Influência da solução da ambiguidade GPS na qualidade posicional do CSRS- PPP

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Vicente, Rafael Pereira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://locus.ufv.br/handle/123456789/33761
https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2024.594
Resumo: O Posicionamento por Ponto Preciso (PPP) evidencia-se como alternativa ao método de posicionamento relativo. Trata-se de um método que faz uso das órbitas precisas e correções dos relógios de várias fontes, requer, para que se alcance alta acurácia, que a maioria das fontes de erros seja considerada ou modelada. Dessa forma, a principal desvantagem encontra-se no tempo de convergência da solução, definido como o tempo decorrido desde o início da coleta até a época em que a estimativa de posição do receptor atinge um determinado nível de precisão, não mais se desviando dele. Para se realizar o PPP de forma rápida, é necessário que as ambiguidades sejam solucionadas como números inteiros. No posicionamento relativo, a solução das ambiguidades, de modo geral, é realizada com a utilização das (DD) duplas diferenças. No PPP, por se tratar de apenas um receptor, não ocorre a formação da DD, dificultando a solução, como número inteiro, devido à presença dos atrasos não calibrados do código/fase do receptor e do satélite. Nos últimos anos, tem sido dada atenção por diferentes grupos de pesquisa, resultando em algumas metodologias, na tentativa de resolver este problema. Em 2020, o CSRS-PPP (Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning) operado pelo NRCan (Natural Resources Canada), a partir da versão 3.0, implementou o método DCM (Decoupled Clock Model) em seu serviço de posicionamento que soluciona as ambiguidades da constelação GPS (Global Positioning System). No Brasil, o IBGE-PPP realiza o serviço de posicionamento, que permite determinar coordenadas referenciadas ao Sistema Geodésico Brasileiro, sendo tal serviço concebido através de uma parceria com o NRCan. Entretanto, a versão utilizada no IBGE-PPP não permite a solução das ambiguidades. Diante do exposto, esta pesquisa pretendeu avaliar o desempenho da nova versão do CSRS-PPP, comparando-a com IBGE-PPP; analisou a solução das ambiguidades, as discrepâncias posicionas, precisões e RMSE (Root Mean Square Error) de cada componente do SGL (Sistema Geodésico Local) nos distintos intervalos de rastreio (15, 30, 45, 60 e 120 minutos), utilizando-se de dados de seis estações da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS) em 30 dias no clima úmido e 30 dias no clima seco. Ao utilizar dados, em regiões climáticas distintas, em termos de umidade, buscou avaliar se a modelagem troposférica pode influenciar na solução das ambiguidades. A partir dos resultados obtidos, foi possível perceber que a solução da ambiguidade implementada pelo CSRS-PPP apresentou melhorias expressivas e estatisticamente significativas, segundo teste de Wilcoxon Mann-Whitney, nas componentes e, n e up do sistema geodésico local, em comparação com IBGE-PPP. Também observamos melhor resultados na solução das ambiguidades (porcentagens) em clima seco, comparado ao clima úmido, resultando em componentes do SGL com menores discrepâncias e valores de RMSE no clima seco. Em relação à precisão, embora as obtidas no CSRS-PPP tenham demonstrado valores elevados nos curtos intervalos de rastreio, como em 15 e 30 minutos, a discrepância e RMSE não refletiu este comportamento. Palavras-chave: Posicionamento por Ponto Preciso (PPP); Solução das Ambiguidades; Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning (CSRS- PPP).
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spelling Influência da solução da ambiguidade GPS na qualidade posicional do CSRS- PPPInfluence of the GPS ambiguity resolution on the positional quality of CSRS- PPPSensoriamento remotoSistema de Posicionamento GlobalSatélites artificiais - ÓrbitasGeodésiaGeodésiaO Posicionamento por Ponto Preciso (PPP) evidencia-se como alternativa ao método de posicionamento relativo. Trata-se de um método que faz uso das órbitas precisas e correções dos relógios de várias fontes, requer, para que se alcance alta acurácia, que a maioria das fontes de erros seja considerada ou modelada. Dessa forma, a principal desvantagem encontra-se no tempo de convergência da solução, definido como o tempo decorrido desde o início da coleta até a época em que a estimativa de posição do receptor atinge um determinado nível de precisão, não mais se desviando dele. Para se realizar o PPP de forma rápida, é necessário que as ambiguidades sejam solucionadas como números inteiros. No posicionamento relativo, a solução das ambiguidades, de modo geral, é realizada com a utilização das (DD) duplas diferenças. No PPP, por se tratar de apenas um receptor, não ocorre a formação da DD, dificultando a solução, como número inteiro, devido à presença dos atrasos não calibrados do código/fase do receptor e do satélite. Nos últimos anos, tem sido dada atenção por diferentes grupos de pesquisa, resultando em algumas metodologias, na tentativa de resolver este problema. Em 2020, o CSRS-PPP (Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning) operado pelo NRCan (Natural Resources Canada), a partir da versão 3.0, implementou o método DCM (Decoupled Clock Model) em seu serviço de posicionamento que soluciona as ambiguidades da constelação GPS (Global Positioning System). No Brasil, o IBGE-PPP realiza o serviço de posicionamento, que permite determinar coordenadas referenciadas ao Sistema Geodésico Brasileiro, sendo tal serviço concebido através de uma parceria com o NRCan. Entretanto, a versão utilizada no IBGE-PPP não permite a solução das ambiguidades. Diante do exposto, esta pesquisa pretendeu avaliar o desempenho da nova versão do CSRS-PPP, comparando-a com IBGE-PPP; analisou a solução das ambiguidades, as discrepâncias posicionas, precisões e RMSE (Root Mean Square Error) de cada componente do SGL (Sistema Geodésico Local) nos distintos intervalos de rastreio (15, 30, 45, 60 e 120 minutos), utilizando-se de dados de seis estações da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS) em 30 dias no clima úmido e 30 dias no clima seco. Ao utilizar dados, em regiões climáticas distintas, em termos de umidade, buscou avaliar se a modelagem troposférica pode influenciar na solução das ambiguidades. A partir dos resultados obtidos, foi possível perceber que a solução da ambiguidade implementada pelo CSRS-PPP apresentou melhorias expressivas e estatisticamente significativas, segundo teste de Wilcoxon Mann-Whitney, nas componentes e, n e up do sistema geodésico local, em comparação com IBGE-PPP. Também observamos melhor resultados na solução das ambiguidades (porcentagens) em clima seco, comparado ao clima úmido, resultando em componentes do SGL com menores discrepâncias e valores de RMSE no clima seco. Em relação à precisão, embora as obtidas no CSRS-PPP tenham demonstrado valores elevados nos curtos intervalos de rastreio, como em 15 e 30 minutos, a discrepância e RMSE não refletiu este comportamento. Palavras-chave: Posicionamento por Ponto Preciso (PPP); Solução das Ambiguidades; Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning (CSRS- PPP).Precise Point Positioning (PPP) is an alternative to the relative positioning method. This method uses precise orbits and clock corrections from various sources and requires that the majority of error sources be considered or modeled to achieve high accuracy. Therefore, the main disadvantage lies in the solution convergence time, defined as the time elapsed from the beginning of the collection until the time when the estimated position of the receiver reaches a certain level of accuracy, no longer deviating from it. To perform the PPP quickly, the ambiguities must be resolution as vectors composed of integers. In relative positioning, ambiguities are generally resolved using (DD) double differences. Because there is only one receiver in PPP, DD does not occur, making difficult the solution as an integer, due to the presence of uncalibrated phase/code delays in the receiver and the satellite. In recent years, some methodologies have emerged in an attempt to solve this problem. In 2020, the CSRS- PPP (Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning) operated by NRCan (Natural Resources Canada), starting from version 3.0, implemented the DCM (Decoupled Clock Model) methodology in its positioning service that resolves the ambiguities of the GPS (Global Positioning System) constellation. In Brazil, IBGE-PPP performs the positioning service, which allows for determining coordinates referenced to the Brazilian Geodetic System. This service is designed through a partnership with NRCan. However, the version used by IBGE-PPP does not allow ambiguities to be resolved. Therefore, this study aimed to evaluate the performance of the new version of CSRS-PPP, comparing it with IBGE-PPP. The convergence time of the ambiguity solution, the accuracy and RMSE of each componente of the SGL (Local Geodetic System) at diferente tracking intervals (15, 30, 45, 60 and 120 minutes) achieved were analyzed using data from the Brazilian Network for Continuous Monitoring of GNSS Systems (RBMC) over 30 days in wet weather and 30 days in dry weather. By using data from different climatic regions, in terms of humidity, we sought to evaluate whether tropospheric modeling can influence the solution of ambiguities. Employing the Wilcoxon Mann-Whitney test, the ambiguity solution implemented by CSRS-PPP presented significant and statistical improvements in e, n, and up components of the local geodetic system when compared to IBGE-PPP. It was also possible to perceive better results in ambiguities resolution (percentages) in the dry climate about the humid climate, which culminated in better SGL components in terms of discrepancy and RMSE for the dry climate. Regarding precision, although those obtained in CSRS-PPP demonstrated high values, in short tracking periods, such as 15 and 30 minutes, the discrepancy and RMSE did not reflect this behavior. Keywords: Precise Point Positioning (PPP); Ambiguity resolution; Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning (CSRS-PPP).Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Universidade Federal de ViçosaEngenharia CivilPoz, William Rodrigo Dalhttp://lattes.cnpq.br/3697856242736631Carvalho, Alessandro SallesVicente, Rafael Pereira2025-03-26T13:25:48Z2024-05-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfVICENTE, Rafael Pereira. Influência da solução da ambiguidade GPS na qualidade posicional do CSRS- PPP. 2024. 130 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2024.https://locus.ufv.br/handle/123456789/33761https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2024.594porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFV2025-03-27T06:02:02Zoai:locus.ufv.br:123456789/33761Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452025-03-27T06:02:02LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false
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