Com o surgimento de novas constelações de satélites tais como Galileo, SBAS (Satellite Based Augmentation Systems), Beidou (sistema de navegação regional chinês, também em desenvolvimento), e LAAS (Local Area Augmentation System) e também com os novos avanços nas tecnologias relacionadas ao posicionamento global, observa-se atualmente vigorosas alterações no sistema de posicionamento americano GPS (Global Positioning System) que melhorarão a capacidade de posicionamento para uso civil e militar. Tais alterações caracterizam o conceito de Modernização GPS, que incluem basicamente três mudanças:

• Integração do GPS com sistemas de aumento, permitindo assim melhor desempenho e aumento de precisão no posicionamento em tempo real visando aplicações em situações críticas de segurança, como por exemplo a aviação. Cita-se os sistemas de aumento LAAS (Local Area Augmentation System) também denominado como GBAS (Ground Based Augmentation System), por se tratar de um sistema de aumento baseado em terra com link transmissão de correções via VHF e o sistema WAAS (Wide Area Augmentation System) sendo um sistema baseado no espaço, por utilizar satélites geoestacionários em órbita para transmissão das correções.

• Sinais de navegação (Inercial e Rádio) que serão usados para proteger os usuários GPS contra interferências de rádio frequência (RFI) acidentais ou propositais, melhorando o posicionamento principalmente nos centros urbanos;

• Diversidades de frequências: Uma nova frequência L5 se juntará às atuais frequências L1 e L2, melhorando de maneira significativa a qualidade de rastreio e aquisição, alçando-se melhores níveis de precisão.

 

Assim como os sinais L1 e L2, o novo sinal L5 será transmitido a partir da frequência fundamental f0 = 10,23 MHz. Com isso, tem-se um resumo das frequências e respectivos comprimentos de onda para os diferentes sinais GPS:

 

O primeiro satélite a transmitir o sinal L5 foi lançado em 24/03/2009, o PRN01 (Bloco IIR-M), o qual foi desativado em 06/05/2011 devido a problemas em sua órbita. A nova geração de satélites do bloco IIF (incluindo um total de 12 satélites SVN62 a SVN73) permitiu tornar o sinal L5 operacional a partir do lançamento do primeiro satélite deste bloco em 28/05/2010. Atualmente já foram lançados 3 satélites deste bloco, os quais estão sendo fabricados pela BOEING:

O novo sinal L5 transmitirá duas variedades de códigos PRN: o código XI (em fase) e o código XQ (em quadratura), ambos transmitidos a uma taxa de 10,23 MChips/s, sendo portanto 10 vezes mais rápido que o código PRN C/A. Normalmente os satélites transmitem sinais CDMA (Code Division Multiple Access) e os receptores GPS realizam o processamento. Como o sistema CDMA é baseado na técnica de espalhamento espectral, observa-se que a densidade espectral da potência do sinal l5 é maior que no sinal L1.

No código I a duração do código de 1ms é estendida para 10 ms e no código Q é estendida para 20ms. Um aumento de 10 vezes no número de linhas no espectro faz com que a energia por linha seja diminuída em 10 dB para o código I e em 13 dB para o código Q (Holmes & Raghavan, 2004).
Este aumento do espalhamento espectral permite reduzir o efeito das interferências causadas pelos sinais dos outros satélites, os quais causam ruídos no sinal.

Como a taxa do sinal L5 é dez vezes mais rápida que no sinal L1 (código C/A), há uma redução no erro do rastreamento, garantindo-se assim uma maior exatidão nas medições realizadas com um receptor capaz de rastrear L5, além de reduzir as interferências (RFI) e suavizando também os efeitos do multicaminhamento. Assim, será observado uma melhora considerável nos levantamentos realizados sob condições adversas (áreas com maior cobertura vegetal ou obstruções que potencializam os erros de multicaminhamento).


O sistema de posicionamento gps por satélite, que começou no passado com o TRANSIT e que recentemente vem se aperfeiçoando com o GNSS, teve, desde o início, uma tendência para o chamado método relativo de posicionamento gps. Este implica no uso de um receptor fixo num ponto de coordenadas conhecidas e um outro num ponto a determinar.
As primeiras aplicações sempre envolveram o método relativo na técnica pós-processada, não sendo necessária a transmissão dos dados entre as estações, após um período longo de observações.

No entanto, um dos objetivos principais foi o posicionamento instantâneo viabilizado pela observação de pelo menos oito satélites (perspectiva que já se tornou possível) e pelo desenvolvimento das técnicas numéricas de solução rápida das ambiguidades. Porém, esse ideal implicou na necessidade imperativa de transmissão dos dados do receptor base para o móvel. O uso de ondas eletromagnéticas transmitidas e recebidas pelos equipamentos, popularmente denominados rádios (transmissores e receptores), é limitado pelas obstruções na propagação das referidas ondas.

A necessidade prática de mais flexibilidade e eficiência no envio das observações de fase do receptor base para o móvel fez com que se desenvolvesse a tecnologia integrada ao sistema de comunicação móvel (como, por exemplo, a conexão GSM, a padronização GPRS e a conexão 3G) e a Internet (ROGOWSKI et al. 2004).

A ideia original do que veio a ser denominado serviço NTRIP era a de criar uma aplicação baseada em um protocolo capaz de transmitir dados GNSS pela Internet. Assim, pode-se afirmar que o serviço NTRIP nada mais é do que um serviço de adequação da transmissão de dados GNSS/GPS na internet, gerenciado por um conjunto de software que convertem o protocolo RTCM para a linguagem de Internet em um IP. Este IP é selecionado, indiretamente, por meio da configuração da estação de referência, a qual é escolhida pelo usuário quando ele configura o seu equipamento móvel durante o levantamento pela técnica RTK/GSM e com uso do serviço NTRIP.

O serviço NTRIP foi projetado para disseminar as observações de fase para diversos usuários da Internet fixa ou móvel simultaneamente. Esta transmite o protocolo RTCM, assim como o faz a conexão de rádio convencional, diferenciando-se apenas pelo método de envio.

CEGAT – Serviço RTK em REDE.

O método RTK em REDE, nada mais é que um conjunto de no mínimo 3 estações de referência ligadas a um servidor, que gerencia e disponibiliza as correções RTK,  eliminando o erro linear e tornando a inicialização instantânea em campo, dentro da área de trabalho, coberta.

Para o funcionamento do método RTK em REDE, são necessários os seguintes componentes: no mínimo 3 ERA IP em uma distância máxima de 100 km entre cada um; um software de gerenciamento das ERA que receba os dados, controle os acessos e crie um modelo matemático de correções geodésicas dentro da área de cobertura desta rede e, ainda, receptores móveis com capacidade de receber e interpretar os dados.

Este método, já está operacional em diversos países da Europa e as experiências demonstram que. dentro dessa área de cobertura, a distância de linha base entre a ERA e o receptor móvel aumenta substancialmente, a  qualidade do envio da observação de fase é mais estável e os trabalhos de posicionamento gps, são executados com mais eficácia e sem inicialização.

Utilização de Receptor GNSS utilizando o Serviço RTK em REDE.

O receptor GNSS é um equipamento com capacidade para o rastreamento simultâneo dos satélites, atualmente, variando entre 12 a 120 canais. A necessidade de um número maior ou menor de canais será definida na determinação de quais freqüências disponíveis serão utilizadas nas constelações GPS, GLONASS e GALILEO. Em algumas tecnologias, podem ser utilizados 3 canais adicionais para rastrear os satélites geoestacionários e auxiliar o posicionamento. Dessa maneira, o usuário GNSS rastreará, em campo, uma média de 16 satélites o que permitirá um PDOP melhor em situações adversas e com uma rápida solução de ambiguidade, até onde o que aumento do número de satélites permita uma melhor geometria.  No posicionamento relativo serão considerados apenas os satélites com uma boa relação sinal/ruído (ou seja, melhor sinal e com menos ruído) e a perda de ciclo será improvável, o que significa um avanço considerável no uso do GNSS.

Monico (2008) afirma que posicionamento é a determinação da posição de objetos com relação a um referencial específico. Corresponde ao posicionamento absoluto quando as coordenadas são determinadas, diretamente, por um único receptor. No entanto, quando as coordenadas são determinadas com relação a um ou mais vértices materializados e com coordenadas conhecidas, o posicionamento é denominado método relativo. O emprego da tecnologia de posicionamento GNSS (MONICO; 2000, 2008) apresenta a seguinte classificação:

–  Posicionamento gps pelo método absoluto: por ponto simples, por ponto preciso;

– Posicionamento gps pelo método relativo: estático, estático rápido, semi-cinemático, cinemático e cinemático em tempo real.

Resumidamente, a técnica RTK é baseada na utilização de um receptor base que envia as observações de fase do receptor móvel o qual realiza o processamento em tempo real, calculando as coordenadas instantaneamente.

Assim, a técnica RTK pode ser viabilizada de dois modos:

Pela transmissão em UHF das observações de fase do receptor base para o móvel utilizando um enlace de rádios, agora, denominada de RTK/UHF.

E por meio da disponibilização das observações de fase do receptor base para o móvel através da conexão GSM/GPRS, de agora em diante identificada, pela sigla RTK/GSM.

A figura ilustra a utilização da infraestrutura existente da conexão GSM/GPRS, realizando a comunicação entre o receptor base para o móvel.

por Eng. Marcos Guandalini


O sistema de posicionamento por satélite, que começou no passado com o TRANSIT e que recentemente vem se aperfeiçoando com o GNSS, teve, desde o início, uma tendência para o chamado método relativo de posicionamento. Este implica no uso de um receptor fixo num ponto de coordenadas conhecidas e um outro num ponto a determinar.

As primeiras aplicações sempre envolveram o método relativo na técnica pós-processada, não sendo necessária a transmissão dos dados entre as estações, após um período longo de observações.

No entanto, um dos objetivos principais foi o posicionamento instantâneo viabilizado pela observação de pelo menos oito satélites (perspectiva que já se tornou possível) e pelo desenvolvimento das técnicas numéricas de solução rápida das ambiguidades. Porém, esse ideal implicou na necessidade imperativa de transmissão dos dados do receptor base para o móvel. O uso de ondas eletromagnéticas transmitidas e recebidas pelos equipamentos, popularmente denominados rádios (transmissores e receptores), é limitado pelas obstruções na propagação das referidas ondas.

A necessidade prática de mais flexibilidade e eficiência no envio das observações de fase do receptor base para o móvel fez com que se desenvolvesse a tecnologia integrada ao sistema de comunicação móvel (como, por exemplo, a conexão GSM, a padronização GPRS e a conexão 3G) e a Internet (ROGOWSKI et al. 2004).

A ideia original do que veio a ser denominado serviço NTRIP era a de criar uma aplicação baseada em um protocolo capaz de transmitir dados GNSS pela Internet. Assim, pode-se afirmar que o serviço NTRIP nada mais é do que um serviço de adequação da transmissão de dados GNSS/GPS na internet, gerenciado por um conjunto de software que convertem o protocolo RTCM para a linguagem de Internet em um IP. Este IP é selecionado, indiretamente, por meio da configuração da estação de referência, a qual é escolhida pelo usuário quando ele configura o seu equipamento móvel durante o levantamento pela técnica RTK/GSM e com uso do serviço NTRIP.

O serviço NTRIP foi projetado para disseminar as observações de fase para diversos usuários da Internet fixa ou móvel simultaneamente. Esta transmite o protocolo RTCM, assim como o faz a conexão de rádio convencional, diferenciando-se apenas pelo método de envio.

CEGAT – Serviço RTK em REDE.

O método RTK em REDE, nada mais é que a evolução da Técnica RTK. Com ele, um conjunto de no mínimo 3 estações de referência ligadas a um servidor, que gerencia e disponibiliza as correções RTK,  eliminando o erro linear e tornando a inicialização instantânea em campo, dentro da área de trabalho, coberta.

Para o funcionamento do método RTK em REDE, são necessários os seguintes componentes: no mínimo 3 ERA IP em uma distância máxima de 100 km entre cada um; um software de gerenciamento das ERA que receba os dados, controle os acessos e crie um modelo matemático de correções geodésicas dentro da área de cobertura desta rede e, ainda, receptores móveis com capacidade de receber e interpretar os dados.

Este método, já está operacional em diversos países da Europa e as experiências demonstram que. dentro dessa área de cobertura, a distância de linha base entre a ERA e o receptor móvel aumenta substancialmente, a  qualidade do envio da observação de fase é mais estável e os trabalhos de posicionamento utilizando receptores GNSS, são executados com mais eficácia e sem inicialização.

Utilização de Receptor GNSS utilizando o Serviço RTK em REDE.

O receptor GNSS é um equipamento com capacidade para o rastreamento simultâneo dos satélites, atualmente, variando entre 12 a 120 canais. A necessidade de um número maior ou menor de canais será definida na determinação de quais freqüências disponíveis serão utilizadas nas constelações GPS, GLONASS e GALILEO. Em algumas tecnologias, podem ser utilizados 3 canais adicionais para rastrear os satélites geoestacionários e auxiliar o posicionamento. Dessa maneira, o usuário GNSS rastreará, em campo, uma média de 16 satélites o que permitirá um PDOP melhor em situações adversas e com uma rápida solução de ambiguidade, até onde o que aumento do número de satélites permita uma melhor geometria.  No posicionamento relativo serão considerados apenas os satélites com uma boa relação sinal/ruído (ou seja, melhor sinal e com menos ruído) e a perda de ciclo será improvável, o que significa um avanço considerável no uso do GNSS.

Monico (2008) afirma que posicionamento é a determinação da posição de objetos com relação a um referencial específico. Corresponde ao posicionamento absoluto quando as coordenadas são determinadas, diretamente, por um único receptor. No entanto, quando as coordenadas são determinadas com relação a um ou mais vértices materializados e com coordenadas conhecidas, o posicionamento é denominado método relativo. O emprego da tecnologia de posicionamento GNSS (MONICO; 2000, 2008) apresenta a seguinte classificação:

–  Posicionamento pelo método absoluto: por ponto simples, por ponto preciso;

– Posicionamento pelo método relativo: estático, estático rápido, semi-cinemático, cinemático e cinemático em tempo real.

Resumidamente, a técnica RTK é baseada na utilização de um receptor base que envia as observações de fase do receptor móvel o qual realiza o processamento em tempo real, calculando as coordenadas instantaneamente.

Assim, a técnica RTK pode ser viabilizada de dois modos:

Pela transmissão em UHF das observações de fase do receptor base para o móvel utilizando um enlace de rádios, agora, denominada de RTK/UHF.

E por meio da disponibilização das observações de fase do receptor base para o móvel através da conexão GSM/GPRS, de agora em diante identificada, pela sigla RTK/GSM.