Processamento de Dados GNSS em Modo Cinemático

O princípio do posicionamento por GNSS baseia-se, resumidamente, na resolução de um problema matemático que envolve a observação das distâncias do utilizador a um conjunto de satélites com coordenadas conhecidas. A posição resultante pode ser calculada em modo absoluto ou relativo. O posicionamento absoluto necessita apenas de um recetor para a determinação da posição. Por sua vez, o posicionamento relativo implica a utilização de estações de referência e envolve a utilização de mais recetores para além do pertencente ao próprio utilizador. Assim, os métodos mais utilizados na determinação da posição de uma plataforma móvel, com exatidão na ordem dos centímetros, baseiam-se neste último tipo de posicionamento. Contudo, têm a desvantagem de estarem dependentes de estações de referência, com um alcance limitado, e requerem observações simultâneas dos mesmos satélites por parte da estação e do recetor. Neste sentido foi desenvolvida uma nova metodologia de posicionamento GNSS em modo absoluto, através da modelação ou remoção dos erros associados a cada componente das equações de observação, da utilização de efemérides precisas e correções aos relógios dos satélites. Este método de posicionamento tem a designação Precise Point Positioning (PPP) e permite manter uma elevada exatidão, equivalente à dos sistemas de posicionamento relativo. Neste trabalho, após um estudo aprofundado do tema, foi desenvolvida uma aplicação PPP, de índole académica, com recurso à biblioteca de classes C++ do GPS Toolkit, que permite determinar a posição e velocidade do recetor em modo cinemático e em tempo real. Esta aplicação foi ensaiada utilizando dados de observação de uma estação estática (processados em modo cinemático) e de uma estação em movimento instalada no NRP Auriga. Os resultados obtidos permitiram uma exatidão para a posição na ordem decimétrica e para a velocidade na ordem do cm/s.

The positioning by GNSS is based on solving a mathematical problem involving the observation of the ranges from the user to a set of satellites with known coordinates. The position can be computed in absolute or in relative mode. The absolute positioning relies solely on a single receiver for the position determination. The relative positioning, however, depends on reference stations and involves the use of more receivers other than the one belonging to the user himself. Thus, the methods used in determining the position of a mobile platform, with accuracy in the order of centimetres, are based on this latter type of positioning. However, they have the disadvantage of being dependent on reference stations, with a limited range and they also require simultaneous observations of the same satellites by the reference station and the receiver. A new GNSS absolute positioning method was developed by computing or completely removing most of the errors associated with each component of the observation equations, using precise ephemeris and clock corrections for the satellites. This method is known as Precise Point Positioning (PPP) and allows the user to achieve an accuracy equivalent to relative positioning systems. In this work, after a thorough research on this subject, a PPP application was developed for academic purposes, to process GNSS data using the GPS Toolkit C++ class library, which allows to compute the position and speed of the receiver in kinematic mode and in real time. This was tested using observation data from a static station (processed in kinematic mode) and from the Portuguese Navy’s survey ship NRP Auriga. The results showed a precision at decimetre level for the position and at cm/s for the velocity.