Desenvolvimento e experimentação de um formato para a transmissão de correções DGPS pelo RDS no Brasil

Abstract

Resumo: Desenvolveu-se e experimentou-se um formato que permite a disponibilização de um serviço de transmissão de correções diferenciais para DGPS, fazendo uso de emissoras de radiodifusão sonora em freqüência modulada (FM), mediante a utilização do seu canal secundário para a radiotransmissão de dados (conhecida por RDS - Radio Data System). O método DGPS é eficaz para apoiar atividades nas quais se requer um posicionamento contínuo, em tempo real, e onde acurácias na ordem do metro (1 a 3 m) sejam necessárias. Tendo em vista que para ele é necessário um meio de comunicação para transmitir as correções diferenciais, e que a disponibilidade deste meio nem sempre existe de forma fácil e/ou econômica no Brasil, escolheu-se o RDS para tal finalidade. A vantagem em utilizá-lo para um serviço de transmissão das correções diferenciais (para DGPS) está no fato de que existe uma boa distribuição de emissoras FM, e aproveita-se a estrutura de transmissão já existente. Assim, pode-se ter, de forma econômica, uma boa cobertura geográfica. Por outro lado, o RDS é bastante restrito quanto à capacidade na taxa de transmissão dos dados. No formato desenvolvido, compactam-se as informações de correção diferencial do formato RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) para um formato compatível com o RDS. Ele foi desenvolvido porque não há um formato aberto para a aplicação desejada, sendo denominado DGPSBRDS (DGPS Brasileiro por RDS). Realizaram-se testes de avaliação do DGPSBRDS: em condições ideais, para validar os programas e avaliar a degradação do posicionamento causada pela compactação das informações; e em condições reais, para avaliar o funcionamento do sistema completo e as precisões obtidas em levantamentos DGPS. Implementou-se o sistema temporariamente numa emissora FM, na cidade de Curitiba, e efetuaram-se levantamentos DGPS estáticos em oito marcos, situados na cidade e região, com receptores GPS de três diferentes categorias: de navegação, de cadastro e geodésico. Observou-se que ele funcionou de forma satisfatória, obtendo-se acurácias no posicionamento variando entre 0,31±0,58 m e 0,72±1,13 m com o receptor de cadastro, entre 0,28±1,68 m e 1,64±3,88 m com o receptor de navegação e entre 0,31±0,49 e 2,25±2,72 m com o receptor geodésico. Realizaram-se também rastreios cinemáticos, no campus do Centro Politécnico da UFPR, com os receptores GPS instalados em um veículo. O desenvolvimento do formato e os resultados obtidos com o uso do mesmo são apresentados ao longo deste trabalho.

Zusammenfassung: Es wurde ein Format entwickelt, mit dessen Hilfe ein Dienst zur Übermittlung von DGPS-Korrekturdaten bereitgestellt werden kann, welcher das Radiodatensystem (RDS) von UKW-Sendern nutzt. Das DGPS-Verfahren wird zur Unterstützung von Messungen, bei denen eine kontinuierliche Positionsbestimmung in Echtzeit und mit Metergenauigkeit (1 bis 3 Meter) erforderlich ist, eingesetzt. Da es ein Übertragungsmedium erfordert, ein solches in Brasilien aber nicht allerorts einfach und kostengünstig zur Verfügung steht, hat man sich in der vorliegenden Untersuchung für RDS entschieden. Sein Vorteil besteht darin, dass UKW-Sender bereits zahlreich und flächendeckend vorhanden sind, (was es ermöglicht, auf ökonomische Weise ein grosses Gebiet abzudecken). Allerdings ist die Datenübertragungskapazität des RDS sehr eingeschränkt. Das neue Format, DGPSBRDS (DGPS Brasileiro por RDS) genannt, komprimiert RTCM-Korrekturdaten so, dass sie mit dem RDS kompatibel sind. Es wurde entwickelt, da es keinen offenen Standard für DGPS mit RDS gibt. Leistungstests wurden durchgeführt. Das DGPSBRDS-System wurde für ein bestimmten Zeitraum in einen UKW-Sender in Curitiba eingebaut und an acht Orten in der Stadt und der Region statische DGPS-Messungen durchgeführt, mit drei verschiedenen GPS-Empfangerkategorien: für Navigation, Kataster und Geodäsie. Es wurden befriedigende Ergebnisse erzielt: Die Positionierungsgenauigkeit variierte zwischen 0,31±0,58 m und 0,72±1,13 m (1s) für Kataster; zwischen 0,28±1,68 m und 1,64±3,88 m (ls) für Navigations; zwischen 0,31±0,49 und 2,25±2,72 m (1s) für Geodetic GPS Empfänger. Auch für kinematische Anwendungen wurden Daten erhoben. Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Entwicklung des Formats sowie die Ergebnisse der Anwendungstests.