A 12 channel real-time GPS L1 C/A-code software receiver has been implemented on a Desktop with 1.84GHz Intel CPU. The software receiver has the capability to acquire new satellites coming in, keep tracking of satellites in view and give a user solution accuracy of 30 meters. This study also explores a real-time correlator for the GLONASS L1 signals. This software receiver is going to be used for scientific research and education. This work is a part of the ongoing effort to develop a low-cost, flexible, and capable GNSS receiver for use as a scientific instrument and for GNSS receiver technology development. The software receiver developed here makes use of a reconfigurable RF front end called the Universal Software Radio Peripheral (USRP) with a maximum real sampling frequency of 8MHz of complex samples. The USRP uses interchangeable daughter boards to down-convert and digitize RF signals in the range of DC to 2.9GHz, where each daughterboard covers an overlapping subset of this range. This RF front end was chosen for its flexibility and ease of use. The output of the RF front end is 8-bit complex I/Q samples output via a USB cable. The software receiver processing of the RF front-end outputs is accomplished by using bit-wise parallelism, as described in References [1] and [2]. In order to process the incoming RF data in this manner, the 8-bit complex I/Q samples are quantized to two bits. This is performed in the software receiver prior to signal correlation. In-phase and quadrature accumulations are computed using bit-wise parallel techniques, and these accumulations are used to drive code tracking delay-lock loops (DLLs) and carrier tracking phase-lock loops(PLLs). The computation of accumulations and the implementation of DLLs and PLLs for the GNSS ranging signals are detailed in the thesis. The software receiver is developed by C++. It consists of two parts: the software receiver core program and a simple interface. The current software receiver runs under Ubuntu Linux systems, but it is convenient to implement on other Linux systems. The software prerequisites for the software receiver are GNUradio and QT4.0. GNUradio is an open source program which provides the driver for the USRP board. The current version used by the software receiver is GNUradio-3.1.3. The user interface program is developed by using the classes provided by QT4.0. The hardware of the whole system consists of computer with intel 1.84 GHz CPU and 2GHz RAM, GPS and GLONASS antenna, USRP, and analogue signal generator. One problem with the USRP is that its on-board oscillator is not particularly stable in terms of frequency and phase. One solution to this problem is to use a high-quality external oscillator. An Agilent N5181A MXG Analog Signal Generator configured to output a 64MHz signal has been used as an external input clock to the USRP. This oscillator has a stated frequency error of 1 ppm/yr, has decent short-term frequency stability, and has a reasonably low phase noise at 64MHz. The outputs of the USRP board are 8 bits complex data with 4MHz sampling frequency with an intermediate frequency of zero. The input data are re-quantized and pack into 32-bit of integers. The total CPU usage of the software receiver is about 30 ~ 40% of the 1.84GHz CPU. The software receiver is started with a FFT based acquisition. The acquisition results are then used to initialize the receiver. The background search of satellites is accomplished by a serial search of PRN code replicas. The novelty of the the software receiver developed in this study is as follows: first, a reconfigurable RF front end is used which makes the software receiver extendable.Second, The software is developed with C++ in the general Linux system; This will make the software receiver easy to maintain and update. Third, the current software receiver also explores the process of GLONASS L1 signals with bit-wise parallel correlation. / Master of Science

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North-eastern part of the Bohemian Massif is characterised by many NW-SE striking faults. The Sudetic Marginal Fault Zone (SMFZ) and Hronov - Poříčí Fault Zone (HPFZ) represent the major seismoactive dislocations in this area. Field structural investigations, including fault-slip data collection were carried out on a number of natural outcrops and quarries with the aim of establishing a robust and field-constrained model for the local brittle structural evolution of the studied areas. Almost 5000 faults and fractures have been measured and studied in 116 localities. Two principle sets of faults within the SMFZ are oriented in the N-S and W-E directions. The faults are mainly dipping under 80-90ř. The lineations found on the fault planes are mainly trending to the SW and W. The kinematic frequent analysis was performed due to the distribution of the fault types in the orientations. The faults were divided into the different tectonic phases based on their origin or reactivation and their relative age using the calculation of paleostress analysis. The paleostress analysis of the fault-slip data within the SMFZ resulted identification of six tectonic phases from the youngest to the oldest: strike-slip regime with maximum compression σ1 in the NNW-SSE direction, compressional regime with σ1 in the...

O posicionamento de pontos, com o sistema GPS, tornou-se uma ferramenta importante, aplicável nas mais diferentes áreas do conhecimento. No entanto, em algumas situações, a exigência de elevadas precisões trouxe a inconveniência de um custo elevado na aquisição de receptores de dupla freqüência. Mesmo com os avanços tecnológicos, a ionosfera é uma das fontes de erro que mais afetam o posicionamento de pontos. Para os usuários que possuem equipamentos de dupla freqüência, este erro é modelado com grande eficiência através do processamento de dados com solução iono free. No Brasil, a maioria dos usuários possui equipamentos que captam informações apenas do código C/A e/ou código C/A e portadora L1. Neste caso faz-se uso de alguns modelos, como, por exemplo, o de Klobuchar, com redução do erro nos posicionamentos absolutos de, aproximadamente, 50%. Nos posicionamentos relativos, com bases superiores a 20 Km, a utilização deste modelo não é a mais indicada. Neste contexto, este trabalho consiste no desenvolvimento de um método que possibilite modelar o atraso ionosférico através de um polinômio do segundo grau, baseado no ajustamento seqüencial de observações. As informações necessárias para esta modelagem são advindas das estações GPS da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo. Isto possibilita, em posicionamentos absolutos, determinar o atraso ionosférico de uma forma mais eficiente que o obtido pelo modelo de Klobuchar. Em posicionamentos relativos, para os usuários de equipamentos de simples freqüência, tal modelagem permite a geração de um código com características semelhantes ao código P2. Assim, com os dados gerados por receptores de uma freqüência, é possível processar vetores de bases longas por meio da solução iono free code. Os resultados obtidos indicam que tal metodologia pode ser uma alternativa eficiente para minimizar o efeito ionosférico no posicionamento de pontos com o sistema GPS. Horizontalmente, através dos métodos de posicionamento Single Point e relativo, respectivamente, o modelo ionosférico proposto proporcionou uma melhoria de 39% e 26% se comparado com o modelo de Klobuchar. / Point positioning, with GPS, became an important tool applicable to the most different areas of the knowledge. However, in some situations, the requirement of high precisions brought the inconvenience of a high cost in the acquisition of dual receivers frequency. Despite of the technological advances, the ionosphere is one of the error sources that affect most point positioning. For users who have dual equipment frequency, this error is modeled with great efficiency through data processing with the ionosphere free solution. In Brazil the majority of the users has equipments that process C/A code information only and/or C/A code and L1 carrier. In this case it is necessary to use some models, for example the Klobuchar model, with error reduction of approximately 50% in absolute point positioning. In the relative positioning, with baselines longer than 20 Km, the use of this model is not indicated. Thus, this work consists in developing a method that makes possible to model the ionospheric delay using a second degree polynomial, based on sequential adjustment of observations. The necessary information for this modeling is obtained from GPS stations that compose the RBMC (Brazilian Network for Continuous Monitoring of GPS). Thus it is possible to determine the ionospheric delay in a more efficient way in absolute positioning than when using the Klobuchar model. In relative positioning, for single frequency users, such modeling allows the generation of a code, with similar characteristics to the P2 code. Hence, with data generated by single frequencies, it is possible to process long base line vectors, using the iono free code solution. The results obtained indicate that such methodology can be an efficient alternative to minimize the ionospheric effect in the GPS point positioning. Horizontally, through the methods of positioning Single Point and relative, respectively, the ionospheric model considered provided an improvement of 39% and 26% if compared with the Klobuchar model.

Esta dissertação tem por objetivo testar procedimentos para analise da geometria dos aeródromos do estudo através de levantamento topográfico com o uso do nível e GPS (Global Positioning System). Os testes foram conduzidos em quatro aeródromos do Estado de São Paulo, administrados pelo DAESP (Departamento Aeroviário do Estado de São Paulo), a saber: Araraquara, Bauru, Marília e São José do Rio Preto. Foram analisados as declividades longitudinais, transversais, comprimento e largura da pista e a altitude do ponto de referência. O documento normativo usado como referência foi o \"Anexo XIV\" (Aerodromes) da ICAO (International Civil Aviation Organization). Foram feitos levantamentos cadastrais dos projetos originais dos aeródromos e levantamentos de campo. Em cada aeródromo o receptor GPS foi instalado em ponto de coordenadas e altitude conhecidas. Na etapa final foram comparados os dados de projeto com os valores encontrados no campo. Os valores encontrados mostraram algumas variações com os de projeto, principalmente quanto à declividade transversal onde a norma recomenda que seja de 1,5%. Foram encontrados valores com declividades menores que esse e até valores negativos. O sistema GPS mostrou-se, eficiente e preciso para esse tipo de levantamento. / The objective of this work is to test procedures for analysis of the geometry of aerodromes, through topographical survey with level and GPS (Global Positioning System) instrument. The tests were led in four aerodromes of the São Paulo State, administered by DAESP (Departamento Aeroviário do Estado de São Paulo), namely: Araraquara, Bauru, Marília and São José do Rio Preto. The longitudinal slopes, transverse slopes, length of runway, width of runway, the elevation of reference point were analyzed. The normative document used as reference was the Annex XIV (Aerodromes) of ICAO (International Civil Aviation Organization). For each aerodrome it was made a cadastral research of the original project and field survey. For each aerodrome the GPS receiver was located in a point of known coordinates and altitude. In the final stage the original project data were compared with the ones found in the field survey. The values from field have some variations in relation to those found in the project mainly with in the case of transverse slope where the norm recommends that it must be 1,5%. The survey had shown values less than 1,5% and also negative slopes. The GPS system has shown to be efficient and enough accurate for this kind of survey.

Diversas pesquisas realizadas no Brasil e no exterior nos últimos anos permitem inferir que existe uma relação causal entre a geometria das rodovias e a incidência de acidentes em determinadas locais. Uma da s principais dificuldades nesses estudos tem sido a representação gráfica da ge ometria da via na forma em que foi efetivamente construída. O advento da tecnologia do GPS associada a modernas técnicas de CAD abre novas possibilidades em termos de se propor um método expedito de criar uma base geográfica de informação à qual poderá associar-se posteriormente dados de acidentes, sinalização da via, condições do pavimento, etc. A proposta da dissertação de mestrado é desenvolver o método de representação geométrica da estrada usando a técnica cinemática do GPS. Para avaliar o desempenho do método proposto foi realizado o levantamento de um trecho de 30 km da rodovia SP-127 Fausto Santo Mauro conectando Rio Claro a Piracicaba. Através do arquivo de dados resultante do levantamento foi possível desenhar a rodovia em planta e em perfil com um nível de precisão suficiente para a construção de uma base geográfica de um SIG. Relatam-se algumas dificuldades de representação gráfica no TRANSCAD, no LISCAD e no AUTOCAD. / Several studies in Brasil and abroad in the n ear past lead to the conclusion that there is a causal relationship between highway ge ometry and accident incidence at certain locations on the road. One of the major diffi culties described in these studies is the grafic representation of the road geometry as built.The advent of the GPS technology, associated with modern CAD techniques, opens new possibilities in terms of an expedite method to criate a geographic information base that can be associated to accident data, traffic sign data, pavement conditions data, etc. A method to graphically represent the roadway geometry using the kinematic GPS techique is proposed at the level of a MSc thesis. In order to evaluate the proposed methods performance, a 30 km segment of SP-127 Fausto Santo Mauro Highway connecting Rio Claro to Piracicaba was surveyed. The graphical representation of the horizontal and vertical profile of the road that resulted from the surveying method is shown. Some of the difficulties in graphically representing the road with TRANSCAD, LISCAD and AUTOCAD are described.

O GPS é um sistema de radio navegação baseado em satélites operando 24 horas por dia no fornecimento de sinais de rádio para determinação de coordenadas em todo o globo terrestre. Estas coordenadas apresentam uma precisão de 10 metros, que em muitas aplicações é inadequada. O DGPS ou GPS diferencial é uma técnica que permite passar a precisão para o nível do metro por meio da recepção de informações adicionais. Estas informações são recebidas pelo receptor de GPS por meio de rádio a partir de satélites geo-estacionários ou enlaces locais. Este trabalho apresenta um sistema DGPS com enlace local para aplicações urbanas com a utilização de um receptor de mensagens de texto, e de baixo custo, pager Motoro-la Creatalink operando na faixa de 931 MHz. Foi montado um projeto piloto na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) com a Base de Referência no Departamento de Engenharia Elétrica. Os resultados mostram que o método apresenta uma sensível melhora na qualidade das coordenadas e que apresenta um grande potencial para aplicação em cidades de médio porte. / GPS is a radio navigation system base on a satellite network providing 24 hours radio data to determine point coordinates and world wide coverage. The precision is in the decametric range which is not adequate to many applications. DGPS or Differential GPS is a technique used to improve this precision down to metric level adding informa-tion to the receiver. The GPS receiver can receive the information from geostationary satellites or radio links. This work presents a DGPS system with local radio link to support urban applications based on the low price pager Motorola Creatalink, operating in 931 MHz band. A pilot project was developed at the Engineering School of Sao Carlos (EESC) with the Refer-ence Station at the roof of Electrical Engineering Department. The results show a good improvement in the precision of the coordinates, presenting a high potential usage in medium size cities.

Este trabalho tem o objetivo de apresentar a revisão do clássico procedimento geodésico, adotado pela DSG - Diretoria do Serviço Geográfico do Exército, para o cálculo do transporte de coordenadas geográficas-geodésicas dos vértices da rede fundamental implantados no Brasil entre 1940 e 1970, antes do surgimento das técnicas de posicionamento. Neste trabalho, uma aplicação prática do método foi desenvolvida, empregando-o na solução de um problema específico da projeção cartográfica UTM, que é o transporte de coordenadas na passagem do limite entre fusos. Para isto foi escolhida uma área localizada na divisa entre os municípios de São Carlos e Ibaté no Estado de São Paulo, atravessada pelo meridiano de 48º, limite entre os fusos 22 e 23 desta projeção. Na área implantou-se duas bases geodésicas determinadas através de técnicas de observação do Sistema de Posicionamento Global, sendo uma base posicionada no fuso 22 e outra no fuso 23. Inicialmente, entre estas bases, desenvolveu-se uma poligonal de adensamento constituída de 7 vértices, que teve seus lados e ângulos observados com estação total, possibilitando o cálculo de suas coordenadas geográficas-geodésicas pelo método clássico em pauta. Numa segunda etapa do trabalho, foram observados com receptores GPS de uma freqüência, os 8 vetores relativos aos lados da poligonal de adensamento, empregando o método diferencial estático. Cada um dos 7 vértices da poligonal teve suas coordenadas geográficas-geodésicas determinadas por pós-processamento, permitindo a comparação entre os resultados obtidos nos dois procedimentos utilizados. Na etapa final, comparando-se os resultados obtidos pelos dois diferentes métodos, pode-se verificar que apesar da técnica em desuso empregada pelo método clássico, ela conduziu os cálculos com o rigor e aproximação adequados, produzindo coordenadas de valores significativamente próximos aos valores determinados pela mais avançada tecnologia empregada nos dias atuais que é a tecnologia GPS. / The main objective of this job, is a review about the classic mathematical proceedings applied to the polygonals which cross the fuses limits of the Universal Traverse of Mercator projection. In this cases, the poligonal begin to be measured in a baseline located in a private fuse and finishs in a different baseline located in the next fuse, where the coordinates are refered to a different origin. In this conditions, the rules of UTM projection defines a range of 30 minutes over the fuse limit, where the coordinates can be calculated either in the first or int the second fuse. However, there are specials situations where the polygonals has a baseline for ending so far over this 30 minutes range. In this cases, the mathematical proceeding is to calculate the transportation of geodetic-coordinates in the ellipsoid obtaining the latitude \'fi\' and the longitude \'lâmbda\' for all points in the polygonal and after, making the transformation, observing in which fuse each point is positioned, to get the UTM planned coordinates. The Global Positioning System will be used in this job to do the control over the classic measurements and over the classic calculated coordinates, offering conditions to the comparison between them.

A fixação das duplas diferenças de ambigüidades no processamento dos dados da fase da portadora do Sistema de Posicionamento Global (GPS), é um dos pontos cruciais no posicionamento relativo estático. Esta fixação também é utilizada como um indicador de qualidade e fornece maior segurança quanto ao resultado do posicionamento. No entanto, ela é uma informação puramente estatística baseada na precisão da medida e dissociada da exatidão das coordenadas geradas na solução. A informação sobre a exatidão das coordenadas de pontos medidos através de um vetor simples, é sempre inacessível, independente de a solução ser fixa ou “float". Além disso, existe um risco maior em assumir um resultado de solução “float", mesmo que ele tenha uma boa, porém, desconhecida exatidão. Por estes motivos a solução “float" não é aceita por muitos contratantes de serviços GPS, feitos com a fase da portadora, que exigem uma nova coleta de dados, com o conseqüente dispêndio de tempo e dinheiro. Essa tese foi desenvolvida no sentido de encontrar um procedimento que melhore esta situação. Para tanto, se investigou o comportamento da exatidão em medidas obtidas com a fase da portadora L1 do GPS, monitorando os fatores variáveis presentes neste tipo de medição, o que tornou possível a classificação da exatidão de resultados. Inicialmente, a partir de um conjunto de dados GPS, coletados ao longo dos anos de 2003, 2004 e 2005 em duas bases de monitoramento contínuo da USP, se fez uma análise sistemática do comportamento das variáveis contidas nos dados. A seguir se estruturou um banco de dados, que foi usado como referência na indução de uma árvore de decisão adotada como paradigma. Por último, a partir desta árvore se pôde inferir a exatidão de soluções de posicionamento obtidas com o uso da portadora L1. A validação do procedimento foi feita através da classificação da exatidão de resultados de várias linhas base, coletadas em diferentes condições e locais do estado de São Paulo e do Brasil / The most crucial step on the relative static positioning, when using the Global Positioning System (GPS) carrier phase data, is the fixing ambiguities integer values. The integer ambiguity solution is also used as a quality indicator, ensuring quality to the positioning results. In despite of its capability, the ambiguity fix solution is purely statistical information, based on the precision of measurements and completely apart from the coordinate's solution accuracy. In a single baseline processing, the positioning coordinates accuracy is always inaccessible, no matter if the final solution is float or fixed. In fact, there is some inner risk when using the float solution, although they have a good, nevertheless, unknown accuracy. Probably that is why several GPS job contractors reject the float solutions and require a new data observation, with the consequent time and money loss. This research was developed to improve that situation, investigation the inner accuracy in several GPS L1 carrier phase measurements. Checking the variable factors existing on this kind of measurement it was possible to classify the results accuracy behavior. The investigation was developed in tree steps: started with the systematic analysis of a group of L1 observation data, collected during the years: 2003, 2004 and 2005, followed by the construction of a structured data bank which generated a decision tree, performing the paradigm used to classify the accuracy of any measurement made with GPS L1 carrier phase; and ended with the research validation, through the accuracy classification that was made on several baselines, collected on different conditions and places around the state of São Paulo and Brazil

A determinação das coordenadas de um ponto através do sistema GPS pode ser feita utilizando-se os métodos de posicionamento por ponto simples ou de posicionamento diferencial. No caso do posicionamento diferencial, devido à escassez de marcos geodésicos no território nacional, as linhas de base são em sua maioria extensas. Nessas duas situações os usuários de receptores de simples freqüência ficam sujeitos à utilização de modelos ionosféricos para estimativa da influência da ionosfera nos sinais e conseqüentemente na precisão da posição de pontos. Sendo assim, a escolha adequada de tal modelo vem a ser um importante fator a ser considerado durante o processamento dos dados. Neste trabalho foi feita a comparação de resultados de processamento de dados GPS obtidos com a utilização de diferentes modelos ionosféricos a partir de posicionamento por ponto simples, verificando a eficácia de cada um deles em função da latitude do ponto, da atividade solar e do horário do dia, a fim de determinar qual modelo é mais eficiente em cada situação. Para isto foi desenvolvido um programa para posicionamento por ponto simples em linguagem Visual Basic versão 5.0. / The determination of point coordinates, through GPS system, could be made by methods of single point positioning or relative positioning. In this last case, due to geodetic landmarks scarcity in national territory, the baselines are, in its majority, extensive. In these two situations, the users of single frequency receivers are submitted to the use of ionospheric models to estimate the influence of the ionosphere in the signs. Being thus, the adequate choice of such model comes to be an important factor to be considered during the data processing. In this paper was made a matching of results of GPS data processing with the use of different ionospheric models through single point positioning, verifying the efficiency of each model to point latitude, solar activity and time, to determine each model is efficientier at each situation. To this it was developed a single point positioning program in Visual Basic version 5.0.