Determinação dos parâmetros PCOs e PCVs de antenas GNSS utilizando propagação numérica

Abstract

Resumo: A acurácia nas aplicações do sistema de posicionamento por satélites artificiais é degradada por algumas fontes de erros cujos efeitos necessitam ser tratados de maneira adequada para que o sistema desempenhe, com máxima eficácia, as suas funções. Para que as observações alcancem uma qualidade milimétrica na determinação de coordenadas tridimensionais na superfície da Terra, é necessário que os erros decorrentes da variação do centro de fase da antena do receptor sejam conhecidos e modelados, uma vez que a posição é estimada justamente onde se encontra a antena. Discrepâncias de até 10 cm em altitude podem ocorrer se os erros forem negligenciados. A modelagem depende do conhecimento dos parâmetros associados à localização do centro de fase, PCO e PCV, os quais são determinados mediante procedimentos de calibração em caráter absoluto ou relativo que empregam programas específicos. Neste trabalho são utilizados dados de calibrações relativas da antena LEICA AX 1202 GG conduzidas pela BCAL/UFPR que utilizam o programa de calibração WaSoft/Kalib. Parâmetros PCOs, estabelecidos pelo programa, parâmetros próprios, são considerados como condições iniciais e propagados, por integração numérica, até uma data final. Com base nos parâmetros PCOs propagados, novos parâmetros PCVs também são determinados para a antena. Visando a validação do método, os parâmetros preditos são comparados aos parâmetros próprios para a mesma época e aplicados no processamento de observações GPS de maneira que as coordenadas obtidas sejam confrontadas com aquelas determinadas mediante o emprego de parâmetros próprios. Ao todo, dados de 13 campanhas de calibração foram utilizados para a realização de 22 experimentos envolvendo diferentes propagações e a determinação de coordenadas de pontos que apresentam diferentes linhas de base. Os resultados revelam uma discrepância de pouco mais de 2 mm entre a coordenada altitude elipsoidal determinada com parâmetros propagados e o respectivo valor obtido com parâmetros próprios. Percebe-se também que a utilização de dados provenientes de campanhas de calibração afetadas por precipitação podem resultar em diferenças de quase 7 mm na referida coordenada. Palavras-Chave: variações do centro de fase, propagação numérica, wasoft/kalib.

Abstract: The accuracy on the applications of the artificial satellite positioning system is degraded by some errors sources whose effects need to be treated adequately so the system performs its functions with greatest efficiency. To achieve millimeter quality observations on the determination of three-dimensional coordinates on the surface of the Earth, it is necessary that the errors derived from the variation of the receiver antenna's phase center be known and modeled, once the position is estimated rightly where the antenna is placed. Discrepancies of up to 10 mm in height can occur if the errors are neglected. The modeling depends on the knowledge of parameters associated to the location of the phase center, PCO and PCV, which are determined through calibration proceedings in absolute or relative character that employ specific programs. In this work, relative calibrations data, conducted by BCAL/UFPR, of the LEICA AX 1202 GG antenna, that use the WaSoft/Kalib calibration program, were utilized. PCOs parameters, established by the program, proper parameters, are considered as initial conditions and propagated, by numeric integration, until a final date. Based on propagated PCOs parameters, new PCVs parameters are also determined for the antenna. Aiming the method validation, the predicted parameters are compared to the proper parameters for the same epoch and applied on the GPS observation process in a way that the obtained coordinates be confronted with those determined through proper parameters use. Altogether, 13 calibration campaign data were utilized for the achievement of 22 experiments involving different propagations and the determination the coordinates of points with different baselines. The results show a discrepancy just over 2 mm between the ellipsoidal altitude coordinate determined with propagated parameters and the respective value obtained with proper parameters. It is also noticed that the utilization of data originating from calibration campaigns affected by precipitation can result in differences of almost 7 mm on the cited coordinate. Keywords: phase center variations, numerical propagation, wasoft/kalib.