Posicionamento por ponto preciso em tempo real para receptores GPS de simples frequência: um estudo de caso sobre a América Latina com foco em veículos agrícolas conectados
Carregando...
Arquivos
Notas
Data
Autores
Orientadores
Coorientadores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Engenharia de Sistemas e Automação
Agência de fomento
Fundação de Desenvolvimento da Pesquisa (FUNDEP - ROTA 2030)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
Os Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS) podem ser utilizados em diversas áreas
do conhecimento, tais como na localização de pessoas e veículos, agricultura de precisão ou
até mesmo em sistemas de defesa e no controle de tráfego aéreo. Atualmente, existem diversas
técnicas de posicionamento que podem ser aplicadas em tais sistemas, cada qual com sua
particularidade e limitação. Logo, é relevante o estudo de técnicas alternativas que busquem
melhorar a precisão no posicionamento, tal como a técnica de Posicionamento por Ponto Preciso
(PPP), a qual foi originalmente criada para aplicações pós-processadas (PP-PPP) baseadas em
receptores de dupla frequência (DF), mas que, atualmente, já pode ser empregada em aplicações
em tempo real (RT-PPP) baseadas em receptores de simples frequência (SF). A utilização de
receptores SF reduz o custo de implementação com relação a soluções que utilizam receptores DF,
porém essa técnica requer que correções sejam aplicadas às observáveis de um receptor GNSS
de forma a mitigar individualmente os componentes dos chamados “erros de modo comum”
(CME). Tais correções RT-PPP são fornecidas por agências especializadas, como por exemplo, o
Serviço Internacional GNSS (IGS), a Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas (FCAG),
da Universidad Nacional de La Plata (UNLP), o Bundesamt für Kartographie und Geodäsie
(BKG), entre outros. Sendo assim, o objetivo do presente trabalho é investigar o formato
em que cada correção é gerada, bem como definir algoritmos adequados para implementação
de uma solução de posicionamento submétrico via SF RT-PPP utilizando particularmente o
Sistema de Posicionamento Global (GPS). Para alcançar tal objetivo, este trabalho inicia-se
com a revisão da literatura na área de GNSS compreendendo caracterização dos métodos
de posicionamento, sendo seguida por uma análise dos aspectos relacionados à natureza das
correções de RT-PPP fornecidas pelo IGS e FCAG-UNLP, bem como a necessidade de se aplicar
correções adicionais à solução do RT-PPP. Em seguida, dados GPS estacionários em tempo
real são coletados de receptores de alta qualidade, por meio do software BKG Ntrip Client
(BNC), concebido pela BKG, bem como as correções RT-PPP do IGS. Em paralelo, correções
ionosféricas disponibilizadas pelo servidor da FCAG-UNLP também são coletadas. Após a
coleta de dados e simulações computacionais, testes experimentais são propostos a fim de
avaliar o desempenho das técnicas de estimação investigadas em relação à/ao: (a) toda região
de abrangência do atual serviço de correção ionosférica fornecido pela FCAG-UNLP, a saber,
América Latina, com extensão ao Caribe e Península Antártica; (b) condições dinâmicas do
receptor, coletadas a partir de ensaios com veículos urbanos e agrícolas em movimento; (c)
diferentes modelos empíricos de compensação troposférica e diferentes ângulos de máscara para
os satélites visíveis; e (d) cumprimento de diversos requisitos de posicionamento aplicáveis para
veículos conectados. Como principal contribuição desta dissertação, mostra-se que a solução de
RT-PPP com receptores GPS SF baseado nos produtos ionosféricos da FCAG-UNLP, modelo
troposférico da University of New Brunswick (UNB3), e ângulo de máscara de 16 graus, fornece
melhor exatidão de posicionamento, especialmente no canal horizontal, quando comparada à
solução correspondente baseada, exclusivamente, em produtos do IGS.
Abstract
Global Navigation Satellite Systems (GNSS) can be used in various areas of knowledge, such as
locating people and vehicles, precision agriculture or even defense systems and air traffic control.
Currently, there are several positioning techniques that can be applied to such systems, each with
its own particularities and limitations. Therefore, it is relevant to study alternative techniques
that seek to improve positioning accuracy, such as the Precise Point Positioning (PPP) technique,
which was originally created for post-processed applications (PP-PPP) based on dual receivers.
frequency (DF), but which can currently be used in real-time applications (RT-PPP) based on
single frequency (SF) receivers. The use of SF receivers reduces the implementation cost in
relation to solutions that use DF receivers, however this technique requires that corrections be
applied to the observables of a GNSS receiver in order to individually mitigate the components
of the so-called “common mode errors” (CME ). Such RT-PPP corrections are provided by
specialized agencies, such as the International GNSS Service (IGS), the Facultad de Ciencias As-
tronómicas y Geofísas (FCAG), of the Universidad Nacional de La Plata (UNLP), the Bundesamt
für Kartographie und Geodäsie (BKG), among others. Therefore, the objective of the present
work is to investigate the format in which each correction is generated, as well as to define
suitable algorithms for implementing a submetric positioning solution via SF RT-PPP using
particularly the Global Positioning System (GPS). To achieve this objective, this work begins
with a review of the literature in the area of GNSS, comprising the characterization of positioning
methods, followed by an analysis of aspects related to the nature of the RT-PPP corrections
provided by IGS and FCAG-UNLP, as well as the need to apply additional corrections to the
RT-PPP solution. Real-time stationary GPS data is then collected from high-quality receivers
via the BKG Ntrip Client (BNC), designed by BKG, as well as IGS RT-PPP corrections. In
parallel, ionospheric corrections made available by the FCAG-UNLP server are also collected.
After data collection and computational simulations, experimental tests are proposed in order to
evaluate the performance of the estimation techniques investigated in relation to: (a) the entire
region covered by the current ionospheric correction service provided by FCAG-UNLP, the
namely, Latin America, extending to the Caribbean and the Antarctic Peninsula; (b) dynamic
conditions of the receiver, collected from tests with urban and agricultural vehicles in motion;
(c) different empirical tropospheric compensation models and different mask angles for visible
satellites; and (d) compliance with various positioning requirements applicable to connected
vehicles. As the main contribution of this dissertation, it is shown that the RT-PPP solution
with GPS SF receivers based on ionospheric products from FCAG-UNLP, tropospheric model
from University of New Brunswick (UNB3), and mask angle of 16 degrees, provides better
positioning accuracy, especially in the horizontal channel, when compared to the corresponding
solution based exclusively on IGS products.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
Palavras-chave
Sistema Global de Navegação por Satélite, Sistema de Posicionamento Global, Posicionamento por ponto preciso em tempo real, Global navigation satellite systems, Global Positioning System, Real-time precise point positioning, Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas (FCAG), Universidad Nacional de La Plata (UNLP), GNSS, GPS, RT-PPP, IGS
ISBN
DOI
Citação
OLIVEIRA, L. A. de. Posicionamento por ponto preciso em tempo real para receptores GPS de simples frequência: um estudo de caso sobre a América Latina com foco em veículos agrícolas conectados. 2024. 129 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
Link externo
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como restrictAccess