Solução rápida das ambiguidades para linhas de bases longas com o uso combinado dos sistemas GPS e Galileo - Silva, Crislaine Menezes da (2021)
Os GNSS (Global Navigation Satellite Systems) têm sido amplamente utilizados em atividades de levantamento, geodésia e navegação, bem como em outros campos. Em 2021, há previsão que quatro sistemas globais estejam operacionais, são eles, o americano GPS, o russo GLONASS, o chinês BeiDou e o da União Europeia Galileo. O uso de multi-GNSS pode beneficiar usuários de posicionamento global, navegação e tempo, não apenas em termos de disponibilidade de satélites,mas também precisão, integridade e confiabilidade. Entretanto, para alcançar precisão centimétrica é necessário solucionar corretamente as ambiguidades inteiras nas medidas de fase da onda portadora. A solução das ambiguidades inteiras e a sua validação têm sido questões importantes para posicionamento preciso GNSS ao longo das últimas décadas. Esta tese visa elaborar, analisar e resumir sistemicamente a modelagem e solução das ambiguidades para o posicionamento relativo multi-GNSS de linhas de bases longas, aperfeiçoando e projetando algoritmos, para desenvolver umsistema computacional eficiente, considerando as condições atmosféricas brasileiras. Dentre as contribuições deste trabalho, cabe ressaltar, uma revisão teórica abrangente sobre os algoritmos de solução e validação das ambiguidades e o desenvolvimento de um sistema computacional que realiza o posicionamento relativo de linhas de bases longas, para observaçõesmultifrequência, utilizando os sistemas GPS e Galileo, de forma autônoma ou combinada, que realiza a solução das ambiguidades, considerando a modelagem dos efeitos atmosféricos no Brasil. O desempenho dos modelos e do sistema computacional desenvolvidos é avaliado com dados GNSS reais, em períodos de diferente atividade ionosférica. No primeiro experimento, analisou-se o desempenho do posicionamento relativo utilizando observações dos sistemas GPS, Galileo de forma isolada e combinada. Umconjunto de 4 linhas de bases, de 280ma 144 km, localizadas no estado de São Paulo, num período de junho e outubro de 2019 foi selecionado. Os resultados mostraram que o uso do modelo com ionosfera ponderada teve uma melhoria de 62% na média para as linhas de base longas. Emrelação ao uso combinado dos sistemas GPS e Galileo, a melhoria em comparação ao sistema GPS foi de 24% e em comparação ao sistema Galileo foi de 21%. Visando a solução rápida das ambiguidades, a combinação de duas estratégias foi proposta no segundo experimento: a solução parcial das ambiguidades para o posicionamento relativo com o uso combinado dos sistemas GPS e Galileo. Os resultados foram analisados em relação processamento conjunto dos sistemas GPS e Galileo, juntamente com solução parcial das ambiguidades (PAR). Assim, no segundo experimento foram analisadas duas técnicas de solução das ambiguidades, a solução completa do vetor das ambiguidades (FAR) e a solução parcial (PAR), utilizando dados do sistema GPS e GPS combinado com Galileo, para duas linhas de base, uma curta e uma longa. Os resultados são apresentados em termos de número de satélites rastreados, acurácia do posicionamento, percentual de fixação das ambiguidades e número de ambiguidades fixas. Verificou-se que, no geral, o uso da solução parcial das ambiguidades apresentou um melhor desempenho emrelação a solução completa do vetor de ambiguidades. Para a linha de base curta, foi possível obter a solução instantânea das ambiguidades em todo o período processado utilizando os sistemas GPS e Galileo juntamente coma técnica PAR. Para as técnicas PAR e FAR, o percentual de fixação das ambiguidades foi de 98% e 92% para o sistema GPS e 100% e 95% para o uso combinado dos sistemas, respectivamente. Os resultados obtidos para a linha de base longa, demonstram que o melhor desempenho foi obtido como uso combinado dos sistemas juntamente coma técnica PAR. O tempo para fixas as ambiguidades (TTFF) do sistema GPS foi de 49 min e 12 min para as técnicas FAR e PAR, respectivamente. Para o uso dos sistemas combinados, o TTFF das ambiguidades foi de 33 min e 4 min para as técnicas FAR e PAR, respectivamente. Os resultadosmostram que a solução parcial das ambiguidades pode possibilitar o posicionamento instantâneo centimétrico para estações de referência próximas e reduzir significantemente o tempo necessário para linhas de bases longas em comparação com a solução completa do vetor de ambiguidades.