X COLÓQUIO BRASILEIRO DE CIÊNCIAS GEODÉSICAS PPP EM TEMPO REAL APLICADO A ENSAIOS EM VOOS DE AERONAVES HAROLDO ANTONIO MARQUES 1 JOÃO FRANCISCO GALERA MONICO 2 ROGÉRIO TAKESHI OYAMA 2 ITALO TSUCHIYA 2 MAURICIO CARDOSO 3 JENS PETER WENTZ 3 1 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - SEÇÃO DE ENGENHARIA CARTOGRÁFICA/RJ 2 UNIVERSIDADE 3 ESTADUAL PAULISTA - DEPARTAMENTO DE CARTOGRAFIA/SP Empresa Brasileira de Aeronáutica/SA - Engenharia em Ensaios em Voo/SP
Posicionamento em tempo real Relative RTK Relative positioning RTPPP Absolute positioning IGS real-time service (RTS) www.rtigs.net
Real Time PPP Requer órbitas e correções de relógios do satélites em tempo real Órbita IGU Acurácia de posição 5 cm Relógios: 3 ns (~ 1 m) Correções de relógios e de órbitas são disponibilizadas no contexto do projeto para tempo real do IGS Protocolo NTRIP e formato RTCM 3.X
Projeto de Pesquisa & Desenvolvimento (P&D) Projeto de P&D Parceria UNESP, UFPE e empresa EMBRAER Objetivo: investigar o método RTPPP, desenvolver softwares e realizar avaliação de acurácia do posicionamento em tempo real de aeronaves em ensaios em voo Softwares em desenvolvimento RT_SATCLOCK e RT_PPP (versão Embraer) Continuidade de uma tese de doutorado desenvolvida por Marques (2012) na FCT/UNESP Sistema de posicionamento atual da Embraer Oministar
Equipe de Desenvolvimento A comunicação via internet tem sido desenvolvida em parceria com equipe especializada de Ciência da Computação
Acurácia exigida
Desenvolvimento - Software RT_PPP/Embraer Dados GPS de dupla frequência Correções: Estimativa da troposfera (GPT2w + Saastamoinen), Fase wind Up, Centro de fase de antenas, entre diversas outras Predição via polinômio Fluxograma
Proposta do projeto P&D Posição do Avião em tempo real Antena Telemetria RT_PPP PPP em tempo real Uplink Internet Gerar Solução de Clock SOFTWARE RT_SAT_CLK ESTAÇÃO EM SOLO Rec. GPS 1 Rec. GPS 3 Rec. GPS 2 Rec. GPS 4 CASTER Rec. GPS n Internet está sendo obtida via satélite
Análise inicial RT_PPP cinemático em estação estática Estação PPTE (dia 231 de 2017) Solução em tempo real Janelas de 6 horas de dados Discrepâncias (m) Precisão para 1 janela de 6 h(m) Janelas (horas) 00:30 06:30 06:30 12:30 12:30 18:30 18:30 00:30 Aproximadamente 20 cm após convergência DE 0,170 0,061 0,042 0,061 EMQ (m) DN DU 0,115 0,254 0,073 0,307 0,118 0,306 0,096 0,282 2D 0,205 0,095 0,126 0,114 3D 0,327 0,322 0,331 0,304
Simulando Tempo Real Dados GPS coletados no voo 811 (3:30 h até 16:30 h do dia 01/09/ 2009) Estratégia: - Pós-processamento com o software RT_PPP - Uso de órbitas IGU - Relógios estimados pelo software RT_SAT_CLK - Comparação com posicionamento relativo
PPP simulando tempo real Precisão posicionamento Relativo (m) Precisão RT_PPP simulando Tempo real (m) Discrepâncias Relativo x RT_PPP (m) Estatísticas (m) E Erro Médio Up 2D -0,019-0,039-0,124 0,204 Desvio Padrão 0,203 EMQ N 0,204 3D 0,307 0,161 0,216 0,166 0,193 0,166 0,250 0,263 0,363
Ensaio em Voo Tempo Real Voo 454 foi realizado em 01 de junho de 2017 (DOY 152) Avião Legacy 650 Começou por volta das 11h35min e terminou às 16h24min Internet a bordo disponível para e correções obtidas do IGS Ocorreu interrupção da internet aproximadamente 15h
Antena, receptor e software na aeronave
Trajetória da aeronave
Altitude e velocidade
Precisão estimada pelo software RT_PPP e Oministar
Posicionamento no modo relativo pósprocessado
Troposfera Estimada Predição usando Saastamoinen + GPT2w
Predição Predição da posição da aeronave Polinômio de 2ª ordem Diferenças: Coordenadas preditas versus estimadas
Discrepâncias Relativo x RT_PPP - Detecção de problema na leitura de PCV do PRN 32 - Importância do ensaio Momento de queda de internet Re-convergência
Dados do voo pós-processado no RT_PPP x CSRSPP
Estatísticas do RT_PPP Somente período em voo - Tempo Real (valores em m) Mean Error SD RMS Abs max Error Dlat 0,009 0,076 0,076 0,500 Dlon -0,161 0,233 0,283 0,600 Dh -0,182 0,452 0,487 1,800 Pós processado Mean Error SD RMS Abs max Error Dlat 0,024 0,098 0,101 0,400 Dlon -0,015 0,235 0,236 0,250 Dh 0,045 0,168 0,174 0,200
Conclusões Foi apresentado o Sistema RT_PPP para ensaios em voo de aeronaves da Embraer Novos ensaios deverão ser ealizados Acurácia atingida atende a demanda de posicionamento em tempo real da Embraer Projeto atualmente se encontra em aditivo de prazo
Trabalhos Futuros Inserção da constelação GLONASS Estudos sobre a estimativa da troposfera para mudanças bruscas de pressão, temperatura e umidade Continuidade no desenvolvimento de estimativas de correções de relógios e órbitas utilizando dados de redes GNSS
Obrigado a todos pela atenção!