Técnicas de Posicionamento GNSS em Tempo Realpaulo... · • Originou-se na Alemanha em 2003,...

Técnicas de Posicionamento GNSS em Tempo Real

Palestrante: Prof. Paulo Augusto Ferreira Borges

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Evolução dos métodos de levantamento no Brasil

Teodolitos

Estações Totais

Sistema RTK convencional

Sistema RTK em Rede

1940 - 1988

1988 - 2000

2000 - 2011

2012 – Dias Atuais

• Aumento da produtividade• Diminuição de custo

Com a observação de satélites artificiais, fez necessário a criação novas técnicas

de posicionamento, compatíveis com os projetos a serem realizados;

•Os levantamentos topográficos de grandes áreas, já foram substituídos pelo

sistema GNSS, no método relativo na técnica pós-processada;

•A técnica RTK era um paradigma de posicionamento que esta sendo superado

e assim implantada no Brasil;

•A conexão GSM passou a ser usada na técnica RTK;

•Técnica RTK/GSM: 4 possibilidades

–GSM Direto;

–IP Direto;

–Serviço NTRIP e

-RTK em REDE.

Considerações Iniciais

Fonte: Dalbello 2007

Método Relativo

Método Relativo

• A técnica RTK é constituída pela à utilização de um receptor base,o qual envia as medidas de observações de fase da onda portadorae um receptor móvel que realiza o processamento em tempo real,calculando as coordenadas instantaneamente;

• Fatores que influenciam no usode receptores GNSS L1 ou L1L2na técnica RTK são:capacidade física,tempo da primeira fixação (TTFF),linha de base (comprimento),latência, protocolo RTCM,PDOP e extrapolação.

Método Relativo na técnica RTK

As correções são baseadas no conhecimento da posição da estação dereferência, na posição dos satélites e no comportamento do relógio dossatélites e corrigidas do erro do relógio da estação base.

Método Relativo na técnica RTK

• A técnica RTK/UHF é caracterizada:– Pelo envio das observações de fase do receptor GNSS base para o móvel

através de um enlace de rádios.

Satélite 1 Satélite 2

Satélite 3

Satélite 4

Receptor

Base

Sistema de rádio

Receptor

Móvel

Técnica RTK/UHF.Fonte: Pacificcrest (2009).

Método Relativo na técnica RTK

Método Relativo na técnica RTK/UHF

Estação de Referência

Servidor Central

Receptor GNSS Móvel

• O método de envio das observações de fase do receptor base para o receptormóvel pela conexão GSM/GPRS.

• RTK/GSM = Envio das observações de fase utilizando a conexão GSM/GPRS.

Conexão GSM/GPRS

Método Relativo na técnica RTK/GSM

RTK/UHF RTK/GSMX

Comparando as Técnicas RTK/UHF e RTK/GSM

• RTK/GSM X RTK/UHF:

Técnica RTK e evolução

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Comparação entre sistema RTK/UHF e RTK/GSM

Vantagens – RTK/GSM

• Eliminação do conjunto de rádios (Base-Rover);

• Diminuição do volume de acessórios;

• Maior Alcance quando comparado ao RTK convencional (70 km);

• Maior consistência do sinal;

• Rapidez na inicialização (tempo decorrido da primeira fixação);

Transmissão de dados via telefonia móvel

• A conexão GSM: consiste na padronização das antigastecnologias de codificação e transmissão TDMA e FDMA,criando homogeneidade na conexão sem fio; o principio destapadronização foi a arquitetura aberta que permitisse o uso dediversos equipamentos, utilizando codificação e transmissãode dados com base na faixa de freqüência entre 900 até 1800Mhz;

• Padronização GPRS: alternativa de telefonia celular queaumenta a velocidade de transmissão de dados de 9600 para14400 bps, realizando a compressão dos mesmos, utilizando ainfra-estrutura atual de telefônia pode-se chegar a 115000bps.

Transmissão de dados via telefonia móvel

• Estação Móvel:

• Junção entre um aparelho celulare o modulo do assinante(SIMCARD). Único componentediretamente ligado ao assinante.

• O Cartão identificador tem comoprincipal função armazenardados e identificar o assinante.

• O cartão SIM, informa: numerotelefônico, identificadorinternacional IMSI, código desegurança e dados da operadora.

Transmissão de dados via telefonia móvel

Estação de Rádio Base:

• É responsável pelo controle doenlace de Rádio.

• É o canal utilizado com a Estaçãomóvel para troca de informaçõescom a rede.

• É composta por algunsequipamentos comotransmissores, antenas e fibraótica.

• São instalados preferencialmenteem regiões altas para melhorar aperformance do sistema.

Transmissão de dados via telefonia móvel

Estação de Rádio Base:

• A área de cobertura de umaERB é denominada célula.

• Quanto maior for a área decobertura com a menorquantidade de ERB, maisbaixo será o custo deimplantação.

• A rede com a tecnologiaGSM é composta por umasérie de células agrupadas,por isso o nome de sistemade telefonia celular.

O Serviço NTRIP

• Originou-se na Alemanha em 2003, devido ao alto custo para aliberação do uso freqüências de rádio no uso civil, tornando ouso da técnica RTK/UHF impraticável no pais.

• A idéia original foi a criação de uma aplicação baseada em umprotocolo que fosse capaz de transmitir os dados GNSS pelainternet;

• Network Transport of RTCM via Internet Protocol: serviço deadequação da transmissão de dados GPS/GNSS na Internet,gerenciado por um conjunto de programas que convertem oprotocolo RTCM para a linguagem de Internet em um IP.

O Serviço NTRIP

NTRIP Server

Tabela de Estações

NTRIP Caster

Usuário NTRIP

Ntrip Client

ERA – Estação de Referência Ativa

O Serviço NTRIP

Software de Envio:

• Envia o protocolo RTCM de umaestação de referência para umservidor.

Exemplo: Ntrip Server

Software de Recebimento:

• É responsável pela recepção doprotocolo RTCM de um IP.

• Realiza a conversão desses dados denavegação para o posicionamento.

Exemplo: Ntrip Client

O Serviço NTRIP• O serviço NTRIP foi projetado para disseminar as observações de fase da

onda portadora para diversos usuários da internet fixa ou móvelsimultaneamente. Esta transmite o protocolo RTCM, assim como faz coma conexão de rádio convencional, diferenciando apenas pelo método deenvio.

Tabela com possibilidades de uso da Tecnologia NTRIP.

O Serviço NTRIP

REDE NTRIP PÚBLICA

Este servidor pode ser acessadopelo endereço IP 170.84.40.52 eopera na porta 2101. A porta 2101é reservada para a transmissãodas correções diferenciais obtidaspelo NTRIP client. Acessando emqualquer navegador de Internethttp://170.84.40.52:2101, épossível visualizar as informaçõessobre as estações.

O Serviço NTRIP

REDE NTRIP PRIVADA

Acesso pago, medianteassinatura mensal,trimestral, semestral ouanual;

O Serviço NTRIP

O Serviço NTRIP

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Como funciona o RTK em Rede

Tecnologia implantada, certificada eutilizada por toda Europa e América doNorte, o sistema de RTK em redepermite ao usuário, com apenas umreceptor, obter coordenadas através dométodo relativo em tempo real (RTK)com apenas um receptor dentro daárea de cobertura da rede.

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Como funciona o RTK em Rede

Funcionamento: A partir de uma rede dereceptores GNSS, é criado um modelo decorreção do erro ionosférico em temporeal. Esses parâmetros são enviadosinstantaneamente ao receptor GNSS emcampo através da internet e redeGSM/GPRS.

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Como funciona o RTK em Rede

Vantagens: - Apenas 1 operador em campo;

- Apenas 1 equipamento;

- Independência do tamanho do vetor deLinha de base;

-Isento de erro relativo à linha de base(ppm)

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Vantagens do Sistema RTK em Rede

++

= 1 cm em 1 s!

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Como funciona o RTK em Rede

Funcionamento: A partir de uma rede dereceptores GNSS, é criado um modelo decorreção do erro ionosférico em tempo real.Esses parâmetros são enviados eminstantaneamente ao receptor GNSS emcampo através da internet e rede GSM/GPRS.

Vantagens: - Apenas 1 operador em campo;

- Independência do tamanho do vetor deLinha de base;

-Isento de erro relativo à linha de base

Sistema RTK em rede

Tecnologia implantada, certificada eutilizada por toda Europa e América doNorte, o sistema de RTK em redepermite ao usuário, com apenas umreceptor, obter coordenadas através dométodo relativo em tempo real RTKcom apenas um receptor dentro daárea de cobertura da rede.

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Outros detalhes sobre o sistema RTK em Rede

-Até à uma distância de 1/3 docomprimento do lado do polígonoformador da área de cobertura da rede,externamente à ela, também não ocorreerro relativo ao comprimento de linhade base, pois a modelagem permite umaextrapolação da correção externamenteao polígono formador;

- Quando o usuário encontra-se dentro do polígono formado pela rede de receptoresGNSS pertencente ao sistema de RTK em rede, não ocorre erro relativo à linha de base;

-Externamente à área de cobertura do sistema RTK em rede, ainda é possível realizarposicionamento RTK utilizando a base pertencente à rede de bases mais próxima dousuário. Nesse posicionamento haverá erro relativo à linha de base;