Mitigação do Multicaminho de lta frequência no Posicionament Relativo GPS estático

Transcrição

1 Mitigação do Multicaminho de lta frequência no Posicionament Relativo GPS estático ENIUCE MENEZES DE SOUZA PROF. DR. JOÃO FRANCISCO GALERA MONICO

2 O PROBLEMA DO MULTICAMINHO O GPS tem mostrado ser capaz de apoiar uma grande variedade de aplicações. Porém, estas aplicações enfrentam um obstáculo: EFEITO DE MULTICAMINHO

3 EFEITO DE MULTICAMINHO

4 O PROBLEMA DO MULTICAMINHO O multicaminho distorce: a modulação do sinal e a fase da portadora degrada a precisão e acurácia no posicionamento relativo Os sinais com multicaminho chegam com fase da portadora e código atrasados;

5 O PROBLEMA DO MULTICAMINHO O multicaminho depende: do ângulo de elevação do satélite; da refratividade do meio onde se posiciona antena; das características da antena; do objeto refletor; e das técnicas utilizadas nos receptores par reduzir os sinais refletidos. Modelagem muito difícil

6 O PROBLEMA DO MULTICAMINHO (m) 1.4 RESIDUOS DD Codigo PRN 17 e 09 12/ Épocas

7 GEOMETRIA DO MULTICAMINHO PARA UM REFLETOR HORIZONTAL 1 2h ϕ = di = sene λ λ f ( ϕ ) 2 cos = d = h E de dt λ dt

8 ATENUAÇÃO DO MULTICAMINHO UTILIZANDO WAVELETS Uma possibilidade de mitigação do multicaminho pode ser realizada durante o processamento de dados, ao nível de observações de duplas diferenças DD; O sinal (DD) é decomposto, separando as altas freqüências (o efeito de multicaminho de alta freqüência), das baixas freqüências (sinal, propriamente dito); Após o processo de decomposição, utilizando os coeficientes wavelets, o sinal pode ser reconstruído sem o efeito de multicaminho.

9 RESULTADOS e ANÁLISES O experimento foi realizado no Centr Olímpico (CO) de Presidente Prudente, aproximadamente 800 m da FCT/UNESP; Um receptor Trimble 4600 LS foi fixo em um tripé distando aproximadamente 90 m d quatro prédios;

10 CENÁRIO DO EXPERIMENTO TRIMBLE

11 CENÁRIO DO EXPERIMENTO A coleta de dados foi realizada nos dias 12 e 15 de setembro de 2003 durante 2 h em cada dia; Taxa de coleta de 15 s; Máscara de elevação de 5º; Para formar as linhas de base, utilizou-se os dados coletados pela estação UEPP. A antena utilizada nesta estação é uma choke ring; Neste experimento pretende-se analisar o multicaminho de alta freqüência, proveniente de longos atrasos;

12 REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA UEPP Norte Magnético Prédios 90 m CO

13 REPETIBILIDADE DA GEOMETRIA NOS DOIS DIAS Satélite base: PRN 17

14 REPETIBILIDADE DA GEOMETRIA NOS DOIS DIAS Satélites 10 e 05;

15 ERROS DE MULTICAMINHO NO CÓDIGO RESIDUOS DD Codigo PRN 17 e 10 12/09 RESIDUOS DD Codigo PRN 17 e 10 15/ RESIDUOS DD Codigo PRN 17 e 05 12/09 RESIDUOS DD Codigo PRN 17 e 05 15/09 (m) Épocas Épocas

16 ULTICAMINHO RECONSTRUÍDO (CÓDIGO Multicaminho DD Código PRN 17 e 10 12/ Multicaminho DD Código PRN 17 e 10 15/ (m) Épocas Multicaminho DD Código PRN 17 e 05 12/ Épocas 0.4 Multicaminho DD Código PRN 17 e 05 15/ (m)

17 ERROS DE MULTICAMINHO NA FASE RESIDUOS DD Fase PRN 17 e 10 12/09 RESIDUOS DD Fase PRN 17 e 10 15/ RESIDUOS DD Fase PRN 17 e 05 12/09 RESIDUOS DD Fase PRN 17 e 05 15/09 1 (m) Épocas Épocas

18 MULTICAMINHO RECONSTRUÍDO (FASE) Multicaminho DD Fase PRN 17 e 10 15/09 Multicaminho DD Fase PRN 17 e 10 12/ Épocas Multicaminho DD Fase PRN 17 e 05 12/ (m) (m) Épocas Multicaminho DD Fase PRN 17 e 05 15/

19 ATENUAÇÃO DO MULTICAMINHO DD Codigo PRN 17 e 10 12/09 sem wave DD Codigo PRN 17 e 10 12/09 com 12coef hard (m) Épocas

20 ATENUAÇÃO DO MULTICAMINHO

21 ATENUAÇÃO DO MULTICAMINHO Código Fase

22 ATENUAÇÃO DO MULTICAMINHO Para comparar a qualidade das observações, antes e após a correção do multicaminho de alta freqüência, utilizou-se a estatística GOM Estatística GOM 0,48 0,46 0,44 0,42 0,4 0,38 1 Sem correção do multicaminho Com correção do multicaminho Linha de base

23 ATENUAÇÃO DO MULTICAMINHO Para verificar a confiabilidade da solução das ambigüidades, os valores da estatística ratio são apresentados Estatística Ratio Linha de base Sem correção do multicaminho Com correção do multicaminho

24 ATENUAÇÃO DO MULTICAMINHO Outro teste de discriminação proposto é dado pela diferença entre σ 2 2 e σ 12. Delta-Omega Sem correção do multicaminho Com correção do multicaminho Linha de base

25 CONSIDERAÇÕES FINAIS O mérito desse método de atenuação do multicaminho no posicionamento relativo GPS de alta precisão é a praticidade e o baixo custo em seu desenvolvimento, já que é realizado no processamento dos dados e não necessita de uma antena ou um receptor específico. O multicaminho de alta freqüência causa poucos erros, entretanto, verifica-se que apenas com as correções destes erros, já se obtém melhoras significantes nos resultados, especialmente na solução das ambiguidades.

26 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASCH, M. S. Multipath Effects. In: PARKINSON, B. W. e SPILKER, J. J. Global ositioning System: Theory and Applications. Cambridge: American Institute of eronautics and Astronautics, v.1, p BECHIES, I. Ten Lectures on Wavelets. SIAM, Philadelphia, PA, p. RET, J. C. O efeito do multicaminho estático nas medidas da fase das ortadoras GPS f. Tese (Doutorado em Ciências Geodésias) -Universida ederal do Paraná, Curitiba. K, A. GPS Satellite Surveying. New York: John Wiley & Sons, p. LAT, S. A wavelet tour of signal processing. United States of America: Academ ress, p. S et al. Numerical Recipes in C. United States of America: Cambridge, p., L. Approach for Multipath Reduction Using Wavelet Algorithm. In: NTERNATIONAL TECHNICAL MEETING, 14, 2001, Salt Lake City, UT. roceedings... Kansas City: The Satellite Division of the Institute of Navigation, 001. p LL, L.R. Conquering Multipath: The GPS Accuracy Battle. GPS World, 1997a, v.8,