3A
GEO 86°E
Operacional
14.abr.07
BeiDou-2A
Xichang
CZ-3A
MEO 21500 km
Operacional
15.abr.09
BeiDou-2G
Xichang
CZ-3C
MEO 21500 km
Operacional
Data
Sequência de operação provável
1. O equipamento terrestre envia um sinal ao espaço.
2. Cada um dos satélites g
geoestacionários recebe o sinal do equipamento
q p
terrestre.
3. Cada satélite geoestacionário envia de volta à terra o horário do seu relógio atômico no qual
houve a chegada do sinal terrestre.
4. Uma central de operação calcula a latitude e a longitude do equipamento terrestre, tendo
como base os horários enviados pelos satélites geoestacionários. A altitude não é possível de
ser determinada pelo atraso do sinal e provavelmente é obtida através de uma mapa-base
programado na central de operações.
5. A central de operações envia os resultados da localização e da altitude aos satélites.
6. Um ou mais satélites envia de volta ao equipamento terrestre a localização e a altitude que
foi calculada pela central de operações.
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Beidou 北斗导航系统 – China
• Aparentemente os receptores recebem também os sinais dos
satélites GPS norte-americanos, sendo os satélites Beidou destinados
a aumentar a precisão da localização.
• Devido à necessidade de comunicação do equipamento terrestre
com os 2 satélites geo-estacionários, os equipamentos são grandes e
provavelmente consomem muita potência.
ê
• Aparentemente a China havia desistido do sistema Beidou em favor
de um acordo para uso do sistema Europeu Galileo, porém lançou em
fevereiro e abril de 2007 mais dois satélite do sistema Beidou (não
eram lançados novos satélites Beidou desde 2003) e um novo
satélite em abril de 2009.
Plano de Frequências – GPS & Galileo
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Plano de Frequências
GPS & Galileo & Beidou
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Introdução ao NAVSTAR-GPS
Conclusões
• O sistema NAVSTAR-GPS é uma excelente ferramenta de geolocalização, disponível mundialmente e gratuitamente, com inúmeras
aplicações.
li õ
• Como foi desenvolvido para aplicações militares, o GPS é controlado
pelos militares norte americanos, podendo sofrer a qualquer momento
indisponibilidade ou introdução de desvios propositais por razões de
segurança.
• A China, a antiga URSS e a Comunidade Européia, preocupadas com
o controle militar norte-americano do GPS, desenvolveram (GLONASS
+ Beidou) ou estão desenvolvendo (GALILEO) seus próprios sistemas
baseados em satélites.
• Os vários empecidos e adiamentos não permitem prever quando o
sistema Galileo estará plenamente operacional
• Se o sistema Galileo de fato se tornar realidade, será interessante
ter futuramente equipamentos que possam receber sinais conjuntos
dos sistemas GPS + GLONASS + Galileo
21