Mobile Computing -GPS (Global Positioning System) em rastreamento de veículos

1. Mobile Computing -GPS (Global Positioning System) em rastreamento de veículos Prof. Edson Ceroni

2. 01GPS 02Rastreamento de veículos 03Modelos / fornecedores de serviços 04Pontos fracos / fortes e dificuldades Índice

3. RÁDIO-NAVEGAÇÃO 1912 até II Grande Guerra - equipamento para rádio-navegação - uso de sinais de rádio para determinar a posição (sem muita precisão) II Grande Guerra - desenvolvimento do RADAR – Radio Detection And Ranging - capacidade de medir lapsos de tempo entre emissão/recepção de ondas de rádio. Décadas de 60 e 70 - utilização de satélites artificiais introduziu novos sistemas de navegação (TRANSIT, TIMATION, SYSTEM 621B, NTS) - resolveram alguns desses problemas HISTÓRIA

4. RADAR Determinação da posição - mede-se o lapso de tempo dos sinais provenientes de locais conhecidos. Sinais de rádio são emitidos de transmissores exatamente ao mesmo tempo e com mesma velocidade de propagação. O receptor localizado entre os transmissores detecta qual sinal chega primeiro e o tempo até a chegada do segundo sinal. Se o operador conhece as exatas localizações dos transmissores, a velocidade das ondas de rádio e o lapso de tempo entre os dois sinais, ele pode calcular sua localização em uma dimensão Se usarmos três transmissores, podemos obter uma posição bi-dimensional, em latitude e longitude. FUNCIONAMENTO

5. Os principais objetivos do GPS são: Auxíliar a rádio-navegação em três dimensões com elevada precisão nos cálculos de posição. Permite navegação em tempo real; Provê comunicação com alta imunidade a interferências; Permitir comunicação cobertura global, 24 horas por dia; Efetuar rápida obtenção das informações transmitidas pelos satélites. OBJETIVOS

6. Atendimento Via Satélite

7. Sistema declarado totalmente operacional em l995 Custo - 10 bilhões de dólares 24 satélites que orbitam a terra a 20.200 km duas vezes por dia e emitem simultaneamente sinais de rádio codificados, sendo a sua pior precisão 15 metros; a melhor, 1 metro. Utilização de relógios atômicos de altíssima precisão. Militares americanos implantaram duas opções de precisão: para usuários autorizados (eles mesmos) e usuários não-autorizados (civis). Os receptores GPS de uso militar têm precisão de 1 metro e os de uso civil, de 15 a 100 metros. FUNCIONAMENTO

8. Espectro de onda

9. Como outros sistemas de rádio-navegação, todos os satélites enviam seus sinais de rádio exatamente ao mesmo tempo, permitindo ao receptor avaliar o lapso entre emissão/recepção. A hora-padrão GPS é passada para o receptor do usuário. É a referência de tempo mais estável e exata jamais desenvolvida. GPS emite sinais de rádio especialmente codificados os quais quando processados pelo receptor GPS permitem o cálculo de sua posição, velocidade e tempo. GPS

10. O receptor tem que reconhecer as localizações dos satélites. Uma lista de posições, conhecida como almanaque, é transmitida de cada satélite para os receptores. Controles em terra rastreiam os satélites e mantém seus almanaques acurados. O sistema é composto por três seguimentos: Segmento Espacial (Satélites), Segmento de Controle (Departamento de Defesa, USA) e Segmento do Usuário. GPS

11. Ionosfera Troposfera Posicionamento

12. O Segmento Espacial consiste de satélites GPS chamados de SV (Space Vehicles) -constelação padrão - 24 satélites orbitando a terra.. Segmento Espacial Altitude – permite que a órbita do satélite repita a mesma cobertura na terra a cada 24 horas (4 minutos mais cedo a cada dia) A constelação permite ao usuário a visibilidade de 5 a 8 SV em qualquer ponto da terra

13.  Formado por estações de rastreamento de satélite localizadas em pontos específicos do globo. Controle central - Base de Schriever da Força Aérea Americana no Colorado. Segmento de Controle As estações de monitoramento medem o sinal transmitido pelos SV e calculam o ephemeris (informação precisa sobre a órbita do satélite) e correções do relógio (clock) para cada SV.

14. Segmento de Controle

15. O segmento do usuário é formado pelos receptores GPS (móveis em geral) e pela comunidade de usuários GPS que utiliza o sistema para localização, navegação, topografia, etc. Segmento do Usuário

16. Sinal do satélite GPS O SV transmite em duas frequências (microwave carrier phase): L1 e L2 Carrier Phase L1: Frequência: 1579,42 MHz contém: Mensagem de navegação (ephemeris) Código SPS (código C/A, Coarse/Aquisition) Carrier Phase L2: Frequência: 1227,60 MHz Utilizado para calcular o retardamento devido a ionosfera pelos equipamentos dotados de capacidade para PPS. Não sofre efeito da ionosfera.

17. DADOS DO GPS A mensagem de navegação do GPS consiste de dados na forma binária transmitidos a um certo sequênciamento temporal que marca o tempo de transmissão de cada sub-frame (grupamento de dados). A frame consiste de 1500 bits divididos em cinco subframes de 300 bits cada. Um frame de dados é transmitido em 30 segundos (seis segundos por subframe).

18. ASPECTOS TÉCNICOS DO GPS RASTREAMENTO DOS SATÉLITES Um receptor rastreia um satélite pela recepção de seu sinal. • Quatro satélites são necessários para obtenção de uma posição fixa tridimensional - desejável - mais de quatro satélites simultaneamente. Devido ao deslocamento, o sinal de algum satélite pode ser bloqueado por algum obstáculo, restando satélites suficientes para orientá-lo. A maioria dos receptores rastreia de 8 a 12 satélites ao mesmo tempo.

19. ASPECTOS TÉCNICOS DO GPS RASTREAMENTO DOS SATÉLITES Um receptor não é melhor que outro por rastrear mais satélites. Rastrear satélites significa conhecer suas posições. Não significa que o sinal daquele satélite está sendo usado no cálculo da posição. Muitos receptores calculam a posição com quatro satélites e usam os sinais do quinto para verificar se o cálculo está correto.

20. GEOMETRIA DOS SATÉLITES ‘ Se um receptor GPS estiver localizado sob 4 satélites e todos estiverem na mesma região do céu, sua geometria é pobre. O receptor pode não ser capaz de se localizar, pois todas as medidas de distância provém da mesma direção geral. • Triangulação pobre e a área comum da intersecção das medidas é muito grande (isto é, a área onde o receptor busca sua posição cobre um grande espaço) - mesmo que o receptor mostre uma posição, a precisão não é boa.

21. RASTREAMENTO DE VEÍCULOS O surgimento de várias empresas que comercializam sistemas de rastreamento de frotas utilizando satélite se deve a um simples fato: o aumento ano após ano do número de ocorrências envolvendo roubos de cargas. Caminhões rastreados por satélite -> Necessidade diante de furtos Antes o volume de cargas transportadas era pequeno, comparado aos níveis atuais e os perigos que rondavam as estradas eram outros.

22. RASTREAMENTO DE VEÍCULOS O crescimento da indústria de roubo de cargas aumentou com o passar do tempo e o crescimento do valor agregado transportado, o que elevou muito o prejuízo dos transportadores e embarcadores - principal alavanca que acelerou o crescimento da indústria de rastreamento de veículos de carga por meio de satélite.Uma das primeiras empresas a iniciar este tipo de serviço no País foi a Autotrac, no início de 1994.

23. EXEMPLOS Controlsat - Grupo Schahin - possui produtos para o setor - Controlcel, um sistema de gerenciamento de frotas e de veículos para cidades. Combat Tecnologia em Segurança - dispõe de tecnologia de ponta, produtos voltados para o mercado de rastreamento: HF Codan - Rastreamento e Comunicação em Longas Distâncias e o Micro Transmissor - sistema portátil para localização de cargas roubadas. Ariasat Orbcomm - possui sistema que proporciona a transmissão de dados bidirecional para o gerenciamento e segurança de frotas.

24. EXEMPLOS Permite a troca instantânea de mensagens entre os veículos e suas bases de operação, possibilitando uma comunicação eficiente e sigilosa entre as partes e a automação das atividades de campo. Transmissão os dados sobre localização (informadoselo GPS), segurança e de comunicação para o satélite BrasilSAT, que os retransmite para a Central de gerenciamento da Autotrac, tornando-os disponíveis para o cliente com total sigilo. O caminho inverso da comunicação é possível pois o sistema é bidirecional.

25. EXEMPLOS Canal exclusivo no satélite de comunicação BrasilSAT - através deste canal ou transponder, as mensagens do sistema são transmitidas, o que garante o diferencial em desempenho, velocidade e de sua extensa área de cobertura. A utilização deste transponder, agrega uma série de vantagens para os usuários finais.

26. Modelos de receptores

27. Pontos Fracos no modelo de negócio • Custo inicial de aquisição de HW/SW • Baixa participação de mercado (market share)

28. Principais provedores de serviços de Satélite • Hughes • Telesphazio

29. Pontos fortes e vantagens competitivas Alta Disponibili- dade • Cobertura • Global Aumento de demanda Embarcado em novos veículos Tecnologia estável

30. Outras duvidas ? edson.ceroni@gmail.com MSN: ceroni10@hotmail.com