Made available in DSpace on 2014-06-12T16:30:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5074_1.pdf: 1871474 bytes, checksum: 7bd4e636701e9731e17366652d3bf65b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O posicionamento relativo GPS é a técnica mais utilizada atualmente nos levantamentos geodésicos, e uma das mais precisas. Entretanto, considerações realizadas em seus modelos funcionais e estocásticos podem acarretar em precisões superestimadas, ou seja, maiores do que as reais. Dentre essas considerações, duas são objetos de estudo desta pesquisa: a normalidade das observações GPS, e o processo de ruído branco que envolve as observáveis. Portanto, torna-se necessário o estudo da ocorrência desses fatores nas observações GPS, com o objetivo de ajudar no desenvolvimento de novos modelos funcionais e estocásticos. A partir dos resíduos de cada observável obtidos do processamento de uma linha de base GPS utilizando a equação de dupla diferença, realizam-se testes estatísticos que avaliem a hipótese de normalidade da distribuição de cada uma das observáveis, assim como a hipótese de ruído branco para cada série temporal dos resíduos. Para a realização desses testes, foi necessário o desenvolvimento de um programa de processamento GPS que fornecesse descritivamente cada uma das séries residuais. Através dos testes estatísticos foi possível verificar que nem sempre as observações GPS podem ser consideradas como normalmente distribuídas, apresentando comportamentos diferentes para cada uma das observáveis. Além disso, a hipótese de processo de ruído branco foi rejeitada, mostrando a existência de autocorrelação nas observáveis GPS. Daí, surge a necessidade de implementações nos modelos atuais, onde se possam considerar esses dois fatores no processamento das observações GPS

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:31:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6848_1.pdf: 4059320 bytes, checksum: 26e9bb68a57628e7f34c0625938ea99a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Dentre as técnicas de posicionamento altimétricos utilizados na geodésia, o nivelamento geométrico de precisão e o posicionamento GPS têm sido largamente utilizados. O posicionamento altimétrico GPS exige a aplicação de técnicas refinadas de observação e processamento dos dados, que na maioria dos casos, são pouco acessíveis à maior parte dos usuários. No presente trabalho, foram conduzidos experimentos em altimetria GPS com vistas às aplicações na área da engenharia relacionadas a movimentos em estruturas de edificações, dispostos a pequenas distância dos pontos observados, utilizando recursos acessíveis a usuários não especializados. Utilizou-se o método de posicionamento relativo estático com uma linha de base GPS curta, aproximadamente 425 m. Os resultados finais foram calculados com processamento em software comercial para diferentes períodos de observações. Para atender às premissas dos experimentos metrológicos normalmente adotados pelo Laboratório de Metrologia e Posicionamento - LAMEP do Depto. Engenharia Cartográfica, não foi adotado o pressuposto de estabilidade das estações de observação GPS. Procurou-se então, encontrar estruturas estáveis para a realização dos experimentos. Em outras palavras, implantou-se um rigoroso controle de dois campos de pontos na busca de um sistema de referência comprovadamente estável por meio de estruturas altimétrica decorrentes do nivelamento geométrico de precisão. Resultados finais dos experimentos realizados confirmaram os indicativos de qualidade para o uso da freqüência L1 com duração de sessões de observação GPS com valores superiores a seis horas como muito relevantes para se atingir aplicações no movimento vertical de pontos com precisões semi-centimétricas

Esta pesquisa aborda a aplicação do posicionamento RTK (Real Time Kinematics) em modo estático e cinemático, visando representar diferentes usos no cotidiano e comprovar a possibilidade de gerar uma solução de posicionamento RTK de baixo custo. Desde empresas de topografia e locação de obras, passando por empresas geradoras de bases cartográficas, até o segmento do transporte público por ônibus, o uso desta tecnologia, por um valor de aproximadamente R$ 3000,00, pode viabilizar novas oportunidades, como o georreferenciamento com maior acurácia tanto de imóveis rurais quanto de monitoramento de frotas de veículos e a atualização de mapas viários. Para isso, foi gerada uma solução de posicionamento RTK com um receptor GPS (Global Positioning System) móvel, um laptop, um celular com chip GSM (Global System for Mobile Communication), conexão 3G ou via wi-fi e o software livre RTKLib para correção e fixação do posicionamento, além de conexão com estações da RBMC-IP (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). O RTKLib se sincroniza com o receptor GPS u-blox (sinal L1 e constelação GPS), o qual compacta as observações de fase para o envio dos dados. Os resultados demonstraram que, dependendo da solução RTK (fix ou float), o posicionamento atingiu acurácias abaixo de 1 metro e precisão nesta mesma ordem de grandeza para linhas de bases menores que 10 km. Com linhas de base mais longas, o resultado degradou, conforme o esperado. Os testes cinemáticos indicaram acurácia de até 1,5 metro, podendo ser utilizado como produto para estimativas de trajeto. Além dos resultados qualitativos e quantitativos, a principal contribuição desta pesquisa foi o desenvolvimento de uma metodologia específica, na área de soluções de posicionamento RTK, que trouxe, através da utilização de ferramentas estatísticas, ganhos de produtividade significativos em termos de tempo, equipamentos e mão de obra necessária, pois explorou não somente um maior tempo de rastreio nos testes estáticos, mas cobriu também testes cinemáticos. / The present research evaluates the application of Real Time Kinematics (RTK) positioning in static and kinematic mode for different daily activities and verify the potential to generate a RTK positioning solution. The use of this technology with a low cost system may be useful for different segments, since companies engaged with topographic surveys and construction activities, logistic companies and even public transportation, by offering a solution with more accuracy and precision and can also represent a market opportunity for rural properties, fleet monitoring and map databases update. In order to make feasible this purpose, it was generated a RTK positioning solution using a mobile Global Positioning System (GPS) receiver, a notebook, an smartphone equipped with Global System for Mobile Communication (GSM) device and provided with 3G or wifi connection, the software RTKLib to fix and obtained a fixed positioning and the monitoring stations of the Continuous Monitoring Brazilian Network (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo - RBMC-IP). The software is connected with the receiver GPS u-blox (L1 signal and GPS constellation) which is the responsible for adjust the phase information in a format and size suitable to the data exchange. The main advantage of this solution is that only one person is required to collect the field data and the feasibility of RTK/GSM technique usage in steep topography areas, consequently increasing productivity during projects execution. The results indicate that, depending on the kind of RTK positioning solution generated, fix or float, the positioning obtained accuracy rates lower than 1 meter, however with some sensitivity and variability and precision in the same magnitude for baseline lower than 10 kilometres; while the results for long baselines (higher than 100 kilometres) did not present the same accuracy/precision, as expected. Kinematics tests showed good accuracy prescribing estimation path usage. Besides quantitative and qualitative results, the main contribution of this research was the development of a specific methodology in the area of RTK positioning solution, that brought by statistical tools productivity gains in terms of time collection, equipment and manpower required, since exploited not only a longer time in static tests but also covered kinematic tests.

Esta pesquisa aborda a aplicação do posicionamento RTK (Real Time Kinematics) em modo estático e cinemático, visando representar diferentes usos no cotidiano e comprovar a possibilidade de gerar uma solução de posicionamento RTK de baixo custo. Desde empresas de topografia e locação de obras, passando por empresas geradoras de bases cartográficas, até o segmento do transporte público por ônibus, o uso desta tecnologia, por um valor de aproximadamente R$ 3000,00, pode viabilizar novas oportunidades, como o georreferenciamento com maior acurácia tanto de imóveis rurais quanto de monitoramento de frotas de veículos e a atualização de mapas viários. Para isso, foi gerada uma solução de posicionamento RTK com um receptor GPS (Global Positioning System) móvel, um laptop, um celular com chip GSM (Global System for Mobile Communication), conexão 3G ou via wi-fi e o software livre RTKLib para correção e fixação do posicionamento, além de conexão com estações da RBMC-IP (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). O RTKLib se sincroniza com o receptor GPS u-blox (sinal L1 e constelação GPS), o qual compacta as observações de fase para o envio dos dados. Os resultados demonstraram que, dependendo da solução RTK (fix ou float), o posicionamento atingiu acurácias abaixo de 1 metro e precisão nesta mesma ordem de grandeza para linhas de bases menores que 10 km. Com linhas de base mais longas, o resultado degradou, conforme o esperado. Os testes cinemáticos indicaram acurácia de até 1,5 metro, podendo ser utilizado como produto para estimativas de trajeto. Além dos resultados qualitativos e quantitativos, a principal contribuição desta pesquisa foi o desenvolvimento de uma metodologia específica, na área de soluções de posicionamento RTK, que trouxe, através da utilização de ferramentas estatísticas, ganhos de produtividade significativos em termos de tempo, equipamentos e mão de obra necessária, pois explorou não somente um maior tempo de rastreio nos testes estáticos, mas cobriu também testes cinemáticos. / The present research evaluates the application of Real Time Kinematics (RTK) positioning in static and kinematic mode for different daily activities and verify the potential to generate a RTK positioning solution. The use of this technology with a low cost system may be useful for different segments, since companies engaged with topographic surveys and construction activities, logistic companies and even public transportation, by offering a solution with more accuracy and precision and can also represent a market opportunity for rural properties, fleet monitoring and map databases update. In order to make feasible this purpose, it was generated a RTK positioning solution using a mobile Global Positioning System (GPS) receiver, a notebook, an smartphone equipped with Global System for Mobile Communication (GSM) device and provided with 3G or wifi connection, the software RTKLib to fix and obtained a fixed positioning and the monitoring stations of the Continuous Monitoring Brazilian Network (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo - RBMC-IP). The software is connected with the receiver GPS u-blox (L1 signal and GPS constellation) which is the responsible for adjust the phase information in a format and size suitable to the data exchange. The main advantage of this solution is that only one person is required to collect the field data and the feasibility of RTK/GSM technique usage in steep topography areas, consequently increasing productivity during projects execution. The results indicate that, depending on the kind of RTK positioning solution generated, fix or float, the positioning obtained accuracy rates lower than 1 meter, however with some sensitivity and variability and precision in the same magnitude for baseline lower than 10 kilometres; while the results for long baselines (higher than 100 kilometres) did not present the same accuracy/precision, as expected. Kinematics tests showed good accuracy prescribing estimation path usage. Besides quantitative and qualitative results, the main contribution of this research was the development of a specific methodology in the area of RTK positioning solution, that brought by statistical tools productivity gains in terms of time collection, equipment and manpower required, since exploited not only a longer time in static tests but also covered kinematic tests.

Orientador: Daniele Barroca Marra Alves / Resumo: A observável fase da onda portadora é utilizada quando se deseja obter alta acurácia no posicionamento por sistemas globais de navegação por satélite. Mas, esta observável pode sofrer perdas de ciclos durante o rastreamento do sinal. Uma perda de ciclo é uma descontinuidade de um número inteiro de ciclos na fase da onda portadora, causada por uma perda temporária de rastreamento do sinal pelo receptor. Assim, as perdas de ciclos devem ser detectadas e corrigidas para que se obtenha posicionamento acurado. Diversos métodos foram desenvolvidos com esse objetivo. Algo que também vem sendo amplamente estudado é a detecção das perdas de ciclos nos novos sinais GPS. O advento da terceira frequência disponibilizada a partir da modernização do GPS também deve ser explorado. Na presente pesquisa buscou-se estudar os diferentes métodos de detecção e correção de perdas de ciclos e implementar o mais adequado para o posicionamento de alta acurácia no Brasil. Foram selecionadas duas metodologias para fim de detecção e correção, sendo a primeira baseada no método das triplas diferenças (TD) clássico e a segunda baseada no método de sequência de combinações lineares. Além disso, foi proposta uma terceira metodologia para melhoria do método das TD. Foram realizados dois experimentos, sendo o primeiro realizado com dados simulados e o segundo com dados reais em período de alta atividade ionosférica, e para ambos os casos foram considerados dois cenários: linha de base curta e linha de base lo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Carrier phase observable are used in high accuracy positioning by global navigation satellite systems. However, the carrier phase measurement may suffer cycle slips during signal tracking. A cycle slip is a discontinuity of an integer number of cycles in the phase observable, caused by a temporary loss of lock in the receiver carrier tracking loop. Thus, cycle slips must be detected and corrected in order to obtain accurate positioning. Several methods were developed for this purpose. Something that has also been studied is the detection of cycle slip in the new GPS signals. The advent of the third frequency available from the GPS modernization. Should be explored in the context of cycle slip detection and correction. In the present research the different cycle slip detection and correction methods were studied and t the most suitable for the high accuracy positioning in Brazil was implemented. Two methodologies were selected for the purpose of this research, the first one based on the classical triple difference (TD) method and the second based on the linear combination sequence method. In addition, a third methodology was proposed to improve the TD method. Two experiments were performed, the first one being carried out with simulated data and the second with real data in the period of high ionospheric activity, and for both cases two scenarios were considered: short baseline and long baseline. For simulated short baseline data, the classical TD method, the proposed TD metho... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A precisão que pode ser obtida com levantamentos com uso do Sistema de Posicionamento Global (GPS) depende de uma série de fatores, devido à grande quantidade de fontes de erros. Em geral, estas interferências podem ser modeladas e considerações são feitas de acordo com a contribuição de cada uma destas fontes de erros. Nos primórdios dos sistemas de posicionamento, o planejamento de missões era essencial para encontrar os horários em que haveria satélites suficientes para determinação da posição. Desde que o GPS foi declarado operacional, essa questão perdeu importância. Dessa forma, não há estudos conclusivos sobre a possível influência que suas posições relativas à antena do receptor causam nos resultados dos levantamentos. Esta questão foi investigada usando como ferramenta os indicadores de precisão (DOP) disponíveis. Considerações a respeito da interpretação da figura geométrica (tetraedro), cujo volume é considerado proporcional ao DOP foram estudadas. Foi verificada a confiabilidade e a contribuição da geometria nos resultados. Comparações entre valores de planejamento e levantamento foram realizadas para o posicionamento por ponto e relativo. A influência que o comprimento da linha-base tem na obtenção dos valores de indicação foi analisada assim como a influência na precisão causada por instantes de alto valor de DOP. A questão da expectativa de que horários com bons valores de DOP possam contribuir para a fixação da ambigüidade também foi esclarecida. / The obtaining precision of GPS (Global Positioning System) surveying depends on of many factors, due the several error fonts. In general, these interferences can be modeled and considerations are made as each one contributes. In the beginning of the positioning systems, the mission planning was essential to find the period of the day that would possible to have satellites enough to position determination. Since the GPS was declared operational this issue lost importance. Hence there is a lack of conclusive researches about the influence of the satellites positioning regarding the receptor antenna position may cause on the results. This issue was investigated using tools like the available precision indicators (DOP - Dilution of Precision). Considerations regarding interpretation of the geometric figure (thetraedron), that its volume is considered proportional to the DOP were analyzed. The reliability and the geometry contribution in the results were verified. Comparisons between planning and surveying values were done to the absolute and relative positioning. The influence of the baseline in indicator values determination was analyzed as the influence in the accuracy by DOP spikes. The issue regarding the expectative that the periods with good DOP values may contribute to the ambiguity fix status was also clarified.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-09Bitstream added on 2014-06-13T20:50:26Z : No. of bitstreams: 1 dalpoz_wr_me_prud.pdf: 2438411 bytes, checksum: 8c56dfb5193a59fce51aa2a4633b24a1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Assim como no posicionamento por ponto, os resultados obtidos no posicionamento relativo a partir de receptores de uma freqüência são afetados pelo efeito sistemático da ionosfera, que atualmente é uma das maiores fontes de erro no posicionamento com GPS. O problema principal no posicionamento relativo é devido ao gradiente espacial do conteúdo total de elétrons (TEC) presente na ionosfera, enquanto que no posicionamento por ponto o principal problema é a magnitude do TEC. Assim, no posicionamento relativo fica mais complicado de se analisar o efeito da ionosfera nos resultados obtidos, principalmente na região equatorial, onde várias irregularidades e anomalias ocorrem. Este projeto analisa o efeito da ionosfera no posicionamento relativo estático na região equatorial, em diversas condições ionosféricas, a partir de uma abordagem teórica e prática. Foram processados dados somente da portadora L1 com a dupla diferença da fase e do código. A análise dos resultados foi realizada a partir das discrepâncias das coordenadas consideradas verdadeiras com as obtidas no processamento das linhas de base. Três experimentos foram realizados, no qual foi possível analisar a influência da ionosfera no posicionamento relativo a partir de vários aspectos. De uma forma geral, verificou-se na prática a complexidade de definir se determinada linha de base é curta ou média, devido ao gradiente espacial do TEC. Também foram verificados efeitos da cintilação ionosférica e de uma tempestade geomagnética nos resultados obtidos. / The obtained results in the relative positioning, as well as in the point positioning, are affected by the ionosphere systematic effects, which is one of major error sources in the GPS positioning. The main problem in the relative positioning is due to the Total Electron Content (TEC) variation of the ionosphere, while in the point positioning the main problem is the magnitude of the TEC. Thus, the effects of the ionosphere in the relative positioning are more difficult to analyze, mainly in the equatorial region, where several irregularities and anomalies occur. This research analyzes the ionosphere effect in the relative positioning in the equatorial region considering several ionosphere conditions, both from theoretical and practical standpoints. Only L1 carrier data have been processed using L1 phase and C/A-code doubledifferences. The analyze of the obtained results have been carried out from the discrepancies between the true coordinates and corresponding ones obtained in the processing of the baselines. Three experiments have been accomplished, in which it was possible to analyze the ionosphere influence in the relative positioning considering several aspects. In general, due to TEC variations, it has been verified, in practice, the complexity of defining whether a given baseline length is short or medium. It has been also verified in the results the effects of the ionospheric scintillation and of a geomagnetic storm.

A precisão que pode ser obtida com levantamentos com uso do Sistema de Posicionamento Global (GPS) depende de uma série de fatores, devido à grande quantidade de fontes de erros. Em geral, estas interferências podem ser modeladas e considerações são feitas de acordo com a contribuição de cada uma destas fontes de erros. Nos primórdios dos sistemas de posicionamento, o planejamento de missões era essencial para encontrar os horários em que haveria satélites suficientes para determinação da posição. Desde que o GPS foi declarado operacional, essa questão perdeu importância. Dessa forma, não há estudos conclusivos sobre a possível influência que suas posições relativas à antena do receptor causam nos resultados dos levantamentos. Esta questão foi investigada usando como ferramenta os indicadores de precisão (DOP) disponíveis. Considerações a respeito da interpretação da figura geométrica (tetraedro), cujo volume é considerado proporcional ao DOP foram estudadas. Foi verificada a confiabilidade e a contribuição da geometria nos resultados. Comparações entre valores de planejamento e levantamento foram realizadas para o posicionamento por ponto e relativo. A influência que o comprimento da linha-base tem na obtenção dos valores de indicação foi analisada assim como a influência na precisão causada por instantes de alto valor de DOP. A questão da expectativa de que horários com bons valores de DOP possam contribuir para a fixação da ambigüidade também foi esclarecida. / The obtaining precision of GPS (Global Positioning System) surveying depends on of many factors, due the several error fonts. In general, these interferences can be modeled and considerations are made as each one contributes. In the beginning of the positioning systems, the mission planning was essential to find the period of the day that would possible to have satellites enough to position determination. Since the GPS was declared operational this issue lost importance. Hence there is a lack of conclusive researches about the influence of the satellites positioning regarding the receptor antenna position may cause on the results. This issue was investigated using tools like the available precision indicators (DOP - Dilution of Precision). Considerations regarding interpretation of the geometric figure (thetraedron), that its volume is considered proportional to the DOP were analyzed. The reliability and the geometry contribution in the results were verified. Comparisons between planning and surveying values were done to the absolute and relative positioning. The influence of the baseline in indicator values determination was analyzed as the influence in the accuracy by DOP spikes. The issue regarding the expectative that the periods with good DOP values may contribute to the ambiguity fix status was also clarified.