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GILMARA DANNIELLE DE CARVALHO ROCHA_ DISSERTAÇÃO 2015.pdf: 3108174 bytes, checksum: c5307dded72886ffaf2f476a6333026d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-17T18:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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Previous issue date: 2015-03-06 / CNPq / Umas das maiores fontes causadoras de erro no posicionamento GNSS é a ionosfera, sendo que o efeito provocado por esta camada da atmosfera é um dos mais impactantes no processo de estimativa das coordenadas, principalmente para dados coletados com receptores de simples frequência. A modelagem matemática da refração ionosférica é complexa devido às variações diárias, sazonais, de curto e longo período, além de outros fenômenos que ocorrem na atmosfera, tal como a cintilação ionosférica. Em se tratando de posicionamento absoluto com receptores de simples frequência, seja Posicionamento por Ponto Simples (PP) ou Posicionamento por Ponto Preciso (PPP), estratégia adequada de correção dos efeitos ionosféricos devem ser adotadas. A correção da ionosfera para dados de simples frequência pode ser realizada a partir de modelo matemático, tal como o de Klobuchar, Mapas Globais ou Regionais da Ionosfera ou a partir da estimativa residual da ionosfera. Quando se tem disponível dados de duas frequências é possível utilizar a combinação ion-free, a qual permite eliminar os efeitos de primeira ordem da ionosfera. Contudo esta combinação faz com que as ambiguidades percam suas características de números inteiros, bem como realça outros níveis de ruído tal como o multicaminho. Uma possibilidade para atenuar os efeitos da ionosfera é a aplicação da estimativa dos efeitos residuais junto com as coordenadas incógnitas da estação e outros parâmetros. Neste caso, os efeitos da ionosfera podem ser tratados como um processo estocástico no Filtro de Kalman e se pode aplicar tal estratégia para dados de simples ou dupla frequência. Essa estratégia pode facilitar a solução das ambiguidades como inteiras e consequentemente permite a obtenção de resultados mais acurados no posicionamento geodésico. Dentro deste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta a avaliação da acurácia do posicionamento absoluto GPS com aplicação de diferentes estratégias de correção da ionosfera. Foram realizados processamentos no modo PPP com dados GPS coletados em estações da RBMC em períodos de alta e baixa atividade solar para os anos de 2010 a 2013, onde se aplicou a correção da ionosfera advinda do modelo de Klobuchar, dos mapas globais (GIM – Global Ionospheric Map) e regionais (LPIM – La Plata Ionospheric Model), além da estimativa residual da ionosfera. As coordenadas estimadas foram comparadas com aquelas advindas da solução semanal SIRGAS-CON, a qual é
dada atualmente em ITRF2008 e o Erro Médio Quadrático (EMQ), seja diário ou anual foi utilizado como medidor de acurácia. Ao aplicar as correções da ionosfera advinda dos mapas globais e regionais na estimativa de coordenadas no PPP utilizando somente medidas de código, observou-se melhoria de até 80% em relação ao PPP sem correção da ionosfera. O PPP com correção ionosférica advinda dos mapas regionais produziu melhorias diárias da ordem de 10% em relação ao uso dos mapas globais. Com base nas melhorias produzidas com a utilização do modelo ionosférico regional, foi proposta a modificação do modelo estocástico do ajustamento tendo em vista que somente o modelo funcional é afetado pelas correções ionosféricas advindas dos mapas. Com relação à estimativa residual da ionosfera foram realizados experimentos envolvendo medidas de código e fase na frequência L1 com geração de séries temporais anuais de coordenadas para diversas estações da RBMC, cuja acurácia alcançada foi da ordem de 10 cm no PPP com solução diária. / One of the largest sources of errors in the GNSS positioning is the ionosphere considering that the effect caused by that atmosphere layer is one of the most impacting in the coordinate estimation process, especially for data collected with single frequency receivers. Mathematical modeling of ionospheric refraction is complex due to daily variation in as well as, seasonal short and long period and also other phenomena occurring in the atmosphere such as ionospheric scintillation. Concerning the absolute positioning with single frequency receivers, whether Single Point Positioning (PP) or by Precise Point Positioning (PPP), appropriate strategy to correct the ionospheric effects should be adopted. The ionosphere correction for single frequency data can be performed from mathematical model, such as Klobuchar, Global or Regional Ionosphere maps or from residual ionosphere estimating. When one has available data from two frequencies it is possible to apply the ionosphere free combination which allows eliminating the first order ionosphere effects. However, this combination makes ambiguities lose its integer characteristics as well as amplify other noise levels as for instance multipath. One possibility to mitigate the ionosphere effects is the application of the ionosphere residual estimation along with coordinates station and other parameters. In this case, the ionosphere effects can be treated as a stochastic process in the Kalman filter where it is possible to apply that strategy for single or dual frequency data. This strategy can facilitate the integer ambiguities resolutions and consequently allows obtaining more accurate results in geodetic positioning. Inside this context, this master thesis presents the accuracy evaluation of the GPS absolute positioning by applying different strategies for ionosphere corrections. Processing was performed in PPP mode with GPS data collected in brazilizan RBMC stations in periods of high and low solar activities for the years 2010-2013, where it was applied ionosphere correction from Klobuchar model, global (GIM - Global Ionospheric Map) and regional (LPIM - La Plata Ionospheric Model) maps and the residual ionosphere estimation. The estimated coordinates were compared with those coming from SIRGAS-CON in a weekly solution which is currently given in ITRF2008 and Root Mean Square (RMS), either daily or annually, was used as accuracy measuring. When applying ionosphere corrections from global and regional maps in the PPP coordinates estimation using only code measurements, it was observed improvements of up to 80% comparing
with PPP without ionosphere correction. The PPP with ionospheric correction coming from regional maps produced daily improvements of around 10% in relation to applying global maps. Based on improvements reached with corrections from regional ionospheric model, it was proposed the modification of the stochastic model for adjustment considering that only the functional model is affected by the ionospheric corrections coming from maps. Regarding the residual ionosphere estimation experiments were performed involving code and phase measurements in the L1 frequency with generation of coordinates annual time series considering the chosen RBMC stations whose accuracy achieve approximately 10 cm in PPP with daily solution.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/16056 |
| Date | 06 March 2015 |
| Creators | ROCHA, Gilmara Dannielle de Carvalho |
| Contributors | MARQUES, Haroldo Antonio, MONICO, João Francisco Galera |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Ciencias Geodesicas e Tecnologias da Geoinformacao, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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