Aula 02Métodos de Posicionamento

• Nome da Disciplina: Laboratório de Posicionamento por Satélite

• Nome do Curso: Tecnologia emMecanização em Agricultura de Precisão

• Nome do Professor: Fernando Nicolau Mendonça

Métodos de Posicionamento

• Classificações–Absoluto–Relativo

Métodos de Posicionamento Absoluto

• Posicionamento por Ponto– Fundamentos do posicionamento por ponto simples

• Diluição da precisão– Exemplo de posicionamento por ponto simples

• GPS Diferencial (DGPS)– Exemplo de DGPS

• WideArea GPS (WADGPS)

• Posicionamento Relativo– Relativo estático– Relativo estático rápido– Relativo semicinemático– Relativo cinemático

• Pós Processado• Em tempo real• Em Redes

Métodos de PosicionamentoRelativo

Posicionamento

• Introdução“Posicionamento diz respeito à determinação da posição de

objetos com relação a um referencial específico”• Pode ser classificado em posicionamento absoluto,

quando as coordenadas estão associadas diretamente ao geocentro;

• Relativo, no caso em que as coordenadas são determinadas com relação a um referencial materializado por um ou mais vértices de coordenadas conhecidas:– Tempo Real– Pós Processado

Posicionamento Por Ponto

• Também chamado de posicionamento absoluto;• Muito utilizado em navegação de baixa precisão e

levantamentos expeditos;• Posicionamento por Ponto Convencional:• Posicionamento por ponto em tempo real;• Precisão em torno de 10m;• Nesta técnica as coordenadas serão influenciadas pelos

erros nas coordenadas e correções dos relógios dos satélites, além de outros erros, tais como os advindos da refração atmosférica;

Posicionamento Por Ponto

• Pode-se permanecer por uma longa duração sobre o ponto que está sendo posicionado mas não haverá melhora significativa na qualidade dos resultados, em face de que há vários erros sistemáticos envolvidos na observável utilizada.

• Principal observável: Pseudo distancia a partir do código C/A, contido na portadora L1.

Posicionamento Por Ponto

• Equipamentos empregados são normalmente utilizados receptores de navegação, os quais recebem apenas o código C/A e a mensagem de navegação, enviados pelos satélites GPS dentro da portadora L1.

Posicionamento DGPS

• Inicialmente o DGPS foi desenvolvido com o intuito de reduzir os efeitos da SA.

• A estrutura DGPS consegue fornecer informações precisas ao usuário a respeito de sua localização através do emprego de estações base ou de referência fixas em terra.

• Estas estações, cujas coordenadas são conhecidas, monitoram os satélites visíveis em tempo integral e repassam os “parâmetros de correção” aos receptores GPS que estão ao alcance.

Posicionamento DGPS

• “parâmetros de correção” são calculados da seguinte forma:– a estação base X recebe suas coordenadas por meio de

alguns satélites visíveis.– Os valores recebidos, por diversos fatores, possuem erros

e são comparados com as coordenadas reais da estação base.

– Após operações matemáticas entre essas importâncias, dá-se a correção.

– Então a estação base transmite os parametros de correção aos receptores GPS.

Posicionamento DGPS

Posicionamento DGPS

• A estrutura DGPS é utilizada em diversas áreas como: navegação, atividades de engenharia, agricultura de precisão, etc.

• No Brasil, IBGE e INCRA, além de outras instituições públicas e privadas, mantêm estações base DGPS em várias regiões do país.

Posicionamento WADGPS

• O WADGPS (WideArea DGPS) tem seu funcionamento muito semelhante ao DGPS, porém, o WADGPS fornece correções dentro de uma determinada área de abrangência.

Posicionamento WADGPS

Posicionamento Relativo

• Para a realização de posicionamento relativo são necessários 2 ou mais receptores;

• Principais observáveis para o posicionamento relativo:– Pseudodistância– Fase da Onda Portadora– Fase da Onda Portadora e Pseudodistância

Posicionamento Relativo Estático

• Neste tipo de posicionamento, dois ou mais receptores rastreiam, simultaneamente, os satélites visíveis por um período de tempo que pode variar de dezenas de minutos (20 minutos no mínimo), até algumas horas;

• O período de ocupação das estações é relativamente longo, somente as duplas diferenças da fase da onda portadora são normalmente incluídas como observáveis;

Posicionamento Relativo Estático• Sendo a precisão da fase da onda portadora muito

superior à da pseudodistância, a participação desta última não melhora os resultados de forma significativa;

• Mesmo assim as pseudodistâncias devem estar disponíveis, pois são utilizadas no pré-processamento para estimar o erro do relógio do receptor, ou calcular o instante aproximado de transmissão do sinal pelo satélite;

• Trata-se de uma técnica mais utilizada em posicionamento geodésico, particularmente em software comerciais

Posicionamento Relativo Estático Rápido• Segue em linhas gerais o mesmo princípio que o do

posicionamento estático;• A diferença fundamental está no tempo de ocupação

da estação de interesse, sendo de no máximo de 20 minutos;

• Este método é utilizado para levantamentos em que se deseja alta produtividade;

• Podem ser utilizados receptores de simples (L1) ou de dupla freqüência (L1 e L2);

• Adequado para levantamentos com linhas de base de até 10km;

Posicionamento Relativo Semi-cinemático

• Também conhecido como pseudo-estático ou stopandgo;• Baseia-se no fato de que a solução do vetor de

ambigüidades, presente numa linha de base a determinar, requer que a geometria envolvida entre as duas estações e os satélites se altere;

• Deste modo são coletados dados por pelo menos dois curtos períodos na mesma estação;

• A idéia básica é que em um primeiro momento devem ser determinadas as ambigüidades, num segundo momento ocupar as estações de interesse por um curto espaço de tempo e posicioná-las;

Posicionamento Relativo Semicinemático

• Coletas separadas por um período de tempo entre 20 e 30 minutos;

• Este método requer que o receptor continue rastreando os mesmo satélites durante as ocupações das estações;

• Estas características exigem um certo cuidado no planejamento do levantamento antes da sua execução;

Posicionamento Relativo Cinemático

• Um receptor ocupa uma estação de coordenadas conhecidas enquanto o outro se desloca sobre as feições de interesse;

• As observações simultâneas dos dois receptores geram duplas diferenças, onde vários erros envolvidos nas observações são reduzidos;

• No que concerne à solução do vetor das ambigüidades há duas opções: solucioná-lo antes de iniciar o movimento ou estimá-lo em conjunto com os dados coletados em movimento;

Posicionamento Relativo Cinemático

• No primeiro caso, alguns dos vários métodos apresentados podem ser utilizados;

• No segundo caso, se não houver perda de sintonia com os satélites, o vetor de ambigüidades permanece o mesmo em todo o levantamento;

Posicionamento Relativo Cinemático em Tempo Real

• Também denominado de RTK (Real Time Kinematic)• Para aplicações onde haveria benefícios se as

coordenadas da antena do receptor fosse determinadas em tempo real;

• É necessário que os dados coletados na estação de referência (base) sejam transmitidos para a estação móvel (rover), necessitando de um link de rádio;

• Utiliza-se a fase da onda portadora;

Posicionamento Relativo Cinemático em Tempo Real

• Os processamentos são baseados no conhecimento da posição da estação base, na posição dos satélites e no comportamento do relógio dos satélites e corrigidas do erro do relógio da estação base;

• Em geral os efeitos da refração atmosférica não são considerados, haja vista que suas aplicações são limitadas às distâncias curtas, nas quais seus efeitos são praticamente idênticos nas duas estações e ficam bastante reduzidos nas equações de duplas diferenças;

Posicionamento Relativo Cinemático em Tempo Real

• Resumidamente, um sistema RTK é composto por dois receptores com as respectivas antenas e um link de rádio;

• Uma das limitações dessa técnica diz respeito ao link de rádio utilizado na transmissão dos dados;

• Precisão da ordem de poucos centímetros;• Pode ser utilizado em aplicações para navegação

marítima ou aérea, atividades de engenharia, mapeamento, locações de obras etc.