Geodésia II. Gabriel Oliveira Jerez Prof. Dra. Daniele Barroca Marra Alves

Transcrição

1 Geodésia II Órbitas dos Satélites Gabriel Oliveira Jerez Prof. Dra. Daniele Barroca Marra Alves

2 Posicionamento por satélites Relembr rando... Órbitas Efemérides Princípio?? [ X Y Z ] + t [ X Y Z ] + t Simplificado!!!

3 Defin nições Órbita: [...] 2 ASTR. Trajetória fechada que um astro descreve em torno de outro [...] Efeméride: [...] 4 ASTR. Posição de um astro em determinado momento [...] Fonte: Dicionário Aurélio

4 eitos Conce Isaac NEWTON Físico Inglês Johannes KEPLER Matemático e Astrônomo 3 Leis de Newton fundamentos da física mecânica; Lei da Gravitação Universal 3 Leis de Kepler que regem a dinâmica de orbitas planetárias: Corpos com órbitas fechadas, descrevem trajetórias elípticas

5 Newton: Lei da Gravitação Universal Conce eitos Matéria atrai matéria de forma diretamente proporcional às massas dos corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles Sendo G = 6, ¹¹m³kg-¹ s-²

6 1ª Lei de Kepler (1609) Conce eitos A órbita dos corpos se descreve em uma elipse com o corpo maciço em um dos focos.

7 2ª Lei de Kepler (1609) Conce eitos Os corpos orbitam em curvas planas e percorrem áreas iguais em períodos iguais.

8 3ª Lei de Kepler (1619) Conce eitos O quadrado do período de uma órbita (P) é proporcional ao cubo do semieixo maior da figura descrita. P 2a P² [anos] a³ [AU], sendo 1 AU = 150 milhões de km

9 Conceitos

10 Aplicação na Geodésia Como colocar um satélite em órbita? Utilizar corpos orbitando artificialmente na Terra que enviam suas posições. Desse modo, receptores dos sinais desses satélites podem também obter suas posições se valendo de cálculos geométricos.

11 Lançamento GLONASS-M Aplicação na Geodésia Fonte:

12 Órbitas normais Órbitas do os satélites Terra com distribuição de massas homogênea Forças pontuais como os modelos de Newton e Kepler Órbitas perturbadas Terra com distribuição não-homogênea de massas Perturbações de origem gravitacional e não-gravitacional

13 O satélite em movimento, sujeito unicamente a força da gravidade, descreve uma elipse no espaço, sendo um dos focos a Terra Órbitas Normais Tanto o satélite quanto a Terra são considerados esféricos e homogêneos no que diz respeito à distribuição de massa, podendo ser reduzidos a um ponto material

14 Órbitas Normais Definição do sistema de coordenadas orbital -Origem: centro de massa da Terra; - Eixo X: coincide com a linha das áspides (CMT, positivo para o Perigeu); - Eixo Y: CMT, positivo para υ = 90 ; - Eixo Z: completa o sistema destrógiro.

15 Posição instantânea de um satélite Órbitas Normais

16 Parâmetro E: Órbitas Normais onde: Equação de Kepler: E = M + e sen(e) Sendo M a Anomalia média, dada por: M = n (t t0) t = época de interesse; t0 = época de passagem pelo perigeu; n = movimento angular médio, sendo n = 2π / P

17 Posição instantânea de um satélite Órbitas Normais i inclinação da órbita; Ω ascensão reta do nodo ascendente; ω ângulo do perigeu; υ ângulo perigeu/satélite

18 Elementos Keplerianos Órbitas Normais

19 Órbitas Perturbadas

20 Fatores gravitacionais Órbitas Pe erturbadas Achatamento terrestre Distribuição não-homogênea de massas Atração luni-solar Marés terrestres e marítimas Efeito Relativista

21 Fatores Não-gravitacionais Órbitas Pe erturbadas Atrito na atmosfera Pressão da radiação solar Efeitos eletromagnéticos

22 Representação erros orbitais Sistema de referência com origem no centro de massa do satélite r = coordenadas do satélite; r = velocidade do satélite; n = mov. ang. médio.

23 Transmitidas Efemé érides Posição instantânea Precisas Posição não instantânea

24 Efemérides transmitidas Determinadas pelo segmento de controle (IGS) Transmitidas para os satélites pelos centros terrestres, e em seguida para os usuários Os arquivos contém elementos Keplerianos das órbitas normais e parâmetros de distorção

25 Efemérides transmitidas RINEX (Receiver Independent EXchange Format) Arquivos de observação (*.aao) Arquivos de navegação (*.aanou *.aagou *.aal)

26 Efemérides transmitidas

27 Calcular a posição dos satélites Efemérides transmitidas

28 Calcular a posição dos satélites Efemérides transmitidas

29 Efemérides GPS Efemérides transmitidas

30 Efemérides Galileo Efemérides transmitidas

31 transmitidas Efemérides t

32 Efemérides transmitidas Efemérides GLONASS Diferente do sistema GPS, que fornece elementos Keplerianos, são fornecidas as posições e velocidades dos satélites em um determinado instante

33 Efemérides GLONASS Efemérides transmitidas

34 transmitidas Efemérides t

35 Efemérides transmitidas Por que utilizar elementos keplerianos?

36 Efeméride es precisas Determinadas também pelo IGS Combinação de informações de diversos centros independentes Fornecem: Coordenadas dos satélites com alta precisão (centimétrica), erros dos relógios e parâmetros terrestres

37 Efemérides precisas

38 Efemérides precisas

39 Efemérides GPS Ultra-Rápida Efeméride es precisas ig u _00.sp3 Centro de controle Tipo Semana Dia Hora intermediária Extensão

40 Efemérides GPS Ultra-Rápida Efeméride es precisas igu18606_00.sp3

41 Efemérides GPS Rápida Efeméride es precisas ig r sp3 Centro de controle Tipo Semana Dia Extensão

42 Efemérides GPS Rápida igr18606.sp3 Efemérides precisas

43 Efemérides GPS Final Efeméride es precisas ig s sp3 Centro de controle Tipo Semana Dia Extensão

44 Efemérides GPS -Final igs18606.sp3 Efemérides precisas

45 Efemérides Galileo Final Efeméride es precisas MGEX tum sp3 Centro de controle Semana Dia Extensão

46 Efemérides Galileo tum18606.sp3 Efemérides precisas

47 Efemérides GLONASS Final Efeméride es precisas ig l sp3 Centro de controle Tipo Semana Dia Extensão

48 Efemérides GLONASSS igl18606.sp3 Efemérides precisas

49 es precisas Efeméride

50 Transmitidas Refere enciais WGS84 PZ-90 GTRF CGCS2000 Precisas ITRF atual

51 Dúvidas?

52 01 - Diferencie órbitas normais e perturbadas Quais são os elementos keplerianos? 03 -Cite três fatores gravitacionais e três não gravitacionais que causam as perturbações das órbitas Qual a importância das efemérides para o posicionamento por satélites? Ques stões 05 -Quando devemos utilizar efemérides precisas ou transmitidas em relação às aplicações? 06 -Qual a diferença na nomenclatura das efemérides transmitidas GPS, GLONASS e Galileo? 07 -Levando-se em conta que as efemérides precisas são disponibilizadas com intervalos de 15 minutos, o que se deve fazer para utilizá-las, levando-se em conta que os levantamentos em geral são realizados com intervalos de coleta de segundos (1, 5, 15 segundos...)? 08 -Qual a ordem das precisões e a latência das efemérides precisas do IGS? 09 - Qual a diferença das efemérides transmitidas GLONASS para as demais? 10 -Escreva os nomes de cada opção de efemérides precisas GPS, GLONASS e Galileo, para uma estação da RBMC para o dia 01 de janeiro de 2015.

53 Página GEGE Anál lises

54 Trabalho Prático 1 Calcular as coordenadas de um satélite satélite GPS a partir das efemérides transmitidas para um intervalo de no mínimo 6 horas. (Usar GPSATORB). 1.1 Comparar os valores obtidos com as efemérides precisas (igu, igr e igs) e ANALISAR os resultados obtidos. 1.2 Representar graficamente as coordenadas e as discrepâncias obtidas. Relatório com procedimento, resultados e ANÁLISES.

55 Trabalho Prático 2 Com as efemérides transmitidas de um satélite GLONASS encontrar as altitudes de 10 satélites em uma época ou de um mesmo satélite em 10 épocas diferentes (resultante das coordenadas X, Y e Z). Breve relato com o trecho do arquivo utilizado, resultados e considerações. ANALISAR (condiz com o esperado? Altitude média em relação ao elpsóide?). 3 Escolher um arquivo de efemérides transmitidas GPS ou Galileo e identificar 10 itens dos dados de navegação (utilizar dados aleatórios!!!).

56 Trabalho Prático Entregar até 26/11/2015