Kinematic GNSS precise point positioning : application to marine platforms

Abstract

O posicionamento com Global Navigation Satellite Systems (GNSS) pode ser realizado de dois modos: posicionamento absoluto ou posicionamento relativo. O Posicionamento absoluto, também conhecido como posicionamento autónomo, apenas utiliza um receptor GNSS. O Posicionamento relativo utiliza dois ou mais receptores GNSS e a posição é determinada a partir de uma estação de referência. O posicionamento absoluto padrão com GNSS tem cobertura mundial com uma exactidão de alguns metros. Este nível de exactidão não é suficiente para muitas aplicações, tais como a que exigem um controle geodésico, levantamentos hidrográficos e a medição do nível do mar. Os métodos normalmente utilizados para posicionamento de precisão com GNSS, com capacidade para posicionar um objecto em movimento, são baseados em técnicas de posicionamento relativo. Tais métodos exigem a disponibilidade de uma ou mais estações de referência nas proximidades da estação móvel, dentro de algumas dezenas de km, e requerem que se efectuem observações simultâneas em todas as estações. Precise Point Positioning (PPP) é uma metodologia que começou a se desenvolvida nos finais dos anos 90 e que permite utilizar observações de um receptor GNSS para se obter a posição com exactidão centimétrica, sem necessidade de utilizar estações de referência. O PPP baseia-se na correcção ou minimização de erros através da utilização de efemérides de satélite precisas e de correcções aos relógios dos satélites determinadas a partir de uma rede global de estações de monitorização. Este trabalho teve por objectivo desenvolver uma metodologia PPP para posicionamento estático e cinemático, com aplicação em levantamentos hidrográficos e em trabalhos oceanográficos. Esta metodologia foi implementada com recurso à biblioteca de classes C++ do GPSTk (abreviatura de GPS Toolkit). Foram criadas novas classes para resolver problemas específicos relacionados com os modelos funcionais utilizados para modelar as fontes de erro, com o melhoramento do algoritmo de ajustamento, com o modelo estocástico das observações e também com a utilização de ficheiros dedicados introdução das correções dos relógios dos satélites. Os resultados demonstram que o erro estimado (desvio padrão) do posicionamento estático é da ordem centimétrica e para o posicionamento cinemático é da ordem decimétrica. O tempo necessário para a solução convergir, em modo cinemático, foi avaliado em 300 s. Foi efectuada a comparação da altura da superfície do mar, a partir de posicionamento PPP com receptores GNSS instalados num navio, com altimetria por satélite. As diferenças entre os dois conjuntos de dados são da mesma grandeza que a exactidão das medições da altimetria por satélite. Este resultado indica que a metodologia adoptada com o GNSS-PPP constitui um sistema simples, flexível e de baixo custo para efectuar medições da SSH num referencial absoluto, que pode ser utilizada para a validação de dados altimétricos ou na medição do nível do mar