Maro de 2012 Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de Paula, DSc. CAP. 1-INTRODUO AO GPS Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O que Posicionamento ? o ato de determinar as coordenadas de um ponto em relao a um determinado referencial. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O que Posicionamento Geodsico ? o ato de determinar as coordenadas de um ponto, COM PRECISO GEODSICA (ALTA PRECISO), em relao a um determinado referencial GEODSICO. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Como se fazia posicionamento antes do GPS ? Astros Bssola Determinao da Latitude: Astrolbio Quadrante Sextante Sextante Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Como se fazia posicionamento antes do GPS ? Ondas de Rdio LORAN e DECCA (Faixa Costeira) mega (Baixa Preciso e Custo Elevado) Satlites Artificiais NNSS/TRANSIT (Efeito Doppler): Esteve ativo de 1967 a 1996; Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O que o GPS ? O GPS, cuja sigla significa Sistema de Posicionamento Global, permite, atravs de uma constelao de satlites artificiais, a obteno da localizao, tempo e velocidade de um receptor GPS. Sistema: conjunto de partes (segmentos) Posicionamento: fornece posio Global: abrangncia em toda a Terra Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O que o GNSS ? A sigla GNSS significa Global Navigation Satellite System (Sistema Global de Navegao por Satlite) e corresponde a um termo genrico para identificar um sistema global de posicionamento por satlites.Atualmente, esto em atividade o sistema americano (GPS) e russo (GLONASS). Futuramente, estaro ativos tambm o sistema europeu (Galileo) e o chins (Compass/Beidou II). Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Histrico do desenvolvimento do GPS O Sistema GPS foi desenvolvido e mantido pelo Departamento de Defesa dos EUA Objetivo: ser o principal sistema de navegao das foras armadas americanas Em razo da alta acurcia, surgiram diversos usurios civis, em diversas reas de atuao Custo do Sistema: 8 a 10 bilhes de US$ Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Histrico do desenvolvimento do GPS Capacidade Operacional Inicial (IOC): 08/12/1993 Capacidade Operacional Completa (FOC): 27/04/1995 Primeiro Satlite: Lanado em 1978 - 1500 kg, US$ 50 milhes Satlites do Bloco II: 2000 kg, US$ 25 milhes Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Histrico do desenvolvimento do GPS Primeiro Receptor: Macrometer (prottipo), testado no MIT em 1982 Mtodos: Cinemtico (1985), OTF (1989), WADGPS (1989), RTK (1993) Monitoramento da Atmosfera com GPS: 1994 Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Histrico do desenvolvimento do GPS BlocoLanamentoNr. Satlites Lanados Nr. Satlite em Servio I1978198510+110 II1985199090 IIA199019971910 IIR1997200412+1112 IIR-M200520097+128 IIF201020112+822 IIIA2014?0+1230 IIIB0+830 IIIC0+1630 Total59+21+122+36332 1Fracassado 2Em preparao3Planejado ltima atualizao: nov/2011 Status atual da constelao GPS : http://navcen.uscg.gov/?Do=constellationStatus Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Aplicaes Diversas aplicaes tm sido encontradas para os sistemas de posicionamento por satlites: Aplicaes Militares: pessoas, veculos e de armas Cadastro e topografia (SIG, mapeamento) Busca e salvamento Monitoramento de frota Lazer Segurana Localizao e orientao de pessoas e animais Agricultura de preciso Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O princpio bsico de posicionamento pelo GPS Pode ser apresentado da seguinte forma:Conhecendo-se as distncias entre um receptor e quatro satlites e, conhecendo-se tambm as coordenadas desses satlites, possvel calcular as coordenadas da antena do receptor no mesmo sistema de referncia dos satlites. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O princpio bsico de posicionamento pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O princpio bsico de posicionamento pelo GPS Satellite 1Satellite 2 Satellite 3 Satellite 4 Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O princpio bsico de posicionamento pelo GPS Porque so necessrios 4 e no apenas 3 satlites para possibilitar o posicionamento ? Devido ao no-sincronismo entre os relgios dos satlites e do receptor. Assim, aparece mais uma incgnita no problema (At), alm de AX, AY e AZ. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O princpio bsico de posicionamento pelo GPS Simulao da Constelao GPS e GLONASS http://detmich.com/rhp/gps.html Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS Satlites GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS O Sistema de Posicionamento Global (GPS) composto por 3 segmentos: Segmento Espacial Segmento de Controle Segmento de Usurios Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Segmento de Controle Segmento Espacial Segmento de Usurios Estaes Monitoras Antenas de terra Estao Master Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O Segmento Espacial Configurao do Sistema: Originalmente 24 satlites, distribudos em 6 planos orbitais (hoje so mais de 30 satlites). Altitude aproximada de 20.200 km Perodo orbital de 12 horas siderais Planos orbitais inclinados 55o em relao ao Equador Sistema de Referncia: WGS-84 Esta configurao permite que, em qualquer lugar da superfcie terrestre e a qualquer hora do dia, seja possvel visualizar pelo menos 4 satlites. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O Segmento Espacial Viso da Terra a partir de Satlites: http://www.fourmilab.ch/earthview/satellite.html Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Sinais GPS: Portadoras Cada satlite GPS emite 2 ondas portadoras: L1 e L2, sendo que os lanamentos da nova gerao de satlites GPS (bloco IIF) enviam tambm uma nova onda portadora chamada L5 Essas ondas so baseadas na freqncia fundamental de 10,23 MHz (f0) L1: fL1 = 154*f0 = 1575,42 MHz e =19,05 cm L2: fL2 = 120*f0 = 1227,60 MHz e =24,45 cm L5: fL5 = 115*f0 = 1176,45 MHz e =25,51 cm Objetivo principal da transmisso de duas ondas: correo dos efeitos da refrao ionosfrica no posicionamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Sinais GPS: Cdigos Cada satlite GPS emite 2 cdigos (C/A e P), modulados sobre as ondas portadoras. Os satlites dos blocos IIR-M e IIF transmitem, tambm, o cdigo L2C, modulado na portadora L2. Os cdigos permitem identificar qual satlite enviou os sinais e em que instante isso aconteceu BandaFrequncia VHF50-330 MHz. 1-10 m UHF300-1,000 MHz.10cm 1m P220-300 MHz115 cm L1-2 GHz.20 cm S2-4 GHz.10 cm C4-8 GHz. 5 cm X8-12 GHz.3 cm K u12-18 GHz.2 cm K18-27 GHz.1,35 cm K a27-40 GHz.1 cm Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Sinais GPS: Cdigos O cdigo C/A (coarse acquisition-fcil aquisio) modulado sobre a L1 e o cdigo P (precise/protected) modulado sobre a L1 e a L2 C/A: fC/A = 1,023 MHz e =293,1 m ( =c/f) P: fP = 10,23 MHz e =29,31 m O cdigo P reservado para o uso de militares americanos e usurios autorizados. Ele criptografado (a partir de 1994) e, nessa situao, chamado de cdigo Y. Devido o seu menor comprimento de onda, os posicionamentos via cdigo P so mais precisos Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Sinais GPS: Mensagem de Navegao Cada satlite transmite um conjunto de dados chamados Mensagem de Navegao, que so modulados nas ondas portadoras, a uma taxa de 50 bps (bits/s), perfazendo um total de 1500 bits, que se repetem a cada 30 segundos. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Sinais GPS: Mensagem de Navegao - Contedo Informaes contidas nas Mensagens de Navegao: Coeficientes para correo do relgio do satlite Nmero da semana GPS Sade do satlite Idades dos dados Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Sinais GPS: Mensagem Navegao - Contedo Parmetros orbitais: para clculo das posies dos satlites para fins de posicionamento Almanaque dos satlites: para clculo aproximado das posies dos satlites - para fins de planejamento de misso GPS Modelos da ionosfera Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Sinais GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 A Gerao dos Sinais GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 A Estrutura dos Sinais GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS Segmento de Controle: composto de11 estaes monitoras. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS As principais tarefas do segmento de controle so: monitorar e controlar continuamente o sistema de satlites; determinar o sistema de tempo GPS; predizer as efemrides dos satlites; calcular as correes dos relgios dos satlites; atualizar periodicamente as mensagens de navegao de cada satlite. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS Cada estao monitora equipada com oscilador externo de alta preciso e receptor GPS de multi-freqncia, o qual rastreia todos os satlites visveis e envia os dados para a estao de controle central, em Colorado Springs (EUA). Estao no Hawaii Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS Os dados so processados para determinar as rbitas dos satlites e as correes nos relgios dos satlites. Essas informaes so, ento, enviadas aos satlites, para atualizar as mensagens de navegao. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS Estao de Controle Central USNO Estao Monitora USNO AMC Sinais do Satlite Links de Tempo Dados de Tempo Dados de Tempo Controle Dados Sinais do Satlite Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Segmentos do GPS Segmento de Usurio Composto pelo conjunto de todos os receptores GPS, destinados aos diversos fins Podem ser de uso civil ou militar Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Componentes dos receptores Antena ePr-amplificadorRastreadordo Cdigo.Rastreadorda FaseOsciladorMemriaSuprimentode energiaexternaUnidade decomandose displayDescarregadorexterno dedadosProcessador de sinalPrincipais componentes de um receptor GPSEsquema Geral dos Receptores GNSS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Antena Detecta as ondas eletromagnticas emitidas pelos satlites, converte a energia da onda em corrente eltrica, amplifica o sinal e o envia para a parte eletrnica do receptor. Tipos: Monopole ou Dipole, Helix ou Volute, Spiral Helix, Microstrip ou Patch e Choke ring. Para levantamentos geodsicos, a antena deve garantir alta estabilidade de seu centro de fase em relao ao centro geomtrico e proteo contra Multicaminhamento. Componentes dos receptores Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Componentes dos receptores Podem permitir a recepo de sinal de uma ou duas ondas portadoras (L1 ou L1/L2) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Canal unidade eletrnica por onde os sinais dos satlites so enviados para processamento Nos receptores multicanais, cada canal rastreia continuamente um dos satlites visveis No mnimo 4 canais devem estar disponveis Atualmente os receptores contam com at 40 canais, paraGPS+GLONASS e 80 canais, para GPS+GLONASS+GALILEO Quanto maior o nmero de canais disponveis para sinais GNSS, maior o nmero de satlites rastreados e, teoricamente, melhor a preciso. Componentes dos receptores Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Componentes dos receptores Seo de Radio-Freqncia: para identificao e processamento do sinal Microprocessador: para controle do receptor, amostragem e processamento dos dados (para navegao) Oscilador: para gerar rplicas dos sinais emitidos pelos satlites GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Componentes dos receptores Interface para o Usurio, Painel de exibio e comandos interessante que permita, ao menos, a entrada da identificao dos pontos rastreados, podendo ser diretamente no painel ou atravs de Palmtop Memria Quanto maior a memria, maior a autonomia em campo Recomendvel: mnimo de 8 MB Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Componentes dos receptores Proviso de energia. Deve-se observar: Autonomia de uso: em horas (no mnimo 10 h) Presena de dispositivo que descarrega a bateria antes da realizao da carga (carregador inteligente) Efeito Memria: Elementos qumicos da bateria Integrao: Bateria externa ou integrada ao receptor. Neste ltimo caso, o receptor s pode ser utilizado aps recarregar (no permite bateria extra). Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Navegao Aplicaes de baixa preciso, geralmente em torno de 9m na horizontal e 15m na vertical (confiabilidade de 95%), no modo absoluto Processam apenas o Cdigo C/A (pseudo-distncia), para usurios civis. No armazenam, normalmente, dados para ps-processamento. Podem possuir recursos especficos, dependendo do modelo. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Navegao Etrex Legend Cx Etrex Gold Etrex Legend Etrex Vista Etrex Vista Cx GPS Map 60 CSx GPS Map 76 S Rino 110GPS Map 76 CSx Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores para Cadastro/SIG Empregados em cadastro tcnico ou coleta de dados para Sistemas de Informao Geogrfica (SIG), fornecendo precises decimtricas e mtricas ps-processadas. Geralmente permitem o processamento do Cdigo C/A, podendo combin-lo com a Portadora L1 (tcnica da suavizao). Permitem a incluso de informao alfanumrica em conjunto com a posio das entidades cadastradas. Podem permitir imagens (satlite e areas) como fundo para a navegao e cadastro. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores para Cadastro/SIG Leica GS20 Ashtech Promark 3 Trimble Juno Ashtech Mobile Mapper Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Monofrequncia Tambm chamados de Receptores de Base Curta ou Receptores Topogrficos, permitem alcanar altas precises (milimtricas), quando utilizados em distncias curtas (geralmente at 20 km). Armazenam dados para o ps-processamento do Cdigo C/A e da Portadora L1. So empregados em atividades de alta preciso, cuja distncia at o Ponto Base pequena: levantamentos topogrficos, locao, batimetria, geodsia, aerofotogrametria, monitoramento de estruturas. Alguns modelos possuem recursos para Cadastro/SIG. Preciso horizontal: 5 mm + 1 ppm Preciso vertical: 10 mm + 2 ppm Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Monofrequncia Ashtech Promark 3 Leica GS20/SR20TechGeo GTR1/GTR-A Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Monofrequncia Sokkia Stratus Sokkia GSR 1700 CSX Trimble R3 Topcon Hiper Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Dupla Frequncia Tambm chamados de Receptores de Base Longa, permitem alcanar altas precises (milimtricas), independente do comprimento da linha-base. Armazenam dados para o ps-processamento dos Cdigos C/A e P e das Portadoras L1 e L2. So empregados em atividades que exigem alta preciso, cuja distncia at o Ponto Base geralmente alta: redes geodsicas, adensamento de marcos de alta preciso, transporte de coordenadas. A existncia da RBMC, do IBGE, permite o posicionamento com a aquisio de apenas 1 receptor Preciso horizontal: 5 mm + 0,5 ppm Preciso vertical: 10 mm + 1 ppm Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Dupla Frequncia Novatel DL-V3 Trimble 5700 Trimble R6 Tech Geo GTR-G2 Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Dupla Frequncia Leica GPS 1200 Leica SmartStation Leica GPS 900 Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Dupla Frequncia Ashtech PF500 Topcon Hiper II Ashtech PM500 Topcon Hiper Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Dupla Frequncia Sokkia GSR 2700 ISX Sokkia GSR 2600 Trimble R4 Topcon Net G3 Trimble R6 Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Receptores de Dupla Frequncia Topcon GR-3 Javad Triumph Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 S.A. - Disponibilidade Seletiva Devido a uma alta acurcia obtida nos primeiros testes do GPS (em torno de 20 a 40 m), o governo americano implementou o SA (Selective Availability), que era um programa que degradava a acurcia do posicionamento a partir do cdigo C/A. Isso era conseguido atravs: Manipulao das efemrides transmitidas (tcnica c) Desestabilizao do oscilador do satlite (tcnica o) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 No dia 01 de maio de 2000, o governo americano anunciou o fim do SA e anunciou o incio do SD (Selective Denial). Como resultado imediato, a preciso proporcionada pelo GPS, para posicionamento em navegao, melhorou cerca de 10 vezes, passando para algo entre 10 e 15 metros. S.A. - Disponibilidade Seletiva Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 S.D. - Proibio Seletiva Com o fim do S.A., o governo americano anunciou o S.D. (Selective Denial), que uma tecnologia destinada a negar o acesso aos sinais GPS, em uma determinada regio do planeta, sempre que a segurana dos EUA for ameaada. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 A.S. - Cdigo Anti-Trapaa O A.S. (Anti-Spoofing) um programa americano de no-permisso de acesso ao cdigo P, visando evitar qualquer tipo de fraude contra ele (ex.: gerando cdigos P falsos). O A.S. criptografa o cdigo P, resultando no cdigo Y, cujo acesso s est disponvel a usurios autorizados. Os fabricantes de receptores geodsicos utilizam diferentes estratgias para acessar o cdigo P/Y. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Tcnicas de Processamento do Sinal Diversas tcnicas so empregadas para obter os componentes do sinal enviado pelos satlites GPS. Algumas dessas tcnicas so: Correlao do cdigo: obtm todos os componentes (leitura do relgio do satlite, mensagem de navegao e portadora sem modulao) do sinal. usada quando o A.S. no est em operao ou quando no se aplica (portadora L1) Quadratura do Sinal/Correlao Cruzada/Z-tracking: so as tcnicas mais usadas pelos fabricantes quando o A.S. est ativado. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Tcnicas de Processamento do Sinal Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O Sistema de Tempo GPS O tempo GPS dado pelo nmero da semana GPS (GPS Week Number) e pelo nmero de segundos, desde o incio da semana. O nmero de semanas GPS varia de 0 a 1023 (~ 20 anos) e o nmero de segundos da semana (TOW-Time of Week) varia de 0 (s 0 horas de Domingo) a 604.800 (s 24 horas de Sbado). Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O Sistema de Tempo GPS O primeiro ciclo do tempo GPS (1024 semanas), que iniciou em 06/01/1980, se encerrou em 21/08/1999, tendo o nmero de semanas reiniciado a partir da semana 0. Devido a este fato, diversos equipamentos que no estavam preparados sofreram o chamado bug do GPS, sendo que alguns ficaram definitivamente inservveis. Para fins prticos, o nmero da semana GPS sempre referido por um nmero contnuo (aps a semana 1023). Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 O Sistema de Tempo GPS Exemplo: GPS Week Number = 1283 Time of Week (TOW) = 321.486 Corresponde s 17h18min06s (UTC) do dia 11/08/2004 (quarta-feira) - 2o Ciclo GPS. O calendrio GPS pode ser acessado em: www.ngs.noaa.gov/CORS/Gpscal.shtml ou www.rvdi.com/freebies/gpscalendar.html Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Modernizao do Sistema GPS Algumas propostas de modernizao em implementao: O controle do GPS passa a ter, tambm, membros da sociedade civil Melhoria da qualidade das rbitas e correes dos relgios dos satlites Dois novos cdigos de uso militar, L1M e L2M, e dois novos cdigos civis, L2C e L1C (este projetado para 2014, no Bloco III), modulados nas portadoras L1 e L2. Uma nova portadora (L5), modulada com um cdigo de acesso civil, com menor comprimento de onda (f=10,23 MHz) e, portanto, mais preciso. Site: http://navcen.uscg.gov/?pageName=gpsModernization Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Modernizao do Sistema GPS Em 26/09/2005 foi lanado o primeiro satlite GPS do bloco IIR-M, que est transmitindo os novos sinais de uso militar (cdigos M nas portadoras L1 e L2) e de uso civil (cdigo L2C). Foto do lanamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Modernizao do Sistema GPS O novo cdigo L2C transmitido com uma potncia superior ao cdigo C/A. Isso possibilita a sua recepo sob rvores e mesmo em ambientes fechados (indoors). Quando combinado com o cdigo C/A em receptores de dupla frequncia, o L2C permite a correo ionosfrica, alm de permitir rpida aquisio dos sinais, aumento de confiabilidade e um maior intervalo de operao. Atualmente, 10 satlites j transmitem o novo cdigo L2C. At 2016 sero 24 satlites. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Modernizao do Sistema GPS Em 27 de Maio de 2010 foi lanado o primeiro satlite GPS do bloco IIF, que est transmitindo o novo sinal de uso civil (L5) na freqncia 1176.45 MHz, alm dos novos cdigos de uso militar (cdigo M) e civil (cdigo L2C). At 2018 sero 24 satlites transmitindo a L5. Vdeo do Lanamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 GLONASS: Controlado pela Rssia, possui mesma metodologia que o GPS: Est sendo revitalizado e, atualmente, conta com 22 satlites ativos, de um total de 24 para completar o sistema. Preciso de navegao horizontal de 4,5 m a 8,4 m (95% de confiabilidade) Diversos receptores permitem a recepo de sinais dos satlites GLONASS e GPS simultaneamente Neste caso, a preciso navegada fica entre 2,4m e 4,7m. Outros Sistemas de Posicionamento por Satlites Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Outros Sistemas de Posicionamento por Satlites Galileo: Projetado pela Agncia Espacial Europia, mas com participao de outras naes fora da Europa, ainda no est operacional: Ser composto de 30 satlites (27 operacionais + 3 de reserva), divididos em 3 rbitas planas, a uma altitude de 23.222 km Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Outros Sistemas de Posicionamento por Satlites Galileo: Ter controle civil, compatvel com o GPS, mas independente deste Espera-se uma maior preciso nos posicionamentos Aguarda-se sua operacionalizao inicial para 2015, com 18 satlites ativos Dois satlites experimentais, GIOVE-A (2005) e GIOVE-B (2008), alm de 2 satlites de validao de rbita (2011) j foram lanados Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Compass: Projetado pela China para entrar em operao sobre a sia e, posteriormente, de forma global. At 2012, possuir 14 satlites, sendo 5 GEO (geo-estacionrios), 4 MEO (rbita mdia) e 5 IGSO (rbita geo-sncrona inclinada), disponibilizando servio para o leste da sia. Atualmente 10 satlites esto em rbita. At 2020, estar completo, possuindo 5 GEO, 27 MEO e 3 IGSO. Outros Sistemas de Posicionamento por Satlites Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Sistemas de Posicionamento de Alcance Regional Beidou 1: operado pela China e possui 5 satlites ativos, sendo 3 geoestacionrios. A partir deste sistema, o pas espera implementar um sistema global, o Compass. IRNSS: Proposto pela ndia para implementao at 2012, composto de 7 satlites, sendo 3 geoestacionrios e 4 com rbitas geosncronas. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Sistemas de Aumentao Os sistemas de aumentao (augmentation systems) visam a ampliao dos atributos de navegao de sistemas GNSS, especialmente a preciso, a confiabilidade e a disponibilidade. Eles podem ser baseados em satlites ou em bases terrestres, bem como ter alcance regional ou local, ou ainda ser destinado a uso militar ou comercial. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Sistemas de Aumentao SBAS (Satellite Based Augmentation Systems) WAAS (Wide Area Augmentation System): operado pelos EUA, oferece preciso melhor que 3m (95%) EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service): operado pela Europa MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System): operado pelo Japo GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation): proposto pela ndia QZSS (Quase-Zenith Satellite System): proposto pelo Japo GBAS (Ground Based Augmentation System) LAAS (Local Area Augmentation System): EUA WAGE (Wide Area GPS Enhancement): uso militar, EUA Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Sistemas de Aumentao CAP. 2-COORDENADAS DOS SATLITES GPS Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides dos Satlites Denomina-se efemrides dos satlites ao conjunto de informaes necessrias para o clculo da posio dos satlites em um determinado instanteEssas posies so fundamentais para o clculo das coordenadas dos receptores (Princpio Bsico do Posicionamento GPS) As efemrides podem ser transmitidas (broadcast) ou ps-processadas (precisas) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Elementos Definidores das Efemrides Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Transmitidas As Efemrides Transmitidas so geradas pelas Estaes de Controle e enviadas a cada um dos satlites. Os satlites, ento, retransmitem essas informaes aos usurios em terra at que as mesmas sejam, novamente, recalculadas. Elas so atualizadas diariamente, ou mais freqentemente, se necessrio. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Transmitidas Atualmente possuem acurcia na ordem de 1,5 metro na rbita dos satlites (Inicialmente esta acurcia podia chegar a 20 m). Entretanto, esse erro orbital bastante reduzido no posicionamento relativo. Dessa forma, as Efemrides Transmitidas podem ser utilizadas adequadamente em posicionamentos geodsicos Para eliminar essa fonte de erros, ainda que pequena, pode-se utilizar as Efemrides Precisas Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Precisas So efemrides ps-processadas, baseadas em dados recebidos em mais de 200 estaes distribudas no mundo, produzidas para atender usurios que necessitam de maior preciso do que aquela fornecida pelas Efemrides Transmitidas Esto disponveis na Internet, em diversos Centros de Pesquisa O programa de processamento GPS deve ser informado quando se deseja utilizar as efemrides precisas Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Precisas Disponveis O Servio GNSS Internacional (IGS) disponibiliza 3 tipos de efemrides precisas: IGU: rbitas IGS ultra-rpidas (preditas) Disponibilidade: 4 vezes ao diaPreciso: ~5 cm IGU: rbitas IGS ultra-rpidas (observadas) Disponibilidade: de 3 a 9 hPreciso: ~3 cm IGR: rbitas IGS rpidas Disponibilidade: de 17 a 41 hPreciso: ~2,5 cm IGS: rbitas IGS finais, resultantes da combinao das rbitas produzidas por vrias instituies: Disponibilidade: 12 a 18 diasPreciso: ~2,5 cm Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Precisas x Transmitidas Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Precisas O uso das efemrides precisas recomendado, principalmente, nas seguintes situaes: Em atividades de alta preciso e importncia Em bases longas (acima de 50 km), para possibilitar a obteno de solues fixas da ambigidade no processamento GPS No uso do GPS na determinao altimtrica, pois sua performance tradicionalmente melhor na planimetria Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Precisas A identificao do arquivo das Efemrides Precisas geradas pelo IGS (International GNSS Service) se d a partir da sigla identificadora do tipo de efemride (IGS, IGR ou IGU), a semana GPS correspondente e o dia da semana (cada arquivo corresponde a 24 horas). Exemplo: IGS12432.SP3 = Efemride produzida pelo IGS, correspondente tera-feira da semana GPS 1243. SP3 ou EF18 = Padres para extenso dos nomes dos arquivos de efemrides, em formato ASCII (SP3) ou binrio (EF18) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Precisas Clculo da acurcia das efemrides transmitidas: http://gge.unb.ca/gauss/htdocs/grads/orbit/ Alguns sites que disponibilizam as Efemrides Precisas: www.ngs.noaa.gov/orbits http://igscb.jpl.nasa.gov/ www.navcen.uscg.gov/gps/precise/ Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Efemrides Precisas - Exemplo #cP20095 14 1800.00000000 192 ORBIT IGS05 HLMIGS## 1531 410400.00000000 900.00000000 54965 0.7500000000000+ 31 G02G03G04G05G06G07G08G09G10G11G12G13G14G15G16G17G18+G19G20G21G22G23G24G25G26G27G28G29G30G31G32000+00000000000000000+00000000000000000+00000000000000000++ 44464454444444544++ 44444544444455000++ 00000000000000000++ 00000000000000000++ 00000000000000000%c Gcc GPS ccc cccc cccc cccc cccc ccccc ccccc ccccc ccccc%c cc cc ccc ccc cccc cccc cccc cccc ccccc ccccc ccccc ccccc%f1.25000001.0250000000.000000000000.000000000000000%f0.00000000.0000000000.000000000000.000000000000000%i00000000 0%i00000000 0/* ULTRA ORBIT COMBINATION 15315_18 (54966.750) FROM: /* cou emu esu gfu gou siu usu/* REFERENCED TO emu CLOCK AND TO WEIGHTED MEAN POLE: /* PCV:IGS05_1525 OL/AL:FES2004NONE YORB:CMB CLK:CMB*20095 14 1800.00000000PG0213218.82446420624.172449 -10860.045369154.206029794 147 PG03 -23602.117019 -10200.972745-7667.701351392.97342898 10 179 PG04 5754.24004525722.429007108.169517-90.922026699 189 PG0520868.419618 -12302.24119510441.693820-78.2720937 109 200 PG06 -20063.618267 -13448.691382 -10916.987237122.53336088 11 118 PG07-8724.96296817394.718142 -18042.911455 18.863671898 192 PG08 -942.01894925117.920313-7791.250291 -203.027724 124 14 169 PG0915057.508796758.96873821225.253409 55.8357904 108 177 PG1014667.981002 6914.108171 -21252.450521-15.997535128 153 PG11 -16928.401187 2420.84483120163.479769 -2.5200757 139 184 PG1221930.007872-9390.45148511618.303001 -281.21043729 10 184 PG13 -14884.290333 8621.698915 -20368.231198297.0764428 128 188 PG14-3641.189881 -15947.04258521068.229027 -110.693994 11 108 171 PG1525695.518800 6805.271238831.452652 -291.57277899 10 151 PG16 -10349.334864 -10896.255082 -21838.253899 51.077791 1089 176 PG17 1950.67798516163.85604921087.540973 58.972934 1087 149 PG1815379.536983 -20318.301298 6979.988997-56.958695 121 11 179 PG19 -25482.398739-7154.484206 3547.650180 25.687619996 185 PG20 -21789.93875411578.762787 9643.888053 82.656400 10 127 163 PG21 7124.745657 -20144.430639 -15109.402269 14.009107998 173 PG22 6268.796211 -20610.24878415644.694541199.67758488941 PG23 -23645.441377 1511.437240 -12334.432558390.0025595 145 170 PG2413954.470090-7680.461487 -21154.743357188.864181 11 13 10 139 PG25 -11505.57293410950.816924 -20975.928364412.056076788 181 PG2624512.516107 1873.64002410187.460609 60.859167789 182 PG2716452.336367 8463.37116519732.656764 49.040619689 172 PG28-8390.12480520735.94204914502.127339-24.774665 108 10 133 PG2916578.580099-8413.060485 -18845.900007 20.019576899 153 PG3019205.635600 -18196.631333 1352.049940146.250343799 141 PG31-7035.852574 -25472.758103-1523.824556-60.217602 11 10 10 133 PG32 -21014.221556 2118.60973916343.004577261.5680175 11 12 177 *20095 14 18 150.00000000PG0213274.09129221729.156294-8360.453670154.206480784 145 PG03 -22591.016346 -10342.230522 -10178.389013392.977867889 177 PG04 5376.44953925624.061256 2937.891435-90.936469699 191 PG0520195.497737 -11068.64846812818.497796-78.2900128 109 201 PG06 -18625.619894 -13414.259006 -13218.346596122.54720488 11 179 PG07-9400.06942515353.005336 -19509.492612 18.863252898 170 PG08-1340.82142124128.397758 -10468.238702 -203.028853 116 14 188 PG0915737.008913 3188.40260220524.521447 55.8365165 109 178 PG1012935.003676 8605.725212 -21728.512474-15.9973622 128 155 PG11 -17902.323663297.86141919492.911067 -2.5213167 128 183 PG1221035.318007-8225.02153913948.376014 -281.205948199 187 PG13 -16968.461136 7856.668095 -18992.629802297.0768968 129 197 PG14-1317.368551 -15269.20987121824.303565 -110.688613 1198 171 PG1525563.208276 7043.846331-2010.692814 -291.576344 108 10 155 PG16-8526.010115 -12610.429007 -21682.506495 51.074737 1079 175 PG17 -393.79893315534.09042521625.232334 58.974747 1086 153 PG1816055.564091 -20512.491380 4238.055853-56.955703 112 11 178 PG19 -25624.453424-7463.796950727.628223 25.686843997 183 PG20 -21113.71838110476.47937012074.168239 82.655389 11 127 161 PG21 7832.426682 -18354.419211 -16956.712635 14.007072997 174 PG22 7637.237952 -21570.06555313579.909468199.677399879 3 PG23 -24807.257186 1008.833525-9869.763691390.0029226 145 167 PG2414496.381777-5270.920189 -21499.644424188.866395 11 139 167 PG25 -12411.901240 8620.950050 -21512.896278412.073735687 179 PG2625487.420953 2324.612730 7542.956609 60.860365689 184 PG2716998.53270910432.96531418212.263884 49.042974789 177 PG28-9600.90980521602.04112812212.932953-24.775031 108 10 125 PG2918539.048011-7679.572985 -17272.502151 20.022839899 149 PG3019176.122063 -17738.733014 4171.690013146.252056798 143 PG31-6820.070110 -25563.582236 1364.362336-60.218542 11 10 10 137 PG32 -19652.182237768.10397518126.113975261.5629226 11 11 175 *20095 14 18 300.00000000PG02Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 RINEX O RINEX (Receiver Independent Exchange Format) um formato de intercmbio de dados coletados por receptores GNSS e aceito por todos os programas de ps-processamento GPS. O formato RINEX importante pois permite que sejam utilizados receptores de diferentes fabricantes em uma mesma misso composto dos seguintes arquivos: Observaes Mensagens de Navegao Dados Meteorolgicos (opcional) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 2.10 OBSERVATION DATAG (GPS) RINEX VERSION / TYPE JPS2RIN 1.40RUN BY15-MAY-09 19:11 PGM / RUN BY / DATE build Feb6 2004 (c) Javad Navigation SystemsCOMMENT Use -p (profile) switch to override ANTENNA TYPE and DELTACOMMENT and other fieldsCOMMENT AERO.tpsCOMMENT AERO_1E68 MARKER NAME MARKER NUMBER OBSERVERAGENCYOBSERVER / AGENCY 8RIHOEA1E68 TPS HIPER 3.0 Jun,16,2006 REC # / TYPE / VERS AERO-Unknown- ANT # / TYPE 3979863.1870 -4642513.6461 -1810188.5562APPROX POSITION XYZ 0.00000.00000.0000ANTENNA: DELTA H/E/N 1 1WAVELENGTH FACT L1/2 2009 51512 9 25.0000000 GPS TIME OF FIRST OBS 2009 5151313 50.0000000 GPS TIME OF LAST OBS 5.000INTERVAL 15LEAP SECONDS 10# OF SATELLITES 7C1P1P2L1L2D1D2# / TYPES OF OBSERV G 1 546 545 545 546 545 546 545PRN / # OF OBS G 2 774 774 774 774 774 774 774PRN / # OF OBS G 4 774 774 774 774 774 774 774PRN / # OF OBS G 5 774 771 771 774 771 774 771PRN / # OF OBS G 9 774 774 774 774 774 774 774PRN / # OF OBS G12 774 774 774 774 774 774 774PRN / # OF OBS G15 774 774 774 774 774 774 774PRN / # OF OBS G17 255 255 255 255 255 255 255PRN / # OF OBS G26 774 774 774 774 774 774 774PRN / # OF OBS G27 774 774 774 774 774 774 774PRN / # OF OBS SE TPS 00000000 COMMENT END OF HEADER 095 15 129 25.000000009G 2G 4G 5G 9G12G15G17G26G2721771356.93421771356.8554 21771359.8334114409267.551 789150124.19045 2534.4991974.951 22182868.19922182868.0094 22182874.5554116571775.836 790835192.81944 721.855 562.502 A verso largamente utilizada atualmente o padro RINEX II (verso 2.10), embora j tenha sido estabelecido o RINEX III (englobando tambm o GALILEO). Deve-se observar que, na verso 2, so aceitos apenas posicionamentos pelos mtodos estticos e cinemticos contnuos. Alguns mtodos podem no ser corretamente convertivos, como o Cinemtico Stop-and-Go. Recorte de arquivo de observaes em RINEX CAP. 3-ERROS NO POSICIONAMENTO GPS Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 As Observveis GPS So duas as observveis principais, que permitem determinar a posio do receptor GPS: A Pseudodistncia A Fase da onda portadora Quando o posicionamento realizado utilizando a Pseudodistncia, diz-se que um Posicionamento pelo Cdigo, quando utilizada a onda portadora, diz-se que um Posicionamento pela Fase Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 A Pseudodistncia A Pseudodistncia a medida entre a antena do receptor e o satlite, obtida a partir do tempo (At) de propagao do sinal Este tempo de propagao obtido atravs da correlao do Cdigo gerado no satlite com uma rplica gerada no receptor Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 A Fase da Onda Portadora Esta observvel obtida atravs da diferena entre a fase da onda recebida no receptor e aquela gerada internamente no mesmo. uma observvel muito mais precisa do que a pseudodistncia a observvel principal utilizada nos posicionamentos geodsicos Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 A Fase da Onda Portadora Para a determinao da distncia receptor-satlite, deve-se determinar, ainda, o nmero de ciclos completos de onda entre os mesmos Este nmero chamado de Ambiguidade, e pode ser obtido por vrias maneiras, todas elas computacionais ou estatsticas Para a determinao da Ambigidade, necessria a mudana da geometria dos satlites durante o posicionamento, alm de um nmero maior de observaes coletadas. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 A Determinao da Ambiguidade As principais estratgias desenvolvidas para a determinao da ambiguidade so: O mtodo geomtrico Combinao de cdigo e fase da portadora Mtodos de busca da ambiguidade Mtodos combinados Atualmente, os mtodos de busca da ambiguidade so considerados os mtodos mais poderosos e efetivos, especialmente por oferecer solues rpidas Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 F Ciclo Fase ... Fp Fc .1 1 1N Fc Fp D + + =( ) .2 2 2a N Fc Fp D + + + =( ) .3 3 3b N Fc Fp D + + + =Ambiguidade Inteira t 1 t 2 t 3 A Fase da Onda Portadora Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Tipos de Erros de Medida Um posicionamento GPS, tal como outras medidas, esto sujeitas a diversos tipos de erros. So eles: Sistemticos: Podem ser modelados ou eliminados por tcnicas adequadas Aleatrios: No apresentam nenhuma relao funcional com as medidas, sendo, entretanto, inerente a elas. Eles so tratados como resduos no processo de ajustamento Grosseiros: Interferem diretamente nos resultados e, algumas vezes, podem ser detectados aps o processamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Os Erros no Posicionamento GPS Diversos so os erros existentes nas observveis utilizadas nos posicionamentos GPS. A maioria deles, entretanto, pode ser adequadamente eliminada, reduzida ou evitada. Os principais erros, que afetam o posicionamentos geodsicos de preciso, so abordados a seguir. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro Orbital o erro devido diferena entre a rbita prevista e a efetivamente realizada pelo satlite, o qual envia, nas mensagens de navegao, os parmetros orbitais previstos. Atualmente esse erro de cerca de 1,0 m nas Efemrides Transmitidas, tendo chegado a 20 m h alguns anos. Esse erro bastante reduzido no posicionamento relativo, sendo proporcional ao comprimento da linha-base. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro Orbital Para um erro orbital de 1,5 m, em uma linha-base de 10 km, pode-se esperar um erro no comprimento da linha-base de cerca de 0,7 mm Para 100 km, este erro chegar a 7,5 mm e, em 500 km, ele ser de 37 mm ! Em posicionamentos de preciso, a estratgia utilizar Efemrides Precisas Em 500 km de linha-base, utilizando-se Efemrides Precisas IGS ( 2,5 cm), o erro ser da ordem de 0,62 mm ! Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erros de Propagao do Sinal Durante a propagao dos sinais, dos satlites at o receptor, eles atravessam diversas camadas, sofrendo diferentes influncias, provocando variaes na direo e velocidade de propagao, e na sua polarizao e potncia. As camadas onde ocorrem os principais fenmenos de interesse do posicionamento GPS so a Troposfera e a Ionosfera Nessas camadas, ocorrem Refrao dos sinais transmitidos pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Troposfrica Esse efeito pode variar de 2,3 m, no znite, at 20 m, prximo do horizonte (10o) na observvel adotada e depende da Densidade da Atmosfera e do ngulo de Elevao dos Satlites Altitude (km) TemperaturaIonizao Campo Magntico PropagaoTcnica 100.000 Termosfera Protonosfera MagnetosferaIonosfera Atmosfera Superior 10.000 Ionosfera 1.000 100Mesosfera Dinamosfera Estratosfera NeutrosferaTroposfera Atmosfera Inferior 10 Troposfera A Troposfera a camada que vai da superfcie da Terra at aproximadamente 50 km de altura Nessa camada, sinais de frequncias diferentes sofrem os mesmos efeitos da Refrao (meio no-dispersivo refrao no depende da frequncia) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Troposfrica A massa gasosa presente nesta camada dividida em componentes seca e mida A componente seca responde por aproximadamente 90% do efeito da refrao e a nica que pode ser obtida atravs de Modelos Matemticos Esses Modelos consideram a Temperatura, a Presso Atmosfrica e o ngulo de elevao do satlite, dentre outros parmetros, para obter um valor razovel para a Refrao Troposfrica Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Troposfrica Quanto MENOR o ngulo de elevao do satlite, MAIOR ser a Refrao Troposfrica presente no sinal Para reduzir o efeito desse erro, as estratgias consistem em: Especificar uma mscara de elevao (cut-off angle ou elevation mask), que desconsidera as observaes de satlites abaixo de determinada elevao. Normalmente entre 10o e 15o Utilizar um modelo matemtico consistente no processamento dos dados GPS. Em alguns programas comerciais esse modelo nico e j considerado Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Troposfrica A coleta de informaes de Temperatura e Presso no local do rastreamento no melhora os resultados, visto que elas no representam o comportamento da atmosfera ao longo do percurso do sinal na camada da Troposfera. Assim, pode ser melhor utilizar os valores atmosfricos padres do que os valores locais. 15 Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Ionosfrica A Ionosfera a camada que vai de 50 km a 1000 km acima da superfcie terrestre Nessa camada, sinais de frequncias diferentes sofrem diferentes efeitos da Refrao (meio dispersivo refrao depende da frequncia) Em funo dessa caracterstica, posicionamentos utilizando receptores de dupla frequncia podem eliminar o efeito da ionosfera, especialmente em bases longas (acima de 20 km) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Ionosfrica Em bases curtas (< 20 km), o posicionamento relativo suficiente para eliminar este erro. Neste caso, o uso de receptores de monofreqncia suficiente para obteno de preciso geodsica. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erros de Propagao do Sinal Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Ionosfrica Apesar de no oferecerem alta preciso, possvel utilizar Modelos Matemticos aproximados para obter o comportamento da Refrao Ionosfrica, como o Modelo de Klobuchar (cujos parmetros so enviados nas mensagens de navegao), que reduz em cerca de 50% os erros ionosfricos. Dessa forma, em linhas de base acima de 20 km, onde so empregados receptores de monofrequncia, o uso de Modelos Matemticos pode reduzir os efeitos da ionosfera (segundo alguns fabricantes, at 50 km) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Refrao Ionosfrica O IGS disponibiliza, tambm, um modelo global da ionosfera no formato IONEX (Ionosphere Exchange Format) O Brasil est, quase todo, em uma regio de alta atividade ionosfrica. Esta atividade maior de Setembro a Maro e uma hora aps o pr-do-sol at a meia-noite. A refrao ionosfrica proporcional ao Contedo Total de Eltrons (TEC), ou seja, ao nmero de eltrons presentes ao longo do caminho percorrido pelo sinal, entre o satlite e o receptor. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Um dia normal na camada da Ionosfera Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Um dia de tempestade na camada da Ionosfera Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 http://iono.jpl.nasa.gov/ Mapa do TEC na Ionosfera em Tempo Real Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Regies do mundo com alta atividade da ionosferaRegies com Alta Atividade Ionosfrica Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro do Multicaminhamento Ocorre quando o receptor recebe, alm do sinal vindo diretamente do satlite, um sinal refletido em superfcies vizinhas antena, tais como: Construes (casas, edifcios, muros, coberturas) Carros rvores Massa dgua Pavimentos (asfalto, concreto etc.) um dos principais erros no posicionamento GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro do Multicaminhamento Antena GPS Superfcie Refletiva Satlite Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro do Multicaminhamento O sinal refletido apresenta distores na fase da onda e na modulao sobre ela, afetando a qualidade do posicionamento Os erros mximos devidos ao Multicaminhamento ficam na faixa de 1/4 do comprimento da onda (4,8 cm para a L1) Satlites mais baixos provocam mais erros de Multicaminhamento Antenas com plano de terra e antenas choke rings reduzem o efeito. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro do Multicaminhamento As estratgias sugeridas para reduzir o erro do Multicaminhamento so: Evitar posicionamentos em locais propcios ocorrncia do erro Estabelecer mscara de elevao dos satlites Utilizar antenas capazes de reduzir o efeito Plano de Terra Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Perda de Ciclos Os motivos podem ser: a presena de rvores, construes, montanhas acelerao da antena variaes bruscas na atmosfera interferncias de outras fontes de rdio problemas no receptor e software Assim que um receptor GPS ligado, inicia-se um contador de ciclos da onda portadora. A interrupo desse contador chamada de Perda de Ciclos e devida a algum tipo de obstruo Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro da Perda de Ciclos A correo da perda de ciclos (cycle slip fixing) em alguns casos possvel, empregando estratgias numricas e computacionais Entretanto, caso ocorram diversas perdas de ciclo, poder ser impossvel sua correo e, assim, o posicionamento poder estar comprometido. Durante os posicionamentos, deve-se, ento, atentar para a possibilidade de ocorrncia desse erro e evit-la Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro do Centro de Fase da Antena O centro de fase eletrnico da antena o ponto no qual as medidas dos sinais so referenciadas O centro geomtrico da antena, no entanto, geralmente no coincide com o centro de fase Devido a esta diferena que ocorre o Erro de Centro de Fase da Antena Antenas de fabricantes e/ou modelos diferentespossuem discrepncias entre o centro de fase e o centro geomtrico Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Variaes do Centro de FasePlano terrestre da antenaCentro mecnicoPonto de referncia da antenaVariao central da fase da antena e pontos de refernciaCentro de fase eletrnico mdioErro do Centro de Fase da Antena Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 As estratgias a serem adotadas em posicionamentos de preciso so as seguintes: Empregar antenas de mesmo fabricante e modelo Utilizar antenas com alta estabilidade do centro de fase Direcionar as antenas para uma mesma direo (Norte Magntico, por exemplo), a fim de possibilitar a eliminao do erro no Posicionamento Relativo Realizar a calibrao das antenas Erro do Centro de Fase da Antena Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro das Coordenadas da Estao Posicionamentos GPS de preciso fornecem diferenas tridimensionais de coordenadas (AX, AY, AZ) a partir da estao base Caso algum erro seja cometido na especificao das coordenadas da estao base, esse erro ir se propagar para os pontos determinados a partir dele Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Erro das Coordenadas da Estao Esses erros podem ser devidos a: Valores incorretos de coordenadas: leitura, digitao, informao, origem, falta de ajustamento Transformao incorreta entre Sistemas de Referncia e Datuns Deve-se observar que, uma vez que as coordenadas da estao base estejam incorretas, as prprias diferenas relativas (AX, AY, AZ) tambm estaro afetadas. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Outras Correes Dependendo da finalidade do posicionamento (deriva continental, estudos cientficos), devem ser levados em considerao tambm os efeitos de: Mars Terrestres: at 40 cm prximo ao Equador Movimento do Plo: at 25 mm na radial Carga dos Oceanos: at 10 cm na vertical Carga da Atmosfera: at 10 mm Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Ordem de Grandeza dos Erros 3,2m31mRMS*PDOP=2 1,6m15,5mRMS 0,5m0,5mMulticaminhamento 1m1mRudo no Receptor 1m1mRudo na Pseudo-Dist. 10mIonosfera 1mTroposfera 0mS/A 1mEfemrides Satlite 1mRelgio Satlite RELATIVO PSEUDO-DISTNCIA ABSOLUTOPSEUDO-DISTNCIA ORIGEM DO ERRO CAP. 4-MODELOS MATEMTICOS BSICOS DO PROCESSAMENTO GPS Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Equaes das Observaes GPS Cada observao gravada no receptor GPS ir gerar uma equao para a obteno da distncia receptor-satlite e, em seguida, as coordenadas do receptor (antena) As equaes, para a Pseudodistncia e a Fase da Onda Portadora, para a L1, so apresentadas a seguir: Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Equaes das Observaes GPS Pseudodistncia na L1: Fase da Onda Portadora na L1: 1 1 1 1 1 0 1 1[ ] [ ( ) ( )]ss ss s s sr rr r rrI Tf f dt dt t to Nc|| v | | ++ = + + +1 1[ ]s s s s sr PD r r r rPD c dt dt I T v + = + + +Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Combinaes das Observveis GPS em uma nica Estao As combinaes lineares dos sinais visam obter novas observveis com caractersticas teis em determinados procedimentos computacionais e numricos Algumas das combinaes lineares importantes nos processamentos GPS so: Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 L0 = Combinao Livre da Ionosfera (ionospheric free observable ou iono-free) Nesta combinao, os efeitos da ionosfera so sensivelmente reduzidos a combinao normalmente utilizada em posicionamentos geodsicos de alta preciso, envolvendo bases longas Se usada em bases curtas, essa combinao acaba provocando rudos que no indicam sua utilizao Combinaes das Observveis GPS em uma nica Estao Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 LA = Banda Larga (wide lane) Esta combinao, em conjunto com a L0 til na etapa de deteco de perdas de ciclos e erros grosseiros (outliers) O seu maior comprimento de onda a torna importante nos problemas de resoluo da ambigidade Combinaes das Observveis GPS em uma nica Estao Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 LE = Banda Estreita (narrow lane) Apresenta o menor rudo de todas as combinaes Devido ao seu pequeno comprimento de onda, o seu uso na resoluo da ambigidade difcil Esta combinao, subtrada da LA chamada de sinal ionosfrico, pois contm todos os efeitos da ionosfera, permitindo uma anlise do seu comportamento. Combinaes das Observveis GPS em uma nica Estao Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Filtragem da Pseudodistncia pela Fase da Onda Portadora (cdigo preciso) Chamado de Suavizao da Pseudodistncia pela Portadora ou Suavizao do Cdigo pela Fase A Pseudodistncia filtrada pela fase da onda portadora torna-se muito mais precisa O algoritmo torna-se sensvel Perda de Ciclos Utilizado em alguns receptores L1 (ex.: Trimble Pro-XR, Trimble Juno, Leica GS-20, Promark 3) Combinaes das Observveis GPS em uma nica Estao Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Combinaes das Observveis GPS entre Diferentes Estaes Posicionamento Relativo ou Diferencial aquele que envolve, ao menos, 2 receptores ligados simultaneamente, sendo um deles rastreando em um ponto de coordenadas conhecidas (Ponto Base ou Controle) e outro em um ponto cujas coordenadas deseja-se conhecer (Ponto Remoto ou Rover). Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Combinaes das Observveis GPS entre Diferentes Estaes No processamento do Posicionamento Relativo so realizadas combinaes de observveis entre estaes Uma vantagem do Posicionamento Relativo que os erros presentes nas observaes originais so reduzidos quando se formam as diferenas entre as observveis das estaes Essas observveis secundrias so comumente chamadas de Simples, Dupla e Tripla Diferena Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Simples Diferena Podem ser formadas entre 2 receptores, 2 satlites ou 2 pocas Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Simples Diferena Nesta observao, o erro do relgio do satlite (dts) eliminado Tambm os erros devidos s posies dos satlites (erro orbital) e refrao atmosfrica so minimizados, especialmente em bases curtas, onde os efeitos da ionosfera e troposfera so similares em cada estao Para bases longas, a refrao troposfrica pode ser modelada e a ionosfrica pode ser reduzida pelo uso da combinao linear L0 (caso em que se necessita de um receptor de dupla freqncia) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Dupla Diferena a diferena entre duas simples diferenas. Envolve, portanto, dois receptores e dois satlites Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Dupla Diferena Na Dupla Diferena, os erros dos relgios dos receptores (dtr1 e dtr2) so eliminados a combinao preferida nos processamentos de dados GPS envolvendo a fase da onda portadora a que oferece a melhor relao entre o rudo resultante da combinao e a eliminao de erros sistemticos envolvidos nas observveis originais Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Tripla Diferena dada pela diferena entre duas duplas diferenas, envolvendo os mesmos receptores e satlites, mas em pocas distintas (t1 e t2) Na Pseudodistncia, no oferece nenhuma vantagem em relao s anteriores. Entretanto, para a Fase da Onda Portadora, a Ambigidade eliminada Essa observvel bastante sensvel perda de ciclos. Por isso, muito utilizada em sua deteco na fase de pr-processamento dos dados. No utilizada, normalmente, na soluo final Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Consideraes sobre os modelos A maioria dos programas comerciais de processamento de dados GPS utiliza as Duplas Diferenas como observvel bsica. Ex: Ashtech Solutions, Topcon Tools, Trimble Geomatic Office, Leica Geo Office, GNSS Solutions, Ez Surv J os programas cientficos (GIPSY, DIPOP, BERNESE etc.) utilizam as observveis originais, exigindo maior tempo e recurso computacional Quando o tratamento matemtico adequado, ambos proporcionam praticamente os mesmos resultados Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Soluo Fixa (fixed solution) Uma soluo fixa obtida quando o processador capaz de encontrar um grupo de valores inteiros para os termos da ambiguidade que seja significativamente melhor que todas as outras possibilidades. Ex. N=107.894.736,01 Para bases curtas, a soluo tima normalmente uma soluo fixa baseada apenas na portadora L1. Tipos de Solues Obtidas nos Processamentos GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Soluo Fixa (fixed solution) A soluo fixa livre da ionosfera (iono free) a soluo tima sob a maioria das condies, pois no contm parcialidades ionosfricas e as ambiguidades fixas fornecem geralmentes os melhores resultados. Em bases curtas, entretanto, as solues livres da ionosfera (iono free) devem ser evitadas, conforme visto anteriormente. Tipos de Solues Obtidas nos Processamentos GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Tipos de Solues Obtidas nos Processamentos GPS Soluo Flutuante (floating solution) Obtm-se uma soluo flutuante quando o processador da linha de base no pode calcular um valor inteiro definitivo para os termos da ambiguidade. Ex. N=107.894.736,62 As solues flutuantes geralmente so obtidas em bases curtas devido a erros atmosfricos no modelados, tempo de ocupao insuficiente, multicaminhamento e outros erros. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Soluo Flutuante Portanto, em bases curtas, as solues flutuantes no so recomendadas devido sua baixa confiabilidade. Em bases longas, acima de 30 km, a soluo tima pode ser a soluo flutuante de dupla frequncia livre da ionosfera (iono free). Entretanto, deve-se verificar se o tempo de ocupao foi adequado e foram empregadas efemrides precisas. Tipos de Solues Obtidas nos Processamentos GPS CAP. 5-TCNICAS DE POSICIONAMENTO GPS Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Classificao dos Posicionamentos GPS Posicionamento Absoluto, Autnomo ou Por Ponto: Quando as coordenadas obtidas esto associadas diretamente ao Geocentro Posicionamento Relativo: Quando as coordenadas obtidas esto associadas a um referencial materializado por um ou mais vrtices de coordenadas conhecidas Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Classificao dos Posicionamentos GPS Posicionamentos Estticos: So aqueles onde o receptor desligado entre os pontos de interesse, ou seja, cada seo de rastreamento relativa a apenas um ponto. Em cada ponto ocupado, necessria nova sintonia com os satlites rastreados, necessitando novas observaes para a resoluo da Ambiguidade. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Classificao dos Posicionamentos GPS Posicionamentos Cinemticos: So aqueles onde o receptor ocupa diversos pontos em uma mesma seo de rastreamento, ou seja, o receptor no desligado entre os pontos de interesse, mantendo-se a sintonia com os satlites disponveis. A Ambiguidade em cada ponto somente atualizada a partir do ponto anterior.Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Posicionamento Absoluto O Posicionamento Absoluto (tambm chamado de Posicionamento por Ponto ou Posicionamento Autnomo) aquele onde utilizado apenas um receptor e, na prtica, as coordenadas so determinadas a partir do cdigo C/A, sem serem aplicadas tcnicas de correo diferencial dos erros. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Posicionamento Absoluto Normalmente, o Posicionamento Absoluto realizado empregando-se um Receptor GPS de Navegao Esse tipo de receptor no armazena as observaes (ondas e cdigos) recebidas dos satlites, apenas uma quantidade limitada de coordenadas dos pontos, chamados Waypoints (de 250 a 1000 pontos) e caminhos, chamados TrackLogs (acima de 1000 pontos). Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 PPP Significa Posicionamento por Ponto Preciso possvel realizar um posicionamento absoluto (por ponto) de preciso, alcanando bons resultados, empregando efemrides precisas, observaes de dupla frequncia e modelos matemticos avanados. O IBGE disponibiliza um servio de processamento de dados pelo PPP (chamado IBGE-PPP), empregando um programa canadense. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Posicionamento Relativo O posicionamento relativo busca, atravs do uso de 2 ou mais receptores, obter as coordenadas desconhecidas de um ponto (ponto remoto ou rover), tomando como referncia um ou mais pontos cujas coordenadas so conhecidas (ponto base) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Posicionamento Relativo A idia bsica que, estando esses dois pontos sujeitos ao mesmos erros, consegue-se, matematicamente, eliminar a influncia desses erros no ponto cujas coordenadas deseja-se conhecerObtm-se, inicialmente, os deslocamentos (AX, AY e AZ) do ponto remoto em relao ao ponto base A seguir, soma-se esses deslocamentos s coordenadas do ponto base, obtendo-se assim as coordenadas do ponto remoto (rover) Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Diluio da Preciso (DOP) Os DOPs so uma medida da expectativa da preciso que ser obtida em um posicionamento O DOP baseia-se na preciso da observao da pseudodistncia em um ponto e na configurao geomtrica dos satlites, durante o posicionamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Diluio da Preciso (DOP) Ele um nmero adimensional que auxilia no planejamento de misses (especialmente quando existem obstrues) e na estimativa do tempo a ser ocupado nas estaesQuanto menor o valor do DOP (ou seja, quanto menos diluda for a preciso), melhor ser a preciso do posicionamento Pode-se esperar um posicionamento com boa preciso para valores de PDOP s 4.Para PDOP acima de 7, alguns receptores nem gravam as observaes dos satlites Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Diluio da Preciso (DOP) Valor do DOP ClassificaoDescrio 1Ideal Este o maior nvel de confiana possvel nas aplicaes de alta preciso. 1-2Excelente Neste nvel de confiana, as medidas so consideradas precisas o suficiente para todas aplcaes mais sensveis. 2-5Bom Representa um nvel que define o mnimo aceitvel para aplicaes comerciais (e geodsicas). 5-10Moderado As medidas podem ser usadas para clculos da posio navegada, mas uma melhor qualidade deveria ser obtida atravs de um nmero maior de satlites rastreados (eliminado-se obstrues ou mudando-se o local). 10-20Ruim Representa um nvel muito baixo de confiana e as medidas de posio deveriam ser descartas ou utilizadas apenas para indicar uma estimativa pouco aproximada da localizao atual. >20Pobre Neste nvel, as medidas tm preciso inferior a 300 m e deveriam ser descartadas. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Diluio da Preciso (DOP) PDOP RUIMPDOP BOM Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Diluio da Preciso (DOP) S N WE Geometria Ideal dos Satlites N S W E Geometria Fraca dos Satlites N S W E N S W E Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Diluio da Preciso (DOP) O DOP pode apresentar diferentes ndices: HDOP: para posicionamentos horizontais (|,) VDOP: para posicionamento vertical (h) PDOP: para posicionamento tridimensional (|,,h) TDOP: para determinao de tempo GDOP: para efeito combinado de PDOP e TDOP Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodos de Posicionamento Os mtodos de posicionamento relativo por satlites podem ser classificados, tambm, quanto disponibilidade dos resultados, podendo ser ps-processados ou em tempo-real. Mtodos Ps-processados: nestes mtodos, as coordenadas corrigidas dos pontos ocupados somente sero obtidas aps o processamento dos dados em computador. Alguns desses mtodos so: Mtodo Esttico Mtodo Esttico-Rpido Mtodo Cinemtico Stop-and-Go Mtodo Cinemtico Contnuo Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodos de Posicionamento Mtodos em Tempo-Real: nestes mtodos, as coordenadas corrigidas dos pontos ocupados so visualizadas no momento em que o mesmo posicionado. De maneira geral, esses mtodos oferecem preciso inferior aos mtodos ps-processados. Alguns desses mtodo so: Mtodo DGPS Mtodo WADGPS Mtodo DGPS-HP Mtodo RTK Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo Esttico No mtodo Esttico, dois ou mais receptores rastreiam, simultaneamente, os satlites visveis por um perodo de tempo superior a 20 minutos a tcnica mais utilizada em posicionamentos geodsicos e permite chegar a precises de 1,0 a 0,1 ppm a tcnica mais demorada pois exige a mudana na geometria dos satlites para a resoluo da ambigidade no processo de ajustamento das observaes Recomenda-se adotar taxa de gravao de at 15 segundos. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo Esttico-Rpido Segue o mesmo processo do Mtodo Esttico, entretanto operodo de ocupao das estaes menor, variando de 5 a 20 minutos adequado para levantamentos de linhas de base de at 10 km, tendo sua preciso variando de 10 a 1 ppm O algoritmo do software de processamento deve permitir resolver a ambigidade para um perodo pequeno de ocupao Recomenda-se adotar taxa de gravao de at 5 segundos. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo Semi-Cinemtico Tambm chamado de Mtodo Pseudo-Esttico, baseia-se no fato de que, para se determinar a ambigidade, a geometria dos satlites deve alterar Assim, o Mtodo prescreve que um mesmo ponto seja ocupado por pouco tempo (5 min), em dois momentos, com intervalo de tempo superior a 30 minutos entre cada ocupao, dando tempo para que os satlites alterem as geometria Em razo de mtodos mais eficazes, como o Esttico-Rpido e o Stop-and-Go, no tem sido mais empregado. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo Cinemtico Stop-and-Go Neste mtodo cinemtico, um receptor permanece no ponto base, enquanto um ou mais receptores se deslocam nos pontos de interesse remotos, permanecendo cerca de 1 min em cada ponto Durante o deslocamento entre os pontos de interesse, o receptor deve permanecer ligado e em sintonia com, pelo menos, 4 satlites Caso a recepo durante o trajeto entre um ponto e outro se perca, o levantamento deve ser reiniciado no ponto anterior Recomenda-se adotar taxa de gravao de at 5 segundos. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 um mtodo preciso, destinado a levantar pontos prximos e que no possuam muitas obstrues entre elesEsse mtodo, tradicionalmente, exige que o trabalho se inicie a partir de uma linha-base conhecida, ou seja, dois pontos de coordenadas conhecidas Isso busca determinar, no primeiro ponto, o valor da ambigidade, pois esse ponto possui coordenadas conhecidas, o que permite calcular o valor da ambigidade no incio dos trabalhos Mtodo Cinemtico Stop-and-Go Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Caso a durao do trabalho venha atingir, continuamente, cerca de 20 a 30 minutos, possvel solucionar a ambigidade com o conjunto de observaes armazenadas durante as trajetrias Essa soluo de ambigidade chamada de Soluo On-the-Fly (OTF) Isso evita que seja necessrio o incio em um ponto de coordenadas conhecidas um mtodo cujos dados so ps-processados Mtodo Cinemtico Stop-and-Go Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo Cinemtico Contnuo equivalente ao Mtodo Cinemtico Stop-and-Go, entretanto no h paradas nos pontos de interesse. Assim, as feies levantadas so do tipo Linha, e no do tipo Ponto. til no levantamento preciso de Estradas, Cursos dgua etc. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo DGPS O DGPS (Diferencial GPS) um mtodo relativo em tempo-real, onde um receptor dotado de um link de rdio permanece instalado em um ponto de coordenadas conhecidas (base); Outro receptor, tambm dotado do link de rdio, ocupa as estaes cujas coordenadas deseja-se determinar e recebe da base, em tempo real, as correes diferenciais, baseadas na observvel pseudodistncia. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo DGPS Dessa forma, possvel obter, com preciso de 1 a 5 metros, as coordenadas dos pontos no momento da ocupao A distncia entre a base e o rover pode chegar, de maneira ideal, a 200 km Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo WADGPS Significa Wide Area DGPS, e foi desenvolvido de forma a evitar um grande nmero de estaes para correes diferenciais Utiliza satlites de comunicao para envio das correes diferenciais, ampliando a rea de abrangncia. Os dados so contratados por perodos determinados (6 meses, 1 ano etc.) Ex.: OMNISTAR, Racal, LandStar. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 DGPS HP - High Precision A OMNISTAR disponibiliza, para algumas regies do mundo, um servio de correo diferencial em tempo real com acurcia em torno de 10 cm (Confiabilidade = 98%). Esse servio exige um receptor de dupla frequncia (L1/L2), compatvel com o padro Omnistar. Por enquanto, apenas o modelo Pro-Pak, para Topografia/GIS, da Novatel (comercializado pela Sokkia), aceita este padro. No Brasil, apenas a faixa costeira j atendida pela empresa. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo RTK O mtodo RTK (Real-Time-Kinematic) equivalente ao mtodo DGPS, com as seguintes diferenas: A observvel utilizada a Fase da Onda Portadora A preciso fica na faixa de poucos centmetros O comprimento da linha-base deve ser menor do que 5 km. Dependendo da potncia do link de rdio (35W/1W) e das condies topogrficas do local, esse valor tanto pode chegar a 20 km como, tambm, no alcanar 3 km. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Mtodo RTK CAP. 6-PLANEJAMENTO, COLETA E PROCESSAMENTO GPS Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Planejamento RBMC, RIBAC: Verificar disponibilidade de Rede Ativas que atendam a regio dos pontos a serem levantados Obstrues: Verificar existncia, se podem ser removidos ou cadastr-las Obter Almanaque GPS e realizar Planejamento da Misso: dias e horrios mais adequados (melhores PDOPs). Almanaque atual disponvel em http://navcen.uscg.gov/?Do=gpsArchives Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Planejamento Preciso e Mtodo: Definir a preciso requerida e o mtodo adequado para ating-la Equipamentos: Verificar especificao dos receptores necessria para realizao completa do servio: Sinais processados: L1, L1/L2 Memria: Capacidade/Descarregamento Bateria: Autonomia/Recarga Coletor de Dados Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Planejamento Marcos: Pesquisar marcos geodsicos prximos e/ou de fcil acesso Determinar distncia entre base e pontos remotos e tempo mnimo de coleta Obter coordenadas precisas e recm-ajustadas do Marco Geodsico de Partida Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Planejamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Planejamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Planejamento Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Coleta de Dados Configurar Taxa de Gravao (10, 15, 20s), Mscara de Elevao (10o, 15o), Tempo de Coleta Definir estratgias de levantamento: Esttico+Cinemtico, Cinemtico+Levto. Topogrfico Anotar altura das antenas, elaborar croquis Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Processamento dos Dados Cuidar da correta converso de datuns (SAD-69 SIRGAS) e coordenadas (LATLONG UTM). Observar parmetros oficiais IBGE Selecionar adequado algoritmo de processamento (L1, L1+L2 etc.) Selecionar tipo de soluo da Ambigidade: FLT (Floating) ou FIX (Fixed) Verificar Erro Mdio Quadrtico (RMS) e a taxa de Confiabilidade (RATIO) do resultado. CAP. 7-ESPECIFICAES DA NORMA TCNICA DO INCRA Posicionamento Geodsico pelo GPS Posicionamento Preciso por Ponto (PPP) 5.4.6 - Esta metodologia aceita para a determinao de vrtices das classes C1, C4, C5 e C7. Para que o resultado seja aceito, entretanto, necessrioverificarseosvaloresdasprecises(Sigma)publicadosno relatrio resultante esto dentro dos padres aceitveis. CAP. 8-REFERNCIAS Posicionamento Geodsico pelo GPS Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Bibliografia Indicada 1. Gemael, Camil & Andrade, J. Bittencourt. Geodsia Celeste, Editora UFPR. 2. Leick, Alfred. GPS Satellite Surveying, Wiley Interscience 3. Monico, Joo Francisco Galera. Posicionamento pelo GNSS, ed. Unesp. 4. Seeber, Gnter. Satellite Geodesy, Walter de Gruyter. 5. Segantine, Paulo Csar. GPS Sistema de Posicionamento Global, EESC-USP. Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Revistas Especializadas GPS World: www.gpsworld.com InfoGNSS: www.mundogeo.com.br Inside GNSS: www.insidegnss.com Professional Surveyor: www.profsurv.com Prof. Valdeir F. de PaulaNovembro/2011 Internet IBGE: www.ibge.gov.br INCRA www.incra.gov.br IGS (efemrides precisas) http://igscb.jpl.nasa.gov/ RINEX http://gps.wva.net/html.common/rinex.html Prof. Valdeir F. de Paula: http://gandalf.cefetgo.br/~valdeir/ University of New Brunswick: http://gge.unb.ca/Resources/Resources.html