Se você está caminhando pela natureza ou dirigindo por uma rua movimentada da cidade, o GNSS é um companheiro confiável que o guia com a máxima precisão. Embora fortemente impactado pela atividade ionosférica, os chamados erros ionosféricos. Oferecemos uma nova solução para corrigi-lo: Qinertia com seu modo Ionoshield.
Introdução ao GNSS
Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) refere-se a uma constelação de satélites que fornecem sinais do espaço que transmitem dados de posicionamento e tempo para receptores GNSS. Agricultura, mapeamento, transporte, navegação - a tecnologia GNSS tem uma ampla gama de aplicações em todos os setores e na vida cotidiana.
Alguns dos sistemas GNSS mais proeminentes em operação são:
- Sistema de Posicionamento Global ou GPS, desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos EUA, é uma rede de satélites orbitando ao redor da Terra. Atualmente, existem 30 satélites GPS operacionais. Esses satélites transmitem continuamente sinais que contêm informações sobre sua localização e hora precisas.
- Sistemas Globais de Navegação por Satélite ou GLONASS é um sistema de navegação baseado em satélite desenvolvido pela Rússia. O sistema tinha uma constelação inicial de 24 satélites.
- Galileo é o Sistema Global de Navegação por Satélite da União Europeia. Seu objetivo é fornecer um sistema de posicionamento independente para a Europa e outras regiões.
- O Sistema de Navegação por Satélite BeiDou ou BDS é o GNSS da China. Inicialmente, fornecia cobertura regional, mas com a conclusão da constelação BeiDou-3, agora oferece serviços de navegação global.
Erros atmosféricos
Uma das fontes de erro mais significativas no posicionamento GNSS pode ser atribuída à atmosfera. Como os satélites e os receptores de sinal GNSS estão localizados a grandes distâncias, o sinal GNSS viaja milhares de quilômetros entre o satélite e o receptor. Durante este percurso, o sinal passa por camadas atmosféricas.
A ionosfera é a camada da atmosfera entre 50 e 1000 km acima da Terra. Esta camada externa da Terra contém partículas eletricamente carregadas, chamadas íons. Elas afetam significativamente a transmissão do sinal GNSS, causando sua distorção e atraso.
Como os erros atmosféricos são difíceis de prever devido à sua natureza mutável, é difícil determinar seu impacto preciso nas posições calculadas.
Os atrasos causados pela atividade ionosférica podem variar com base em:
- A hora do dia
- A estação do ano
- Localização geográfica
- A atividade solar
Linhas de base
Os erros atmosféricos também dependem da distância entre a estação base de referência e o receptor rover. A distância entre a estação base e o rover é conhecida como linha de base. Se os erros da linha de base não forem levados em consideração, eles causarão erros de posicionamento significativos, especificamente em aplicações de linha de base longa.
A estação base é instalada em um local precisamente conhecido. Ele estima os erros GNSS e envia continuamente correções para o receptor rover.
O receptor rover então usa esses dados para corrigir todos os erros e calcular a posição exata. Isso funciona bem quando a estação base e o rover estão próximos.
Sabemos que quando vários receptores são colocados lado a lado em uma área aberta, eles tendem a ter erros semelhantes. Tanto a estação base quanto os receptores rover experimentam o mesmo atraso devido à ionosfera e, portanto, têm erros idênticos. Isso é conhecido como um erro GNSS padrão.
Graças a esta característica única, podemos calcular a distância relativa entre os receptores com mais precisão. Isso torna mais fácil para os sistemas corrigirem erros atmosféricos.
Por que a linha de base longa é de particular interesse agora?
Quando a linha de base é longa, a atividade ionosférica introduz discrepâncias significativas entre a estação base e o rover. À medida que a atividade solar aumenta, as flutuações na ionosfera aumentam.
A cada onze anos, o campo magnético do Sol se inverte completamente.
Isso leva ao aumento da atividade solar (pico entre 2023 e 2025). Muitos pacotes de software de correção modernos oferecem soluções para contabilizar a linha de base longa e a atividade solar.
Como os usuários de GNSS podem minimizar os impactos do aumento da atividade ionosférica?
Para reduzir os impactos do aumento da atividade ionosférica nas operações GNSS:
- Certifique-se de que seus sensores GNSS tenham o software mais atualizado para obter o melhor desempenho no rastreamento e posicionamento com GNSS.
- Utilize vários sistemas GNSS, como GPS, GLONASS, Galileo e Baidu, se estiverem acessíveis. Isso aumenta o número de observações usadas para o posicionamento e traz uma gama mais ampla de sinais GNSS rastreados. Mais dados levam a uma maior confiabilidade.
- Em tarefas de levantamento de alta precisão, realize duas ou mais medições em horários diferentes e sob diferentes condições ionosféricas.
- Verifique a influência atual da ionosfera em sua área usando vários provedores de serviços de correção GNSS.
- Escolha um método de correção GNSS que corresponda aos seus requisitos.
Correções de erro GNSS: RTK vs PPK
Imagine um mundo onde tudo é perfeito: sem erros dos dispositivos que recebem sinais, sem problemas dos satélites e sem interrupções da atmosfera. Neste mundo ideal, o GNSS poderia identificar locais com incrível precisão.
Mas, na realidade, existem erros que podem acontecer. Existe uma maneira de reduzir esses erros. É isso que vários GPS diferenciais, ou DGPS, fazem. O DGPS funciona usando informações de vários receptores para estimar os erros e removê-los.
Aplicações, como levantamentos, exigem maior precisão. Isso depende da tecnologia e dos recursos de correção do receptor.
Vários métodos de correção podem ser aplicados para lidar com o erro do lado do receptor:
- Cinemática em Tempo Real (RTK)
- Cinemática Pós-Processada (PPK)
Correções RTK
O RTK usa um ponto de referência, como uma estação base, que está próximo ao dispositivo GPS cuja localização queremos saber (chamado de rover).
Ao saber onde está a estação base e usar um algoritmo, o RTK pode se livrar dos erros que tanto a estação base quanto o rover compartilham. Esses erros podem vir dos satélites e/ou da atmosfera.
Para corrigir erros da atmosfera, o rover e a estação base precisam enfrentar os mesmos erros. É por isso que eles devem estar próximos um do outro.
Graças ao RTK, o GPS pode ser preciso até 1 centímetro. Este método RTK é muito eficaz para soluções de GPS precisas, especialmente para levantamento topográfico.
Correções PPK
O PPK permite o pós-processamento preciso de dados GNSS para melhorar a qualidade das informações de localização. É especialmente valioso em cenários com condições de sinal GNSS desafiadoras, fornecendo resultados mais confiáveis e precisos.
É amplamente utilizado em aplicações como mapeamento com drones, levantamentos geodésicos e gestão de ativos.
Agora, a grande questão é qual método de correção é o melhor? Isso depende de uma série de fatores como localização, comprimento da linha de base, atividade ionosférica, requisitos de precisão, confiabilidade e orçamento.
Métodos de correção de erro GNSS RTK e PPK
Vamos comparar dois dos métodos de correção mais populares:
| Critérios | RTK | PPK |
|---|---|---|
| Correção de dados | Fornece correção em tempo real para os dados de localização coletados. | Coleta todos os dados de localização primeiro e fornece a correção fora do local. |
| Pós-processamento | Não requer pós-processamento dos dados e, portanto, não há necessidade de empregar um software de pós-processamento. | Requer software especializado. |
| Intensidade do sinal entre a estação base e o rover | Deve haver conexão constante entre a estação base e o receptor rover. A perda de sinal leva à perda de dados e, portanto, introduz mais erros. | Não requer forte intensidade de sinal entre a estação base e o receptor rover. |
| Ambiente de trabalho | Funciona melhor em condições de céu aberto, quando não há obstruções como árvores, edifícios e montanhas. Quando as coisas bloqueiam os sinais GNSS, é difícil manter a confiabilidade da precisão. | Mantém a precisão em nível de decímetro, mesmo em locais com obstáculos (túneis, pontes, vales). Isso é possível usando recursos algorítmicos, como o processamento Backward-Forward. |
| Linhas de base | Funciona para linhas de base de até 30 km. | Avalia e compensa erros ionosféricos em caso de linhas de base mais longas. |
| Recuperação de log danificado | N/A | Pode recuperar um log danificado, afetado por forte atividade solar, usando “linha de base longa a posteriori” |
| Atividade solar | Não considera a atividade solar ao computar os dados. | Leva em consideração a atividade solar para decidir entre os modos de linha de base Longa e Curta. |