Distribuição das Estações da RBMC
2.8.5 Ajustamento no processamento de dados GNSS
A atividade que visa determinar coordenadas para os pontos onde foram realizadas as observações GNSS é conhecida como processamento de dados GNSS. O ajustamento na fase de processamento de observações GNSS, normalmente é realizado pelo Método Paramétrico, em lote ou recursivo. Na solução em lote todas as observações são ajustadas simultaneamente, enquanto na forma recursiva as mesmas são inseridas assim que estão disponíveis. Sendo a última forma a mais apropriada para dados GNSS (MONICO, 2008).
As observáveis GNSS fundamentais são a pseudodistância e a fase da onda portadora. Cada uma destas observações gera uma equação de observação que poderá alimentar o modelo (2.37). Nas equações finais da pseudodistância e fase da onda portadora que alimentam o vetor das observações, os efeitos de multicaminho e outros erros são considerados parte dos resíduos da observação. Logo os erros que influênciam estas observações devem ser assumidos como tendo esperança matemática nula. Tal pressuposto praticamente pode ser alcançado realizando diferenças entre as observações (SD, DD e TD). Em outros casos também por meio de combinações entre as observáveis (L0, LΔ, etc). Em contrapartida estas operações aumentam o ruído das observáveis resultantes.
Qualquer método de posicionamento GNSS utiliza observáveis diretas (pseudodistância e a fase da onda portadora) ou derivadas (combinações lineares e diferenças) no processamento. Mas cabe expor mais detalhes a respeito do posicionamento relativo estático, método utilizado neste trabalho.
O posicionamento relativo estático usa como observável básica as DD, sejam elas formadas com o uso da fase da onda portadora, da pseudodistância, ou de ambas. Contudo, no caso do posicionamento relativo estático, devido aos longos períodos de observação, somente as DD da fase da onda portadora são utilizadas na solução final (MONICO, 2008). Isto por que a precisão da fase da onda portadora é muito superior à da pseudodistância. Apesar disso a pseudodisância é empregada nas fases de pré-processamento para determinar o erro do relógio do receptor e/ou calcular o instante aproximado da transmissão do sinal saído do satélite.
No posicionamento relativo o 2 0
variância da medida da fase da onda portadora (MONICO, 2008; DACH et al., 2007; HOFMANN-WELLENHOF; LICHTENEGGER; WASLE, 2007). O referencial é introduzido na solução pelas órbitas dos satélites e pelas coordenadas das estações as quais são consideradas conhecidas na fase do ajustamento.
Quando em uma sessão de observação estão envolvidos mais que dois receptores tem-se múltiplas linhas de base. Em um processo mais rigoroso tal sessão deve ser tratada como uma rede GNSS, e suas observações processadas em conjunto, desta maneira todas as correlações entre os vetores envolvidos são consideradas. Este é o procedimento utilizado no Bernese GPS Software Version 5.0 (DACH et al., 2007), desenvolvido pelo Instituto Astronômico da Universidade de Berna, Suíça, doravante designado BERNESE.
O BERNESE, por exemplo, utiliza o processamento simultâneo (em lote) sendo que as observáveis fundamentais são as DD’s, sejam elas obtidas das observáveis originais (L1, L2, PD1, PD2, etc), ou de suas combinações lineares (L0,
Δ
L , etc). Por meio do programa denominado GPSEST, que compõe o BERNESE, o ajustamento é realizado na sua forma seqüencial, ou seja, assume-se que todas as observações estejam disponíveis e não suporta o processamento em tempo real. Desta forma os modelos matemático implementados neste programa são os apresentados na seção 2.8.1.
O programa GPSEST não realiza iterações, mas caso seja necessário, o mesmo é executado novamente assumindo como valores aproximados os parâmetros calculados em sua última execução. Este é o principal programa de estimação do BERNESE. Ele permite estimar vários tipos de parâmetros. Para este trabalho o interesse é a estimativa das coordenadas e suas precisões, de estações GNSS e por conseqüência das ambigüidades envolvidas.
Nesta fase é necessária a injunção das coordenadas de uma estação conhecida, a qual pode ser empregada por meio dos modelos apresentado na seção 2.8.4. Normalmente utiliza-se injunções absolutas (coordenadas fixas), mas também podem ser utilizadas injunções relativas.
Os melhores resultados no posicionamento relativo são alcançados quando as ambigüidades são determinadas como valores inteiros. Contudo é preferível adotar uma solução com valores reais (float) do que uma solução inteira incorreta, pois a mesma introduzirá erros sistemáticos na solução (MONICO, 2008;
HOFMANN-WELLENHOF; LICHTENEGGER; WASLE, 2007).
Efeitos ionosféricos, refração troposférica, multicaminho, outros erros não considerados e um intervalo inadequado de observações podem afetar a solução das ambigüidades. O intervalo de coleta tem a ver com a alteração da geometria dos satélites.
Para o caso do posicionamento relativo estático onde as sessões de coletas são longas, a questão do intervalo e coleta é solucionada, e por conseqüência os demais problemas poderão ser tratados. Isso, por que com uma maior quantidade de observações disponíveis se tornam mais fáceis a identificação e eliminação de erros. A solução do vetor das ambigüidades envolve basicamente três passos (TEUNISSEM, 2003a; 2003b, apud MONICO, 2008):
− estimar o vetor com soluções reais e sua respectiva MVC;
− identificar o vetor correto ou mais provável com soluções inteiras, a partir do espaço de procura, empregando avaliação da qualidade do mesmo; e − injuncionar este vetor no ajustamento, para cálculo das coordenadas.
Como neste método de posicionamento o período de coleta é relativamente longo, o vetor das ambigüidades é facilmente solucionado como números inteiros e injuncionado na solução do ajustamento, exceto se ocorrer algum problema inesperado. Tal fato é proporcionado pela alteração na geometria dos satélites, que reduz a correlação entre as componentes da linha de base e as ambigüidades envolvidas, facilitando a solução. Desta forma as ambigüidades estimadas como valores reais deverão ser muito próximas dos valores inteiros, bastando convertê-las para o inteiro mais próximo (MONICO, 2008).
Após a solução das ambigüidades e um certo período de observações a precisão da determinação (coordenadas e ambigüidades) se estabiliza. Com isso observações adicionais fornecem maior confiabilidade na solução.
Um detalhamento mais aprofundado sobre a solução e validação do vetor das ambigüidades não parece oportuno de ser realizado neste texto, pois não é foco deste trabalho. Isto por que existem vários métodos disponíveis para esta finalidade, que oferecem vantagens dependendo das características do levantamento realizado. Para o leitor interessado em maior detalhamento sobre solução de ambigüidades, modelos e métodos utilizados em ajustamento no processamento de dados GNSS
recomenda-se Monico (2008), Hofmann-Wellenhof; Lichtenegger; Wasle (2007) e Dach et al. (2007).