Avaliação e mitigação dos efeitos ionosféricos no posicionamento por ponto preciso GNSS no Brasil

• Autor(a) principal: ROCHA, Gilmara Dannielle de Carvalho
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/16056
• topic: Posicionamento GNSS; Estimativa da Ionosfera; PPP; Mapas Globais e Regionais da Ionosfera; GNSS positioning; Ionosphere Estimation; Global and regional ionosphere maps

Umas das maiores fontes causadoras de erro no posicionamento GNSS é a ionosfera, sendo que o efeito provocado por esta camada da atmosfera é um dos mais impactantes no processo de estimativa das coordenadas, principalmente para dados coletados com receptores de simples frequência. A modelagem matemática da refração ionosférica é complexa devido às variações diárias, sazonais, de curto e longo período, além de outros fenômenos que ocorrem na atmosfera, tal como a cintilação ionosférica. Em se tratando de posicionamento absoluto com receptores de simples frequência, seja Posicionamento por Ponto Simples (PP) ou Posicionamento por Ponto Preciso (PPP), estratégia adequada de correção dos efeitos ionosféricos devem ser adotadas. A correção da ionosfera para dados de simples frequência pode ser realizada a partir de modelo matemático, tal como o de Klobuchar, Mapas Globais ou Regionais da Ionosfera ou a partir da estimativa residual da ionosfera. Quando se tem disponível dados de duas frequências é possível utilizar a combinação ion-free, a qual permite eliminar os efeitos de primeira ordem da ionosfera. Contudo esta combinação faz com que as ambiguidades percam suas características de números inteiros, bem como realça outros níveis de ruído tal como o multicaminho. Uma possibilidade para atenuar os efeitos da ionosfera é a aplicação da estimativa dos efeitos residuais junto com as coordenadas incógnitas da estação e outros parâmetros. Neste caso, os efeitos da ionosfera podem ser tratados como um processo estocástico no Filtro de Kalman e se pode aplicar tal estratégia para dados de simples ou dupla frequência. Essa estratégia pode facilitar a solução das ambiguidades como inteiras e consequentemente permite a obtenção de resultados mais acurados no posicionamento geodésico. Dentro deste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta a avaliação da acurácia do posicionamento absoluto GPS com aplicação de diferentes estratégias de correção da ionosfera. Foram realizados processamentos no modo PPP com dados GPS coletados em estações da RBMC em períodos de alta e baixa atividade solar para os anos de 2010 a 2013, onde se aplicou a correção da ionosfera advinda do modelo de Klobuchar, dos mapas globais (GIM – Global Ionospheric Map) e regionais (LPIM – La Plata Ionospheric Model), além da estimativa residual da ionosfera. As coordenadas estimadas foram comparadas com aquelas advindas da solução semanal SIRGAS-CON, a qual é dada atualmente em ITRF2008 e o Erro Médio Quadrático (EMQ), seja diário ou anual foi utilizado como medidor de acurácia. Ao aplicar as correções da ionosfera advinda dos mapas globais e regionais na estimativa de coordenadas no PPP utilizando somente medidas de código, observou-se melhoria de até 80% em relação ao PPP sem correção da ionosfera. O PPP com correção ionosférica advinda dos mapas regionais produziu melhorias diárias da ordem de 10% em relação ao uso dos mapas globais. Com base nas melhorias produzidas com a utilização do modelo ionosférico regional, foi proposta a modificação do modelo estocástico do ajustamento tendo em vista que somente o modelo funcional é afetado pelas correções ionosféricas advindas dos mapas. Com relação à estimativa residual da ionosfera foram realizados experimentos envolvendo medidas de código e fase na frequência L1 com geração de séries temporais anuais de coordenadas para diversas estações da RBMC, cuja acurácia alcançada foi da ordem de 10 cm no PPP com solução diária.