INTRODUÇÃO AO GNSS E PROCESSAMENTO DE

DADOS

EGL

UNESP PP

Maio 2018

Conteúdo

• Métodos de posicionamento GNSS

• PPP – Fundamentos

– PPP software

• RTK – Fundamentos– RTK em rede

• Aplicações

• Comentários finais.

Métodos de Posicionamento GNSS

•Posicionamento Absoluto ou Por Ponto

•PPS

•PPP

•Posicionamento Relativo

•Estático, Estático Rápido, Semi

Cinemático e Cinemático

•RTK, RTK em rede

•Diferencial

•DGPS, WADGPS

– Simples (efemérides transmitidas) (PPS) – Autônomo ...

– Determinam-se as coordenadas X, Y e Z num referencial

geocêntrico – (e erro do relógio do receptor) que são convertidas

para Latitude, Longitude a altura. (Requer no mínimo – 4 satélites)

SS33

SS11 SS22

RR11 RR22

RR33

Posicionamento Por Ponto (Absoluto – Estático)

SS33

SS11 SS22

RR11

RR22

RR33

RRII

Posicionamento por ponto cinemático

PPS – On Line na FCT/UNESP

http://gege.fct.unesp.br

PPP – Fundamentos básicos

• Premissa fundamental

– Utilizar efemérides precisas e correções dos relógios dos satélites

produzidos pelo IGS (ou outras de similar qualidade) – o

referencial vem das órbitas;

– Aplicações em tempo real? Correções do relógio !!!

• Pode ser realizado com receptores de dupla freqüência

(ION-FREE) ou de simples freqüência (com modelagem da

ionosfera);

– Todos os demais erros devem ser cuidadosamente tratados

(modelados ou removidos).

FONTES EFEITOS

Satélite Erro da órbita

Erro do relógio

Relatividade

Atraso de Grupo

Propagação do sinal Refração troposférica

Refração ionosférica

Perdas de ciclos

Sinais refletidos/Multicaminho

Receptor/Antena Erro do relógio

Erro entre os canais

Centro de fase da antena

Estação … erros e efeitos Erro nas coordenadas

Marés terrestres

Movimento do Pólo

Carga dos oceanos

Pressão da atmosfera

FONTES E EFEITOS DOS ERROS

ENVOLVIDOS NO GNSS

Modelos matemático das observáveis GNSS

pseudodistâncias

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1

2

2

1

1

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TIdtdtcPD

vMDCBDCB

TIdtdtcPD

Modelos matemático das observáveis GNSS

• Equação para a fase da portadora

220202

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PPP – Fundamentos básicos

• Obtém-se as coordenadas para o dia (época) das observações: Hoje – ITRF2014 (IGS14)

– No Brasil, o referencial SIRGAS 2000 refere-se a época 2000,4 – dependendo da qualidade requerida – deve-se transformar para a época de referencia – Velinter (IBGE) – VMS 2009/VMS2015;

– E para o referencial de interesse.

– Utiliza-se apenas um receptor (dupla/simples freqüência)

– Precisão compatível com o posicionamento relativo

– Várias empresas comerciais vem disponibilizando o PPP, mas

com nomes comerciais específicos:

• Exemplos: RTX da Trimble, StarFix .G2 e .XP da Fugro, StarFire

da NavCom.

– Vários softwares on-line

• IBGE, UNB, JPL, NRCAN, MAGIC PPP, FCT/UNESP.

Posicionamento por ponto Preciso

(PPP) ... Vantagens

– Longo tempo de ocupação para atingir alta

acurácia...• Solução das ambiguidades no modo PPP.

• Melhorar a modelagem dos erros.

Posicionamento por ponto Preciso

(PPP) ... Desvantagens

Página de PPP na UNB

17

Transformação entre referenciais terrestres

atualização de coordenadas

• Em trabalhos geodésicos e de geodinâmica que se

exigem alta acurácia, é necessário que as

coordenadas referenciadas a uma determinada

época sejam atualizadas (mapeada) para uma

outra época de interesse, podendo ou não envolver

referenciais distintos.

• Para tanto, pode-se utilizar a transformação

generalizada de Helmert.

18

Transformação generalizada de Helmert

• Observe que para os casos em que as coordenadas

das estações não variam com o tempo, essa equação

se torna a equação referente à transformação de

Helmert com sete parâmetros, ou seja:

).())))()(())(1((

))((.)()1(

0)(

0)()(

0

0

ttXIssT

ttVXIsTX

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tyyITRFFyyITRFXtzzITRF

yyITRFXzzITRF XIsTX

.)()1(

19

• A transformação de um referencial para outro pode também ser realizada mediante a atualização das coordenadas

• e parâmetros de transformação do referencial de origem, utilizando a equação

• Em seguida aplica-se a equação:

)()( 000 ttVXtX

yyITRFXzzITRF XIsTX

.)()1(

)()( 00 ttPPtP

Transformação de ITRF2008 para os prévios

20

Do ITRF2014 para ITRF2008

http://gege.fct.unesp.br

Possibilidades de aplicações

• Estimativa contínua de coordenadas para

determinação de movimentos ao longo do tempo

(tectônica de placas);

• Estimativa do atraso troposférico para sua

conversão em vapor d`água (GPS Meteorology);

• Georreferenciamento em geral

Possibilidades de aplicações

• Posicionamento cinemático (PPP cinemático)

– Órbita e relógio dos satélites (pós-processado semproblemas)

– FCT/UNESP desenvolvendo sistema para EMBRAER

• PPP para transferência de tempo GPS (GPS WorldNovember 2006)

• Estimativa do atraso ionosférico absoluto (PPP emconjunto com uma rede GPS ativa – GNSS 2004 –Austrália);

App do CNES para PPP

• WizLite (primeiro usando dados brutos)

– Precisão de 1 m (somente L1 e correções)

– Android 7 (Nougat)

Na FCT/UNESP

• Uma Tese de Doutorado – Marques H. A. (2012)

– PPP EM TEMPO REAL COM ESTIMATIVA DAS

CORREÇÕES DOS RELÓGIOS DOS SATÉLITES NO

CONTEXTO DE REDE GNSS

• Tese PPP com AR- Alves C. (2015)

– PPP PÓS-PROCESSADO E EM TEMPO REAL COM

SOLUÇÃO DE AMBIGUIDADES NO CONTEXTO

DE REDE GNSS

UNESP PPP on line - testes

• http://is-cigala-calibra.fct.unesp.br/ppp/index.php

PPP (RT_PPP) para voo de aeronaves utilizando

as correções do RT_SAT_CLOCK software|

• Correções geradas

RT_SAT_CLOCK (código e

fase)

• Aplicadas no PPP cinemático

com o RT_PPP

• Dados GPS de um vôo realizado

por uma aeronave regional no

dia 244 de 2009

PPP (RT_PPP) para voo de aeronaves utilizando as

correções do RT_SAT_CLOCK

• Dados coletados a taxa de 0,5 segundos pelo receptor embarcado na

aeronave

• Valores das coordenadas de referência

– Software GPSPPP do NRCan disponível na

FCT/UNESP

– Órbitas precisas e correções finais do IGS

Altitude da aeronave

Atraso troposférico

estimado

DX DY DZ

Erro médio -0,010 0,095 0,013

Desvio-padrão 0,274 0,090 0,130

EMQ 0,274 0,131 0,131

Posicionamento Relativo (2 ou mais

estações simultâneas)– Estático (rápido)

– Semi-cinemático

– Cinemático (pós-processado e RTK)

1r 2

r

1S

2S

Estado da Arte em Posicionamento Relativo

• RTK (Real Time Kinematic)

• Aplicação na construção de Hidroelétrica - RTK

RTK EM REDE

• Várias estações de referências são utilizadas;

• Dados enviados para uma estação central;

• Algoritmos para calcular correções para a rede - correção

do erro ionosférico e troposférico em tempo real.

• Transmissão para os usuários da rede internet e GSM.

RTK EM REDE

• Algoritmos existentes: VRS, MAC(Master Auxiliary Concept), FKP

(Flachen Korrektur Parameter) e State Vector

– Pesquisa: redução de erros advindos da atmosfera...

• Na FCT, estamos com um sistema comercial e um em

desenvolvimento para pesquisa.

RTK em Rede – Conceito de VRS

Estações RTCM-VRS

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𝜆𝑐

ℎ𝑐

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𝜆𝑐

ℎ𝑐

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𝜆𝑐

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NMEA

Link bidirecional

VRS

Posicionamento Relativo

GNSS em tempo real?

Pivot da Trimble no Estado de São Paulo

UNESP & IGC

Serviços Privado

Comparação entre MétodosTransporte Convencional

RTK em REDE

Rinex Virtual

Resultados

Comentários Finais

• PPP é um dos métodos com grande destaque no

posicionamento GNSS, com capacidade de tempo real e

solução da ambiguidades;

– Vários serviços on line

– A caminho do tempo real com solução das ambiguidades

• RTK em rede segue na mesma direção, com resultados que

proporcionam alta acurácia – distâncias entre as estações

ainda pequenas frente as dimensões territoriais do Brasil

PPP on line

• Coletar dados (mínimo 2 horas) ou via BNC

• Realizar PPP online (Um de sua escolha e IBGE)

• A solução do instante de coleta deve ser

transformada para o SIRGAS 2000. Pode usar o

Trevel (parcialmente);

• Compare e discuta...