Precisão centimetrica em GPS de Navegação - Parte 1

Avaliação da Acurácia no Posicionamento Relativo Estático por Meio de Dados Rinex Coletados com GPS de Navegação

Autor : Leandro Teixeira de Costa
Orientador : Moisés Ferreira Costa

Trabalho de Monografia do curso de Engenharia de Agrimensura, UFV - Viçosa - MG

Na atualidade utiliza-se com bastante freqüência receptores GPS para fins cadastrais. De forma geral utilizam-se as coordenadas fornecidas pelos receptores para georreferenciar, controlar levantamentos topográficos ou fotogramétricos, entre outros. Para tanto se exige que os receptores possuam uma precisão compatível com a escala e finalidade do levantamento a ser realizado, o que torna necessário o pós-processamento, para garantir a precisão adequada. Os receptores GPS que registram as portadoras L1 e L2 ou apenas L1, são os mais adequados para esse fim. Sendo incompatíveis, devido a sua baixa precisão, os receptores de navegação que utilizam simplesmente o código.

Os fabricantes de receptores GPS de navegação levam em consideração que a grande maioria dos seus usuários estão interessados unicamente na informação das coordenadas, tal como: 20º 26’ 22,8” S e 54º 33’ 05,9” W no sistema WGS-84 por exemplo, o que de fato é verdadeiro. Não importando, portanto, disponibilizar outros tipos de dados intermediários e sem aplicação direta (também chamados dados brutos).

Os dados brutos, que são fundamentais para a realização do pós-processamento, podem ser obtidos por meios de comandos assíncronos não documentados (possivelmente existentes para fins de testes na linha de produção do equipamento) enviados por meio da porta serial do receptor (SILVA E CÂMARA, 2005).

Estes receptores estimam e armazenam as posições, mas não registram as observáveis (pseudodistâncias e/ou fase da portadora L1), o que inviabiliza um pós-processamento dos dados. Com a divulgação do protocolo de entrada e saída do receptor GPS GARMIN, alguns programas foram desenvolvidos com objetivo de obter as observáveis dos receptores GPS GARMIN.

O Instituto de Engenharia de Levantamento e Geodésia Espacial (IESSG), da Universidade de Nottingham, desenvolveu o programa comercial GRINGO (GPS Rinex Generator) para extrair e registrar as observáveis da portadora L1 dos receptores GPS de navegação da marca GARMIN. A saída do software é dada no formato RINEX (Receiver Indepedent Exchange). Então, com um programa apropriado, pode-se realizar o pós-processamento visando melhorar a acurácia e precisão do posicionamento com receptor GPS de navegação. Este programa foi, inicialmente, desenvolvido para ser usado com receptor GPS Garmin 12XL, mas pode-se trabalhar da mesma maneira com a maioria dos modelos de receptores GPS de 12 canais (IESSG, 2003). Os dados decodificados do receptor GPS de navegação são transmitidos para o computador, via porta serial, em tempo real e gravados no disco rígido.

Também, encontram-se disponíveis na internet códigos e programas freewares que registram os dados brutos recebidos pelos receptores de navegação, pseudodistância e a fase portadora L1 e os transformam para o formato RINEX. Tais programas foram desenvolvidos pelo professor Antonio Tabernero Galán, da Universidade Politécnica de Madri, na Espanha, e são designados de ASYNC e GAR2RNX, (GALÁN, 2002). Eles são capazes, respectivamente, de ler e registrar em arquivos binários as informações referentes às observáveis GPS e de realizar a conversão do arquivo binário em arquivo no formato RINEX. Os dados decodificados dos receptores GPS de navegação são transmitidos para o computador, via porta serial, em tempo real.

Em combinação com um simples coletor de dados ou notebook, os programas tornam os usuários de receptores GPS de navegação capazes de realizarem uma série de atividades e aplicações. Então, com um programa apropriado, pode-se realizar o posicionamento por ponto pós-processado, melhorando assim a acurácia e precisão do posicionamento com receptor GPS de navegação. Também, pode-se combinar as pseudodistâncias com arquivos de dados coletados em outros receptores, e realizar o posicionamento relativo ou diferencial (Galán, 2002)

Galán (2002), que juntamente com sua equipe desenvolveu os programas ASYNC e GAR2RNX, conseguiram discrepâncias máximas entre 30-35 cm nas coordenadas XYZ, no posicionamento relativo, em linha de base com 35 km, utilizando efemérides precisas. Também, Santos et al. (2002) realizou experimentos, com linhas de bases com comprimento máximo de 13,9 km e o erro foi menor do que 21 cm em planimetria e 35 cm em altimetria.

Assim, o usuário com um orçamento limitado tem os meios de conseguir níveis melhores de acurácia com um receptor de navegação. Não se tem nenhuma pretensão de substituir os GPS topográficos ou cadastrais (portadora L1), mas mostrar que os fundamentos de operação destes e dos receptores GPS de navegação são os mesmos e, assim sendo, explorar as suas potencialidades.