RTK E DGPS

O conceito de posicionamento pelo RTK e pelo DGPS baseia-se na transmissão instantânea de dados de correções dos sinais de satélites, do(s) receptor(es) instalado(s) no(s) vértice(s) de referência ao(s) receptor(es) que percorre(m) os vértices de interesse. Desta forma, é proporcionado o conhecimento instantâneo (em tempo real) de coordenadas precisas dos vértices levantados.

Segundo Kaplan (2006), o RTK também é parte de um sistema GPS diferencial, já que melhora o posicionamento ou performance de tempo do GPS usando uma ou mais estações de referências, em locais conhecidos, com no mínimo um receptor GPS capaz de prover aprimoramento da acurácia, integridade ou outros dados para outros receptores (usuários) por um link de dados.

O DGPS usa a medida de fase da portadora no modo de posicionamento diferencial, de preferência a partir de uma única época. Na prática, múltiplas épocas ou um pequeno intervalo de tempo nas observações são frequentemente envolvidas para alcançar uma solução das ambiguidades de forma confiável, enquanto as soluções RTK são derivadas das épocas atuais.

2.1.4.1 Posicionamento Cinemático em Tempo Real (RTK)

Por se tratar de um posicionamento com o objetivo de atingir uma precisão de poucos centímetros deve ser feito um trabalho minucioso para caracterizar a performance e para abordar os processos, tais como levantamento, aquisições de dados, automação de máquinas na agricultura de precisão, mineração, construção e locação de obras, navegação e segurança veicular.

Em muitas aplicações, os usuários não estão preocupados apenas com a acurácia, mas também com a disponibilidade e integridade das soluções. Por exemplo, em uma mina a céu aberto, o custo de uma hora de interrupção do serviço RTK para a produção alcançaria o nível de um milhão de dólares (HIGGINS, 2007).

Neste tipo de posicionamento são utilizados dois receptores, um receptor base (de referência) posicionado fixamente em um ponto de coordenadas conhecidas e outro receptor móvel (rover) responsável por coletar os pontos de interesse do usuário para a determinação da posição em tempo real.

Segundo Seeber (1993) a tecnologia RTK é baseada nas seguintes características:  transmissão em tempo real dos dados de fase da onda portadora e

pseudodistância da estação base para a estação móvel ou as correções das mesmas;

 resolução da ambiguidade para a estação móvel com solução quase que em tempo real: on the way ou on the fly; para que haja a fixação da solução, permitindo que a acurácia chegue ao nível centimétrico no RTK;

 determinação confiável do vetor da linha de base em tempo real ou quase em tempo real.

O movimento constante da constelação de satélites GPS requer que o receptor GPS, em geral, seja capaz de suportar a mudança de frequência Doppler em L1.

Quando são utilizados receptores de frequência dupla, ambas L1 e L2 são rastreadas. A mudança na frequência surge devido ao movimento relativo entre os satélites e o receptor(es). O movimento do satélite típico em relação a um observador fixo na Terra pode resultar numa gama máxima de frequências de Doppler de ± 4000 Hz com respeito aos transportadores L1 e L2. A integração das mudanças de frequência Doppler resultam em medições extremamente precisas do avanço do sinal na fase da portadora entre as épocas de tempo. Técnicas de interferometria podem aproveitar estas medições precisas de fase e, assumindo que as fontes de erro podem ser mitigadas, posicionamentos em tempo real com acurácias centimétricas são alcançáveis. Embora as alterações no sinal da fase de uma época a outra possam ser medidas com precisão extrema, o número de ciclos de suporte integrais ao longo do caminho de propagação do satélite para o receptor continua a ser ambígua (SEEBER, 1993).

Para a transmissão de dados RTK, novos tipos de mensagens foram definidos no RTCM SC-104 versão 2.1, em 1994. Nesta versão o RTCM contém as mensagens 18 e 19 com os dados brutos de fase da onda portadora e pseudodistância. Alternativamente tem-se as mensagens 20 e 21, destinadas à serem usadas com as correções das medições feitas na estação de referência (SEEBER, 1993)

O IBGE fornece gratuitamente um serviço de RTK em rede, o qual disponibiliza dados de correção via protocolo NTRIP, em formato RTCM.

2.1.4.2 Differential GPS (DGPS)

O DGPS tem fundamento análogo ao RTK, porém a observável usada é a pseudodistância a partir do código C/A. Ele é baseado na medição da distância receptor-satélite com a observação do código e resultados instantâneos, porém não precisos.

Este método consiste no posicionamento de um receptor usuário DGPS em tempo real, o qual pode ser fixo ou móvel, com o uso das correções (diferenciais) geradas em uma estação de referência (MONICO, 2008).

2.1.4.3 Método de solução das ambiguidades

Trata-se de uma área de investigação ativa dentro do posicionamento relativo. Como regra geral, a resolução das ambiguidades é bem-sucedida para aplicações de pós- processamento, no qual o tempo não é um limitante. Para aplicações em movimento e em tempo real é fundamental uma rápida resolução das ambiguidades (on the fly), o que possibilita a estimativa rápida dos números inteiros de ciclos.

Não há dependência do tempo, desde que não haja interrupção do sinal durante o rastreio, pois a ambiguidade inerente as medidas de fase da onda portadora dependem do receptor e do satélite (KAPLAN, 2006).

Em geral, a fixação de ambiguidade fortalece a solução da linha de base. A diferença entre a solução fixed e a float é que a primeira resolve as ambiguidades do satélite

para valores inteiros, obtendo-se assim acurácia elevada (de poucos centímetros), desde que os conjuntos de ambiguidades corretas forem resolvidos. A solução float não força as ambiguidades para valores inteiros, mas após algum tempo de tentativas em convergir para valores inteiros, provavelmente o fará e se aproximará de uma solução fixed (WAYPOINT, 2005).