Avaliação do desempenho dos sistemas GPS e GLONASS, no posicionamento por ponto preciso online, combinados e individualmente

Abstract

Dentre os sistemas que compõe o GNSS (Global Navigation Satellite System), o GPS (Global Positioning System) e o GLONASS (Global’naya Navigatsionnay Sputnikovaya Sistema) são os que estão completamente operacionais, sendo que o GLONASS somente alcançou esse patamar em outubro de 2011. O PPP (Posicionamento por Ponto Preciso) tem se destacado dentre as técnicas de posicionamento pela facilidade e disponibilidade de uso, visto o oferecimento de serviços on­line. O PPP faz uso das órbitas e correções precisas dos relógios dos satélites, disponível pelo IGS (International GNSS Service). Essa pesquisa visa analisar o desempenho dos sistemas GLONASS, GPS e sua integração em diferentes latitudes e em diferentes intervalos de rastreio, principalmente em intervalos curtos de rastreio, utilizando PPP. Para isso foram selecionadas 16 estações da rede IGS de maneira que ficassem em intervalos aproximadamente regulares de latitude. Dessas estações foram obtidos os dados de rastreio no formato RINEX (Receiver Independent EXchange Format) do mês de agosto de 2014 e editados no TEQC (Translation, Editing, and Quality Check) para obter arquivos com intervalos de 30, 45, 60, 90 e 120 minutos contendo apenas dados GPS, apenas dados GLONASS e dados referentes aos dois sistemas. Esses arquivos foram processados utilizando o serviço CSRS­PPP (Canadian Spatial Reference System ), mantido pela NRCan (Natural Resources Canada). As coordenadas estimadas são referenciadas ao IGb08 na época de coleta dos dados, e foram comparadas com as coordenadas de referência obtidas no site do ITRF (International Terrestrial Reference Frame), referenciadas em ITRF2008, que é alinhado e compatível com o IGb08, e na época de coleta dos dados. A análise dos resultados foi feita com base no conceito de acurácia e para isso foram obtidos dos relatórios de processamento os desvios­padrão e calculadas as discrepâncias entre as coordenadas de referência e estimadas, que estão referenciadas na mesma época. Após o cálculo das acurácias para cada dia do mês de agosto, outliers foram detectadas e eliminadas utilizando o método boxplot. Dos resultados obtidos pode­se concluir que a elevação orbital dos sistemas não tem influência direta na qualidade do posicionamento. Também verificou­se a potencialidade do GLONASS, que apresentou desempenho superior ao do GPS em diversas estações, tanto em planimetria como em altimetria. Com relação ao intervalo de rastreio, verifica­se que o PPP ainda não proporciona acurácia centimétrica no intervalo de 30 minutos, e no intervalo de 45 minutos apenas em uma estação isso ocorre para a planimetria e em 9 estações para a altimetria.

Performance evaluation of GPS and GLONASS systems, combained and individualy, in precise point positioning. Supervisor: William Rodrigo Dal Poz. Co­supervisors: Dalto Domingos Rodrigues and Joel Gripp Junior. Among the systems which compound the GNSS (Global Navigation Satellite System), the GPS (Global Positioning System) and the GLONASS (Global’naya Navigatsionnay Sputnikovaya System) are the ones that are fully operational, and the GLONASS only has achieved this level in October 2011. The PPP (Precise Point Positioning) has been highlighting among the positioning techniques due its ease and availability of use as an on­line service. The PPP uses the orbits and precise corrections of satellites clock, available by IGS (International GNSS Service). This research intents to analyze the performance of the GPS, GLONASS systems and their integration in different latitudes and tracking intervals, mainly in short tracking intervals, by using PPP. For this purpose, were selected 16 IGS network stations at a located way in approximately of regular latitude intervals. From these stations were obtained the tracking data in the RINEX format (Receiver Independent EXchange Format) of August, 2014. This data were then edited to obtain files with interval of 30, 45, 60, 90 and 120 minutes, containing only the GPS and GLONASS data and also data which refer to both systems. The files were processed by using the service CSRS­PPP (Canadian Spatial Reference System), kept by NRCan (Natural Resources Canada). The estimated coordinates are referenced to IGb08 at the epoch of data collection, and were compared with the reference coordinates obtained in the site of ITRF (International Terrestrial Reference Frame), referenced in ITRF2008, which is aligned and compatible with the IGb08, at time of data collection. The results analyze were done based on the accuracy concept and for this were obtained from the processed reports the standard deviation and calculated the differences between the reference and estimated coordinates which are referenced at the same time. After the accuracy calculus for each day of August, outliers were detected and eliminated by using the boxplot method. From the obtained results it is possible to conclude that the systems orbital elevation has no straight influence in the positioning quality. The GLONASS potentiality was also verified, which has shown a superior performance regarding to the GPS in many stations, either in planimetry or in altimetry. Regarding the tracking intervals, it is noted that the PPP has not provided centimeter accuracy in the interval of 30 minutes yet. In the Interval of 45 minutes only one station that occurs to the planimetry and in 9 stations to the altimetry.