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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;
