Softwares Utilizados

Para os testes, configuração e avaliação do protótipo do sistema de correção diferencial foram empregados softwares comerciais e softwares do tipo shareware63 e freeware64. A seguir são descritos, de maneira sucinta, as características destes softwares.

63 _{Shareware é a categoria de software disponibilizado com a permissão para que seja redistribuído, mas a sua}

- Software Tac32 versao 2.7.1 desenvolvido pela CNS Systems. Usado para a configuração dos parâmetros operacionais do protótipo da estação base de correção diferencial. Utilizou-se uma versão de demonstração (licença de uso por 30 dias).

- Software SA Watch versão 3.75.264 desenvolvido pela SR Huntting Inc. e utilizado para determinação da posição geo-referenciada da estação de correção.

- Software MapSource, versão 4.0, desenvolvido pela Garmin e utilizado para interfaceamento e coleta dos pontos armazenados nos aparelhos de GPS portáteis.

- Software GPS TrackMaker, versão 12.3, desenvolvido por Odilon Ferreira Júnior. Usado para a transferência dos dados coletados pelos receptores GPS móveis para o microcomputador.

- Software WinOncore12, versão 1.2, desenvolvido pela Motorola e utilizado em conjunto com os receptores GPS Oncore. Permite configurar os receptores GPS da Motorola e determinar a posição geo-referenciada. Possibilita ainda, exibir, gerar gráficos, imprimir dados recebidos pelo GPS, em tempo real, e criação de arquivos de registro. Suporta tanto o protocolo NMEA quanto o protocolo binário da Motorola.

- Planilha eletrônica Excel, versão 2000, desenvolvida pela Microsoft. Utilizada para o processamento dos dados, geração de gráficos e análise estatística dos resultados.

- Ambiente Integrado para Desenvolvimento C++ Builder, versão 5.0, desenvolvido pela Borland. Software usado no desenvolvimento do programa responsável pelo gerenciamento do sistema DGPS.

- Ambiente de desenvolvimento com compilador C Cross Work for MSP430, versão 1.2, desenvolvido pela Rowley Associates, utilizado na elaboração do aplicativo computacional executado no microcontrolador MSP430, para o gerenciamento do sistema DGPS.

64 _{O termo freeware diz respeito a uma categoria de programas que permitem a redistribuição mas não a}

- Trimble Planning, versão 2.7, desenvolvido pela Trimble, para análise da visibilidade dos satélites a partir dos dados do almanaque.

3.2 Métodos

A estação base para o fornecimento do sinal de correção diferencial é composta por um receptor GPS cuja antena é fixa e instalada em um local geo-referenciado. O sinal gerado pelo receptor de GPS base é processado por um sistema eletrônico microprocessado (podendo ser um microcomputador), transformando-se no sinal de correção RTCM SC-104. Este sinal é então enviado ao modem que fará sua modulação, enviando-o ao rádio para a transmissão. Todos os equipamentos da estação base são portáteis e com possibilidade de alimentação por baterias.

Para o recebimento do sinal de correção diferencial são necessários, para cada receptor GPS móvel, um receptor de radio e um modem. O sinal de correção é, inicialmente, recebido pelo rádio, sendo então demodulado para a obtenção do sinal de correção diferencial no formato RTCM SC-104. O receptor de GPS móvel, ao receber o sinal de correção nesse formato, faz o processamento das informações do sinal de correção juntamente com a sua posição obtida pela captação dos sinais de satélite. Dessa forma, obter-se-á uma informação de posição corrigida com um considerável acréscimo de precisão. A Figura 12 ilustra o funcionamento do sistema de correção proposto.

O protocolo RTCM SC-104 é aceito pela maioria dos receptores GPS, inclusive os considerados de baixo custo e portáteis. Há diversos fabricantes e modelos de GPS disponíveis no mercado.

Figura 12 – Diagrama em blocos do sistema de correção e unidade móvel

Do ponto de vista físico, o equipamento de correção diferencial desenvolvido neste trabalho pode ser subdividido em duas partes: a estação base de correção – parte fixa do sistema que deve ser instalada em um local geo-referenciado, protegida e com disponibilidade de alimentação elétrica; e um módulo receptor móvel que deve estar acoplado a cada um dos receptores GPS utilizados para coleta de posições com maiores precisões.

A estação base é constituída por quatro subsistemas: 1) receptor GPS base, 2) sistema de processamento para configuração do GPS e geração da mensagem de correção RTCM SC- 104, 3) conversor de taxa e modulador e 4) sistema de transmissão por rádio. A Figura 13 apresenta um diagrama de blocos simplificado, com os principais componentes da estação base.

Figura 13 – Diagrama de blocos com os principais componentes da estação de correção diferencial

A parte fixa da estação de correção diferencial é constituída basicamente pelo receptor GPS base, módulo processador de correção e conversor de taxa/modulador. O sistema de transmissão, apesar de ser parte essencial no funcionamento da estação de correção diferencial, não é considerado como parte da mesma, visto que, dependendo das necessidades de cada utilização, poderá ser composto por diferentes soluções para a transmissão dos dados.

A unidade móvel do sistema de correção diferencial é composta pelos seguintes equipamentos: sistema de recepção (rádio-freqüência), módulo receptor e equipamento GPS. O módulo receptor do sistema DGPS tem a função de demodular o sinal de correção e convertê-lo a uma taxa de transmissão adequada ao receptor GPS móvel utilizado.

Para cada receptor GPS móvel usado simultaneamente é necessária a utilização de um sistema de recepção e módulo receptor. Assim como no sistema de transmissão, o sistema de recepção também não é considerado como parte integrante do sistema de correção diferencial, visto que diversas soluções poderão ser empregadas para o recebimento do sinal de correção, dependendo da aplicação. A Figura 14 apresenta um diagrama de blocos da unidade móvel.

A metodologia adotada para o desenvolvimento do sistema de custo reduzido para geração do sinal de correção diferencial, em tempo real, para GPS pode ser definida em duas fases. A primeira fase consiste na elaboração de um protótipo com o intuito de comprovar a viabilidade técnica e econômica do sistema proposto, tendo um microcomputador atuando na função do sistema microprocessado, executando aplicativos computacionais para a configuração do receptor GPS e geração do sinal de correção no formato RTCM SC-104.

Na segunda fase, objetiva-se no desenvolvimento do equipamento microprocessado substituindo as funcionalidades do microcomputador, a partir das características do protótipo da primeira fase e o projeto dos circuitos eletrônicos do modem e conversor de taxa. O equipamento possui diversos benefícios em relação ao protótipo, atuando de forma autônoma, não havendo a necessidade de se fazer uso de um computador para efetuar configurações, pois o software residente no microcontrolador provê tais procedimentos.

As rotinas que compõem este software foram basicamente as mesmas desenvolvidas na fase inicial do projeto, pelo fato de se ter usado a mesma linguagem de programação (C/C++) . As rotinas computacionais desenvolvidas executam as seguintes funcionalidades: recebimento dos dados vindos do receptor GPS, geração da mensagem de correção no formato do protocolo RTCM SC-104, rotinas para inicialização e configuração do GPS, arquivos de armazenamento das mensagens recebidas pelo receptor GPS e processadas pelo sistema e geração de gráficos.