Como funcionam os receptores GPS

Nossos ancestrais precisavam de medidas muito extremas para não ficarem perdidos. Eles ergueram pontos de referência monumentais, esboçaram mapas laboriosamente detalhados e aprenderam a ler as estrelas no céu noturno. As coisas são muito, muito mais fácil hoje em dia. Por menos de R$ 200,00, você pode obter um dispositivo de bolso que irá dizer-lhe exatamente onde você está na Terra a qualquer momento. Contanto que você tenha um receptor GPS e uma vista desobstruída do céu, você nunca estará perdido novamente. 

Nesta publicação, vamos descobrir como funciona essa mágica digital. Como veremos, o Sistema de Posicionamento Global é amplo, caro e envolve muita engenhosidade técnica, mas os conceitos fundamentais no trabalho são bastante simples e intuitivos. 

Definição

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Quando as pessoas falam sobre "um GPS", geralmente significa um receptor GPS. O Sistema de Posicionamento Global (do inglês Global Positioning System, GPS) é na verdade uma constelação de 27 satélites em órbita da Terra (24 em operação e três extras em caso de algum falhar). O exército norte-americano desenvolveu e implementou essa rede de satélites como um sistema de navegação militar, mas logo abriu-se a todos os outros. 
Cada satélite desse movido a energia solar, que pesa 1.400 a 1.800 quilos, circunda o globo em cerca de 12.000 milhas (19,300 km), fazendo duas rotações completas a cada dia. As órbitas estão dispostas de modo que, em qualquer momento e em qualquer lugar na Terra, existem, pelo menos, quatro satélites "visíveis" no céu. 

O sistema é projetado para assegurar que, pelo menos, quatro satélites estejam visíveis, 

pelo menos, a 15° acima do horizonte a qualquer momento em qualquer lugar do mundo.

(Fonte: NOOA, 2014)

O trabalho de um receptor GPS é localizar quatro ou mais desses satélites, descobrir a distância de cada um, e usar esta informação para deduzir sua própria posição. Esta operação baseia-se num princípio matemático simples chamada triangulação. A triangulção no espaço tridimensional pode ser um pouco complicado, então vamos começar com uma explicação simples, a triangulação bidimensional.

Triangulação 2D

Imagine que você está em algum lugar no nordeste e que está totalmente perdido - por qualquer motivo, você não tem absolutamente nenhuma idéia de onde você está. Você encontra um simpático local e pergunta: "Onde estou?" Ele diz: "Você está a 314 quilômetros de Aracaju, Sergipe." 

Isso é uma informação concreta, mas não é particularmente útil, por si só. Você poderia estar em qualquer lugar em um círculo ao redor de Aracaju que tem um raio de 314 quilômetros, como este: 

(Fonte: do autor, 2014)

Você pergunta a outra pessoa onde você está, e ela diz: "Você está 335 Km de Maceió, Alagoas." Agora você está chegando a algum lugar. Se você combinar esta informação com a informação de Aracaju, você tem dois círculos que se cruzam. Você já sabe que você deve estar em um destes dois pontos de interseção, se você estiver a 314 quilômetros de Aracaju e 335 quilômetros de Alagoas. 

Se uma terceira pessoa lhe diz que você é 376 quilômetros de Juazeiro do Norte, Ceará, você pode eliminar uma das possibilidades, pois o terceiro círculo só vai cruzar com um desses pontos. Você já sabe exatamente onde você está - Paulo Afonso, Bahia. 

Imagem meramente ilustrativa 

(Fonte: do autor, 2014)

Este mesmo conceito funciona em um espaço tridimensional também, mas você estará lidando com esferas em vez de círculos. 

Triangulação 3D

Fundamentalmente, a trilateração tridimensional não é muito diferente de trilateração bidimensional, mas é um pouco mais complicado de visualiza-la. Imagine os raios dos exemplos anteriores indo em todas as   direções. Então, ao invés de uma série de círculos, você tem uma série de esferas.  Se você sabe que está 10 quilômetros de satélite A no céu, você pode estar em qualquer lugar na superfície de uma esfera enorme imaginária, com um raio de 10 milhas. Se você também sabe que está 15 milhas do satélite B, você pode sobrepor-se a primeira esfera com outra, esfera maior. As esferas cruzam em um círculo perfeito. 

Se você sabe que a distância a um terceiro satélite, você recebe uma terceira esfera, que se cruza com esse círculo em dois pontos.  A própria Terra pode agir como uma quarta esfera - apenas um dos dois pontos possíveis irá, na verdade, estar na superfície do planeta, de modo que é possível eliminar a uma no espaço. 

(B. Whellenhof Hoffman, 1993)

A fim de tornar este cálculo simples, então, o receptor de GPS tem de saber duas coisas: 

• A localização de pelo menos três satélites acima 
• A distância entre você e cada um desses satélites 

A triangulação 3D começa aos 2m28s

As ondas de rádio são energias eletromagnéticas, o que significa que elas viajam à velocidade da luz (cerca de 186 mil milhas por segundo, 300.000 km por segundo no vácuo). O receptor pode descobrir o quão longe o sinal viajou cronometrando quanto tempo levou o sinal para chegar. Depois o receptor e o satélite trabalho em conjunto para fazer esta medição. 

Conclusões 

Com o boom do crescente consumo de dispositivos computacionais móveis, o receptor GPS padrão não só tem capacidade de colocar estes dados em um mapa em qualquer local particular, mas também de traçar o seu caminho através de um mapa como você se move. Se você deixar o seu receptor ligado, ele pode permanecer em constante comunicação com os satélites GPS para ver como a sua localização está mudando. Com esta informação e seu relógio interno, o receptor pode lhe dar várias informações valiosas: 

• A distância que você viajou
• Quanto tempo você esteve em viagem 
• Sua velocidade atual 
• A sua velocidade média 
• O trajeto percorrido
• O tempo estimado de chegada ao seu destino, se você mantiver sua velocidade atual

Aplausos para a ciência, até a próxima!

REFERÊNCIAS

HOFFMAN-Wellenhof, B.; LICHTENEGGER, H.; COLLINS J. Global Positioning System. Theory and practice. . Springer, Wien (Austria), 1993, 347 p., ISBN 3-211-82477-4, Price DM 79.00. ISBN 0-387-82477-4 (USA).

WIKIPÉDIA; sd. Global Positioning System. Disponível em <http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System>; Acessado em: 13 ago 14.

Por: Unknown Em 16:06

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Bluetooth - Como funciona?!

O Bluetooth, assim como o Wi-Fi, é uma tecnologia de comunicação sem fio entre dispositivos. Presente em celulares, notebooks, impressoras, fones de ouvido, mouses, teclados e diversos outros dispositivos, o Bluetooth utiliza ondas de rádio de baixa potência para realizar a conexão, o que significa dizer que não é necessário um dispositivo estar junto do outro como no infravermelho. O raio de alcance é menor que o do Wi-Fi, chegando em média aos 10 metros. Lembrando que obstáculos entre os aparelhos pioram o sinal.

Além de transferir dados e conteúdo multimídia, o Bluetooth é usado para controlar aparelhos e também nos vídeo-games modernos. Cada dispositivo desse possui um identificador único que será utilizado na hora da conexão. Ao conectar com outro aparelho, o famoso "parear", o dispositivo "mestre" envia ao dispositivo "escravo" uma chave de acesso para firmar a comunicação. No total é possível parear simultaneamente com 8 dispositivos.

Por: Edgar Lima Em 12:47

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O cabo de rede quebrou e agora como crimpar?

 Iae Pessoal,

Estamos aqui mais uma vez, para deixarmos um pouco do nosso conhecimento e para ajudar vocês.

No post de hoje iremos falar de crimpagem de cabos e a diferença entre cabo direto e cabo crossover.

Primeiro vamos a diferença, para que possamos saber qual cabo server para nossa necessidade.

 - Cabo direto: Quando queremos conectar equipamentos diferentes, usamos o cabo direto.

Ex: Modem ao Roteador 

     Roteador ao Micro

     Hub ao PC

     Switch ao PC

     Modem ao Switch

- Cabo crossover: Quando queremos interligar equipamentos iguais, usamos o cabo crossover.

Ex: Computador a um Computador

      Hub a Hub

      Switch a Switch

      Entre outras ligações.

Agora já sabemos qual o cabo iremos utilizar, vamos entender como construir cada tipo de cabo agora.

Abaixo tem uma figura ilustrando a sequencia correta de cada cabo, para contruirmos o cabo precisamos de  um cabo modelo UTP(Unshilded Twisted Par), um alicate de crimpagem e conectores RJ45.

Mas que o que é Cabo UTP?

Nas redes padrão Ethernet praticamente são só usados cabos UTP CAT 5. Isso quer dizer que esse tipo de cabo é composto por quatro pares de fios e opera à freqüência de 100 MHz. Atualmente já existe o UTP CAT 6.

Vamos a sequencia de fios. 

O Alicate que utilizamos para crimpar e os conectores são destes modelo:

Galera ficamos por aqui, qualquer duvida estamos aqui, pode deixar um comentário que respondemos o mais rápido possível.

Valeu pela atenção e até a próxima :) 

Por: Unknown Em 22:03

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Cidades do futuro: você gostaria de viver em uma cidade inteligente?

Você gostaria de viver em uma cidade com a qual pode interagir? Uma cidade que age como um organismo vivo e que pode responder a suas necessidades.

Em todo o mundo essas cidades já estão sendo construídas, de Masdar, em Abu Dhabi, até Songdo, na Coreia do Sul. Agora, a cidade caótica mais próxima de você pode estar na fila para uma reformulação.

Mas quem irá monitorar e controlar os sensores que estarão cada vez mais em cada prédio, poste e cano da cidade? É esse o futuro que realmente queremos?No futuro, tudo na cidade ─ do sistema elétrico, passando pelos esgotos até as estradas, edifícios e carros ─ estará conectado à rede. Edifícios apagarão as luzes por você, carros auto conduzidos encontrarão sozinhos a vaga de estacionamento e até as lixeiras serão inteligentes.

Empresas de tecnologia como a IBM, a Siemens, a Microsoft, a Intel e a Cisco estão ocupadas vendendo seus programas para resolver uma série de problemas das cidades, desde vazamentos de água até a poluição do ar e os engarrafamentos.

Em Cingapura, em Estocolmo e na Califórnia, a IBM coleta dados sobre o trânsito e os processa com algoritmos para prever onde acontecerão os engarrafamentos uma hora antes que eles comecem.

No Rio de Janeiro, a empresa construiu uma sala de controle no estilo da Nasa, onde diversas telas reúnem dados de sensores e câmeras localizadas em toda a cidade.

No total, a IBM tem cerca de 2,5 mil projetos de cidades inteligentes no mundo e, inclusive, registrou a expressão "smarter cities" (cidades mais inteligentes, em tradução livre).

Mas essas empresas também são alvo de críticas pela forma como conduzem essa reestruturação das cidades.

"Algumas pessoas querem ajustar uma cidade como se faz com um carro de corrida, mas estão deixando os cidadãos fora do processo", diz Anthony Townsend, diretor do Instituto do Futuro e autor do livro Smart Cities: Big Data, Civic Hackers, and the Quest for a New Utopia ("Cidades inteligentes: grandes dados, hackers cívicos e a busca por uma nova utopia", em tradução livre).

Transferência de tecnologia

Especialistas alertam para o fato de que as cidades devem apostar na inteligência dos cidadãos

A IBM afirma que envolve os cidadãos em seus projetos de cidades inteligentes. Em Dublin, a empresa trabalhou com o governo local para abrir enormes quantidades de dados disponíveis sobre a cidade, o que deu origem a aplicativos como o ParkYa, que usa dados sobre o trânsito para ajudar as pessoas a encontrar as melhores vagas de estacionamento na cidade.

Na cidade de Dubuque, no Estado americano do Iowa ─ onde está desenvolvendo medidores de consumo de água inteligentes ─, a IBM forneceu os dados aos cidadãos por meio de um portal comunitário, para que eles possam checar seu consumo e compará-lo com o dos vizinhos.

Mas faz sentido que, para a empresa, as cidades sejam um problema esperando por uma solução.

"Precisamos construir cidades que se adaptem às necessidades dos (seus) cidadãos, mas antes não era possível porque não havia informação suficiente", diz Lisa Amini, diretora de pesquisa da IBM.

Ela faz a comparação entre os "bens" das cidades, como semáforos, trânsito, canos de água, e os bens das grandes empresas, para os quais os sistemas e programas da IBM foram desenvolvidos originalmente,

Mas Townsend não está convencido de que a tecnologia pode ser transferida tão facilmente. "Governos não tomam decisões como negócios tomam. Cidadãos não são consumidores", diz.

A China está construindo dezenas de novas cidades e está começando a adotar enormes salas de controle como a que a IBM criou no Rio. Mas isso preocupa o pesquisador.

"E se pessoas ruins tomarem o poder? Estamos criando capacidades que podem ser mal utilizadas?", questiona o pesquisador.

Rede de cidadãos

Há um outro capítulo na história das cidades inteligentes, nesse caso escrito pelos cidadãos que usam aplicativos, sensores de fabricação própria, smartphones e a internet para cooperar com a resolução dos problemas da cidade.

Don't Flush Me é sistema simples formado por um pequeno sensor de fabricação amadora e um aplicativo que ajuda a resolver um dos maiores problemas do sistema hidráulico de Nova York.

Toda vez que a cidade é atingida por uma chuva forte, o esgoto sem tratamento acaba sendo jogado diretamente no rio. São milhões de metros cúbicos por ano.

Usando um processador Arduino, que mede o nível da água no sistema hidráulico, o sistema informa pelo aplicativo Don't Flush Me o momento em que não se deve dar descarga, a fim de não sobrecarregar o sistema.

Já a rede de sensores Meanwhile Egg alerta a população para as más condições da qualidade do ar, que a cada ano resulta na morte de 2 milhões de pessoas nas grandes cidades.

Os sensores são instalados por moradores, coletando dados sobre gases de efeito estufa, óxido de nitrogênio (NO2) e monóxido de carbono (CO).

Os dados alimentam um sistema que localiza em um mapa os níveis de poluição ao redor do mundo.

Envolver os cidadãos no processo de melhora da qualidade de vida das cidades é crucial, diz Andrew Hudson-Smith, diretor do Centro para Análise Espacial Avançada da University College de Londres.

Painel londrino reúne dados de poluição, clima e nível dos rios

Hudson-Smith e sua equipe criaram um painel que reúne dados da capital britânica. Assim como o centro de controle do Rio, o painel coleta dados de poluição, clima e do nível dos rios.

Mas o painel de Londres vai além e mostra os tópicos mais discutidos do Twitter e o nível de felicidade da população. O mesmo painel está disponível na internet.

Sob pressão

A realidade é que a maioria dos projetos de cidades inteligentes são de pequena escala, como as iniciativas de geração de energia solar ou programas de compartilhamento de transporte.

Para Hudson-Smith, do Centro para Análise Espacial Avançada, "há muito alvoroço sobre as cidades inteligentes, mas ainda não há tecnologias que estão realmente mudando a vida das pessoas".

O pesquisador afirma, no entanto, que vivemos em um momento de mudanças e que, em cinco anos, as "coisas serão incrivelmente inteligentes".

Quando este dia chegar, a infraestrutura de dados se tornará tão importante quanto a infraestrutura de trens e estradas.

Se os dados serão controlados por grandes corporações ou pelos cidadãos é outra questão. Nesse caso, é bom pensar qual é a razão de existência das cidades, alerta Dan Hill, da empresa de pesquisa Fabrica.

"Não planejamos cidades para serem eficientes, mas sim para serem locais de cultura, comércio, uma comunidade", diz.

Na pressa para fazer as coisas funcionarem melhor, podemos estar prestes a perder um grande bem, avalia a pesquisadora.

"Serão os cidadãos inteligentes os que farão as cidades inteligentes", conclui Hill.

Retirado do site:  http://www.bbc.co.uk/portuguese/noticias/2013/08/130822_cidades_inteligentes_vj_cc.shtml

Por: Unknown Em 12:42

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