Le PPP (Precise Point Positioning) est une méthode GNSS (Global Navigation Satellite Systems), basée sur le concept SSR (State Space Representation). Grâce aux améliorations récentes des modèles atmosphériques, le PPP en temps réel (RT-PPP) peut être également amélioré. L'objectif principal de ce travail est d'étudier le RT-PPP et l'infrastructure optimisée en termes de coûts et d'avantages pour réaliser la méthode en utilisant des corrections atmosphériques. Pour cela, différentes configurations d'un réseau GNSS dense et régulier existant en France, le réseau Orphéon, sont utilisées. Ce réseau compte environ 160 sites, propriété de Geodata-Diffusion (Hexagon Geosystems). Dans un premier temps, le mode «PPP-RTK flottant» a été évalué, il correspond au RT-PPP avec des améliorations issues des corrections de réseau, mais avec les ambiguïtés flottantes. Ensuite, des corrections de réseau sont appliquées pour améliorer le mode « PPP-RTK » où les ambiguïtés sont fixées à leurs valeurs entières. Pour le PPP-RTK flottant, une version modifiée du package RTKLib 2.4.3 (beta) est utilisée pour prendre en compte les corrections réseau. Les effets ionosphériques de premier ordre ont été éliminés par la combinaison iono-free et le retard troposphérique zénithal est estimé. Les corrections ont été appliquées en introduisant des paramètres troposphériques a priori contraints. Une modélisation adaptative basée sur les OFCs (Optimal Fitting Coefficients) a été mise en place pour décrire le comportement de la troposphère, en utilisant des estimations des retards troposphériques pour les stations Orphéon. Cette solution permet une communication monodirectionnelle entre le serveur et l'utilisateur. Les gains réalisés sur le temps de convergence pour obtenir un positionnement de 10 centimètres de précision ont été quantifiés statistiquement. La topologie du réseau a été évaluée, en réduisant le nombre de stations de référence (jusqu'à 75%), via une configuration de réseau lâche. Dans la deuxième étape, le PPP-RTK est réalisé grâce au logiciel PPP-Wizard 1.3 et avec les produits temps réel CNES (Centre Nacional de Estudes Spatiales) pour les orbites, les horloges et les biais de phase des satellites. Le RT-IPPP (RT-Integer PPP) est réalisé avec estimation des délais troposphériques et ionosphériques. Les corrections ionosphériques et troposphériques sont introduites en tant que paramètres a priori contraints au PPP-RTK. Pour générer des corrections ionosphériques, il a été mis en place un algorithme d'interpolation à distance inversée (IDW–Inverse Distance Weighting). Les améliorations apportées au positionnement horizontal dues aux corrections atmosphériques SSR externes provenant d’un réseau (dense ou lâche) sont prometteuses et peuvent être utiles pour les applications qui dépendent principalement du positionnement horizontal. / PPP (Precise Point Positioning) is a GNSS (Global Navigation Satellite Systems) method, based on SSR (State Space Representation) concept. Thanks to recent improvements in atmospheric models, Real-time PPP (RT-PPP) can also be improved. The main objective of this work is to study the RT-PPP and the optimized infrastructure in terms of costs and benefits to realize the method using atmospheric corrections. Therefore, different configurations of a dense and regular GNSS network existing in France, the Orpheon network, are used. This network has about 160 sites and is owned by Geodata-Diffusion (Hexagon Geosystems). Initially, ‘float PPP-RTK’ was evaluated, it corresponds to RT-PPP with improvements resulting from network corrections, although with ambiguities kept float. Further on, network corrections are applied to improve “PPP-RTK” where ambiguities are fixed to their integer values. For the float PPP-RTK, a modified version of the RTKLib 2.4.3 (beta) package is used to apply network corrections. First-order ionospheric effects were eliminated by the iono-free combination and zenith tropospheric delay estimated. The corrections were applied by introducing a priori constrained tropospheric parameters. Adaptive modeling based on OFCs (Optimal Fitting Coefficients) has been developed to describe the behavior of the troposphere, using estimates of tropospheric delays for Orpheon stations. This solution allows one-way communication between the server and the user. The gains achieved in convergence time to 10 centimeters accuracy were statistically quantified. Network topology was assessed by reducing the number of reference stations (up to 75%) using a sparse network configuration. In the second step, PPP-RTK is realized using the PPP-Wizard 1.3 software and CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) real-time products for orbits, clocks and phase biases of satellites. The RT-IPPP (RT-Integer PPP) is performed with estimation of tropospheric and ionospheric delays. Ionospheric and tropospheric corrections are introduced as a priori parameters constrained in PPP-RTK. To generate ionospheric corrections, it was implemented an Inverse Distance Weighting (IDW) algorithm. Improvements achieved in horizontal positioning due to external SSR corrections from a (dense or sparse) network are promising and may be useful for applications that depend primarily on horizontal positioning. / O PPP (Precise Point Positioning) é um método GNSS (Global Navigation Satellite Systems) baseado no conceito SSR (State Space Representation). Graças às melhorias recentes nos modelos atmosféricos, o PPP em tempo real (RT-PPP) também pode ser aprimorado. O objetivo principal deste trabalho é estudar o RT-PPP e a infraestrutura otimizada em termos de custos e benefícios para realizar o método usando correções atmosféricas. Portanto, são utilizadas diferentes configurações de uma rede GNSS densa e regular existente na França, a rede Orphéon. Esta rede tem cerca de 160 estações, sendo propriedade da Geodata-Diffusion (Hexagon Geosystems). Inicialmente, foi avaliado o "float PPP-RTK", que corresponde ao RT-PPP com melhorias resultantes de correções de rede, embora mantendo as ambiguidades como float. Em um segundo momento, as correções de rede são aplicadas para aprimorar o "PPP-RTK", onde ambiguidades são fixadas para seus valores inteiros. Para o float PPP-RTK, uma versão modificada do software RTKLib 2.4.3 (beta) é empregada de modo a levar em consideração as correções de rede. Os efeitos ionosféricos de primeira ordem foram eliminados pela combinação iono-free e o atraso troposférico é estimado. As correções são aplicadas introduzindo parâmetros troposféricos a priori injuncionados. Uma modelagem adaptativa baseada em OFCs (Optimal Fitting Coefficients) foi implementada para descrever o comportamento da troposfera, utilizando estimativas de atraso troposférico para estações da rede Orpheon. Tal solução permite a comunicação unidirecional entre o servidor e o usuário. Os ganhos alcançados no tempo de convergência para acurácia de 10 centímetros foram quantificados estatisticamente. A topologia de rede foi avaliada reduzindo o número de estações de referência (até 75%) usando uma configuração de rede esparsa. Na segunda etapa, o PPP-RTK é realizado usando o software PPP-Wizard 1.3, bem como os produtos para tempo real do CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) de órbitas, relógios e biases de fase de satélites. O RT-IPPP (RT-Integer PPP) é realizado com estimativa de atrasos troposféricos e ionosféricos. As correções ionosféricas e troposféricas são introduzidas como parâmetros a priori injuncionados no PPP-RTK. Para gerar correções ionosféricas, foi implementado um algoritmo baseado na ponderação pelo inverso da distância (IDW–Inverse Distance Weighting). As melhorias alcançadas no posicionamento horizontal com o uso das correções SSR externas de uma rede (densa ou esparsa) são promissoras e podem ser úteis para aplicações que dependem principalmente do posicionamento horizontal.

[pt] O crescimento da demanda por serviços de telecomunicações em terra firme também pode ser encontrado em ambientes marítimos por usuários a bordo de embarcações, sejam elas civis ou militares. Nestes ambientes, um fenômeno conhecido como duto de evaporação influencia a propagação eletromagnética na troposfera, proporcionando a comunicação ponto-a-ponto em distâncias além do horizonte rádio. Este trabalho utiliza a técnica de traçado de raios para analisar o comportamento da onda eletromagnética nestes meios. Foi elaborado um algoritmo capaz de traçar raios e determinar amplitudes e fases do campo elétrico em meios inomogêneos bidimensionais dado um mapa de refratividade modificada M. A partir destes mapas, o algoritmo calcula os gradientes verticais de M, que podem variar ao longo do percurso, e traça os raios, a partir da antena transmissora. Como aplicação, além de cenários com dutos de evaporação, foram utilizados mapas de M estimados com base em dados meteorológicos fornecidos por radiossondas lançadas no litoral brasileiro. Os resultados obtidos foram comparados aos fornecidos pelo software Advanced Refractive Effects Prediction System (AREPS), baseado na solução numérica de equação parabólica. Este trabalho também apresenta resultados estatísticos de dutos de evaporação no litoral brasileiro, a partir de dados meteorológicos fornecidos por boias oceanográficas do Programa Nacional de Boias (PNBOIA). Para tal, é utilizado, com pequenas alterações, o algoritmo de Paulus-Jeske, que estima a altura de dutos de evaporação. / [en] The demand growth for land-based telecommunications services can also be found in maritime environments by users on board ships, whether civilian or military. In these environments, a phenomenon known as the evaporation duct influences electromagnetic propagation in the troposphere, providing point-to-point communication at distances beyond the radio horizon. This work uses the raytracing technique to analyze the behavior of electromagnetic waves in these media. An algorithm capable of tracing rays and determining electric field amplitudes and phases in two-dimensional inhomogeneous media was developed, given a map of modified refractivity M. From these maps, the algorithm calculates the vertical gradients of M, which can vary along the path, and traces rays from the transmitting antenna. As an application, in addition to scenarios with evaporation ducts, M maps were estimated based on meteorological data provided by radiosondes launched in the Brazilian coast. The results obtained were compared with those provided by the Advanced Refractive Effects Prediction System (AREPS) software, based on the numerical solution of parabolic equation. This work also presents statistical results of evaporation ducts in the Brazilian coast, based on meteorological data provided by oceanographic buoys of Programa Nacional de Boias (PNBOIA). For this, the Paulus-Jeske algorithm, which estimates the height of the evaporation ducts, is used with small changes.

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T14:27:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Heinrich_RalphRobert_M.pdf: 7113070 bytes, checksum: 2a64f903bc44fb31b9ee53ef545bb24e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este projeto de pesquisa objetiva responder a algumas questões sistêmicas levantadas por ocasião do início do desenvolvimento do sistema LTE-450, parte integrante do projeto RASFA - Redes de Acesso Sem Fio Avançadas, conduzido pelo CPqD - Fundação Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações, com recursos do FUNTTEL - Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações. Esse projeto visa, como um de seus objetivos, o desenvolvimento de um sistema de rádio acesso sem fio LTE-450, operando na faixa de 450 a 470 MHz, baseado na tecnologia LTE - Long Term Evolution. A faixa de 450 a 470 MHz está atribuída em base global desde 2007 para o Serviço Móvel, conforme identificado pela União Internacional de Telecomunicações na World Radiocommunication Conference 2007. A Anatel - Agência Nacional de Telecomunicações - publicou a nova destinação de uso para a faixa de 450 a 470 MHz em 20 de dezembro de 2010, através da Resolução n º 558. Várias ações vêm sendo empreendidas em apoio ao uso da faixa 450 a 470 MHz, para a prestação de serviços banda larga sem fio para áreas rurais, como consta do Programa Nacional de Telecomunicações Rurais, publicado pela Portaria 431/2009 do Ministério das Comunicações, e do Plano Nacional de Banda Larga, publicado em 13 de maio de 2010. Entende-se que a faixa de 450 a 470 MHz é ideal para a implantação de serviços de banda larga sem fio em áreas rurais, devido às suas características de propagação. Por outro lado, a base de conhecimento sobre o canal rádio em sistemas de rádio acesso móvel banda larga considera o uso, em áreas urbanas, de faixas de frequências situadas entre 850 MHz e 3500 MHz. São notórias as diferenças entre as características de propagação nessas faixas e nas faixas de UHF, principalmente quando a área de prestação do serviço deixa de ser a urbana e passa a ser a rural. Nesse sentido, alguns requisitos sistêmicos podem ser questionados e mesmo redimensionados. Esses requisitos foram aqui endereçados através de levantamento de dados em campo e posterior análise crítica contra a base de conhecimento disponível. São questões como a amplitude do desvanecimento seletivo e por despolarização, a intensidade do ruído impulsivo, os modelos de propagação aplicáveis à área rural e à faixa de UHF, a variação da perda de percurso com a altura da antena do terminal e a discriminação de polarização da antena do terminal / Abstract: This research project aims to answer some systemic issues raised during the early development of the LTE-450 radio access system, part of a project RASFA - Advanced Wireless Networks Access, led by CPqD Foundation - Center for Research and Development in Telecommunications with resources of FUNTTEL - Technological Development of Telecommunications Fund. This project aims, as one of its objectives, the development of a LTE-450 wireless system, operating in the 450-470 MHz band, based on LTE - Long Term Evolution technology. The 450-470 MHz band is allocated, on a global basis, since 2007 for Mobile Service, as identified by the International Telecommunication Union in the World Radiocommunication Conference 2007. Anatel - The Brazilian National Telecommunications Agency has published a new destination for the 450-470 MHz band on December 20, 2010, through Resolution No. 558. Several actions have been undertaken in support of the use of the 450-470 MHz band, to provide wireless broadband services to rural areas, as set out in the National Rural Telecommunications Plan, published by the Decree 431/2009 of the Ministry of Communications and the National Broadband Plan (PNBL), published on May 13, 2010. It is understood that the 450-470 MHz band is ideal for deploying wireless broadband services in rural areas, due to its propagation characteristics. On the other hand, the base of knowledge about the mobile broadband access radio systems channel, considering the use in urban areas, situated between 850 MHz and 3500 MHz bands have notable differences between the propagation characteristics of these bands and the UHF bands, especially when the area of service provision ceases to be the urban and goes to the rural areas. Thus, some systemic requirements can be questioned and even resized. These requirements are addressed here through field data gathering and subsequent critical analysis against the knowledge base available. These issues are such as the extent of selective fading and depolarization, the intensity of the impulse noise, the propagation models applicable to the rural area and the UHF band, the variation of the path loss with the height of the terminal antenna and of terminal antenna polarization discrimination / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / It was identified Stratosphere-Troposphere Exchange (STE) events on Southern South America and their effects in the Ozone Total Column (OTC) above Central Region of Rio Grande do Sul (CRRS), Brazil, in the period between 2005 and 2014. To this end, it was developed a methodology able to verify the tropopause height and the descend mass flux in this region, using reanalysis 2 data provided by NCEP/DOE. Furthermore, these cases must have wind cores above 40m/s (Upper-level Jet Stream - ULJS) acting between 30 and 80°W and 20 and 50°S. The arrival confirmation of air parcels from the STE at the CRRS was made through HYSPLIT trajectory analysis model from NOAA. For cases that acted at the CRRS, it was computed the OTC variation in relation to five days prior to the STE effects, through daily OTC data obtained from the OMI instrument for Santa Maria city (29.72°S; 53.72°W). This methodology proved to be effective in identifying 755 STE events on Southern South America, from which 103 came to act on CRRS, with 65% of cases increasing and 35% reducing the OTC in this region. Seasonal analysis showed that most cases happens in winter, followed by spring and in less quantity in summer and fall. Averaged fields of the vertical wind profile, mass flux, temperature and potential vorticity, showed that STE events occur more often in post-frontal situations at the Bacia do Prata region. Moreover, it was analyzed the convergence role in relation to jet streak s vertical transversal circulations, demonstrating that, in STE cases, these circulations increase even more the stratospheric air intake into the troposphere by strong convergence in the ULJS level. In short, it was verified that STE events on Southern South America act as a stratospheric ozone-rich air source to the CRRS, having as an allied the ULJS, which increase the phenomena. / Foram identificados eventos de Troca Estratosfera-Troposfera (TET) sobre o Sul da América do Sul e seus efeitos na variação da Coluna Total de Ozônio (CTO) Região Central do Rio Grande do Sul (RCRS), Brasil, no período entre 2005 e 2014. Para este fim, desenvolveu-se uma metodologia capaz de verificar a altura da tropopausa e o fluxo de massa descendente nesta região, utilizando dados de reanálise 2 fornecidos pelo NCEP/DOE. Além disso, os casos deveriam possuir núcleos de vento acima de 40 m/s (Corrente de Jato em Altos Níveis - CJAN) atuando entre 30 e 80°O e 20 e 50°S. A confirmação da chegada das parcelas de ar provenientes da TET na RCRS deu-se através da análise das trajetórias do modelo Hysplit da NOAA. Para os casos que atuaram na RCRS, calculou-se a variação da CTO em relação aos cinco dias anteriores aos efeitos da TET, através de dados diários da CTO obtidos do instrumento OMI para a cidade de Santa Maria (29.72°S; 53.72°O). Esta metodologia mostrou-se eficaz na identificação de 755 eventos de TET sobre o Sul da América do Sul, dos quais 103 vieram a atuar na RCRS, com 65% dos casos aumentando e com 35% reduzindo a CTO nesta região. A análise sazonal mostrou que a maioria dos casos acontece no inverno, seguido da primavera e em menor quantidade no verão e outono. Campos médios do perfil vertical de vento, fluxo de massa, temperatura e vorticidade potencial, mostraram que os eventos de TET ocorrem com mais frequência em uma situação pós-frontal na região da Bacia do Prata. Além disso, analisou-se o papel da convergência relacionada às circulações verticais transversais do núcleo da CJAN, mostrando que, em casos de TET, estas circulações intensificam ainda mais a entrada de ar estratosférico para dentro da troposfera por intermédio da forte convergência no nível da CJAN. Em suma, verificou-se que os eventos de TET sobre o Sul da América do Sul atuam como uma fonte de ar estratosférico rico em Ozônio para a RCRS, tendo como um de seus aliados a CJAN, a qual intensifica o fenômeno.