A tecnologia do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) revolucionou o posicionamento e a navegação, transformando cálculos manuais em dados instantaneamente disponíveis. Com a crescente procura de maior precisão em sectores como os Sistemas de Informação Geográfica (SIG), a construção e a agricultura, foram desenvolvidos vários métodos de correção para melhorar a precisão do GNSS. Este artigo explora as principais técnicas de correção, as suas caraterísticas e aplicações para o ajudar a fazer uma escolha informada para os seus requisitos específicos.
A evolução da tecnologia GNSS RTK
O percurso da tecnologia GNSS RTK (Real-Time Kinematic) começou no final dos anos 80 e início dos anos 90 com a exploração da utilização de medições da fase da portadora para posicionamento de alta precisão. O primeiro marco importante foi o desenvolvimento de receptores de dupla frequência, que permitiram uma correção de erros mais precisa, atenuando os atrasos ionosféricos. Em meados da década de 1990, o advento dos sistemas RTK comerciais marcou um avanço, proporcionando uma precisão centimétrica e permitindo uma adoção generalizada.
Na década de 2000, as melhorias nas tecnologias de comunicação, tais como a integração de redes celulares e as correcções baseadas na Internet, aumentaram consideravelmente a fiabilidade e a facilidade de utilização dos sistemas RTK. A criação de redes de Estações de Referência em Funcionamento Contínuo (CORS) proporcionou uma infraestrutura robusta para correcções em tempo real, alargando ainda mais o alcance e a precisão da tecnologia RTK.
Nos últimos anos, os desenvolvimentos nas constelações GNSS, incluindo a adição de novos satélites de sistemas como o Galileo e o BeiDou, aumentaram a disponibilidade e a redundância dos sinais de satélite, melhorando a precisão e a fiabilidade da RTK. Os sistemas RTK mais recentes incorporam agora capacidades multi-frequência e multi-constelação, tornando-os mais resistentes a obstruções de sinal e a condições atmosféricas.
A série de tablets Android LT800 da CHCNAV está disponível com posicionamento RTK autónomo e GNSS.
Como é que o RTK difere das técnicas de posicionamento GNSS padrão?
O posicionamento RTK (Real-Time Kinematic) difere das técnicas de posicionamento GNSS padrão principalmente em termos de precisão e do método utilizado para atingir essa precisão. O posicionamento GNSS padrão fornece normalmente uma precisão ao nível do metro, o que é suficiente para a navegação geral e muitas aplicações de consumo. Baseia-se em medições da fase do código.
Em contrapartida, o posicionamento RTK atinge uma precisão centimétrica utilizando medições da fase da portadora, que são muito mais exactas. A principal diferença é a utilização de uma estação de base e de um rover. A estação de base está posicionada num local fixo conhecido e recebe continuamente sinais GNSS e calcula os erros causados pelas condições atmosféricas, órbitas de satélite e discrepâncias de relógio. Estas correcções de erro são transmitidas em tempo real para o rover, o recetor GNSS móvel, que utiliza os dados de correção para ajustar as suas próprias medições GNSS, cancelando efetivamente os erros.
O RTK também utiliza receptores de dupla frequência ou multi-frequência, que podem atenuar os atrasos ionosféricos de forma mais eficaz do que os receptores de frequência única normalmente utilizados no GNSS padrão. Esta capacidade de dupla frequência, combinada com a correção de erros em tempo real a partir da estação de base, permite que o RTK proporcione uma maior precisão.
Explorar os métodos GNSS RTK: De uma única base a soluções de rede
Vamos analisar mais detalhadamente os diferentes métodos GNSS RTK e as suas caraterísticas, aplicações e vantagens únicas. A compreensão destes métodos ajudá-lo-á a escolher a melhor solução para as suas necessidades geoespaciais específicas.
RTK de base única (cinemática em tempo real)
A Estação de Base Única GNSS RTK é um método de correção amplamente utilizado que envolve a utilização de uma estação de base no local para fornecer correcções em tempo real. As estações de base, como a CHCNAV iBase, são compactas, permitindo uma fácil implementação em vários locais. A portabilidade é particularmente benéfica para os topógrafos que necessitam de se deslocar frequentemente entre diferentes locais de trabalho, assegurando um posicionamento de alta precisão onde quer que operem.
CHCNAV iBase, Estação de base GNSS integrada
Para os utilizadores com áreas de operação fixas, os receptores e antenas de elevado desempenho, como o recetor P5U e a antena C220GR2 da CHCNAV, podem proporcionar uma maior precisão, estabilidade e cobertura.
Cenários de aplicação
- Posicionamento em estaleiros de construção
- Levantamento e cartografia precisos de terrenos
- Agricultura de precisão (para campos mais pequenos)
Vantagens
- Precisão ao nível do centímetro a milímetro
- Implementação flexível com base nas necessidades
- Investimento único
- Adequado para quase todas as áreas
Desvantagens
- Requer conhecimentos técnicos especializados.
- Limitado pelo comprimento da linha de base
- Necessita de um ponto de referência conhecido
Rede GNSS RTK
O RTK em rede melhora o RTK tradicional ao utilizar várias estações de base permanentes para cobrir áreas extensas. As estações de base carregam continuamente os dados de correção GNSS para um servidor central, que depois fornece informações precisas de correção aos utilizadores com base na sua localização em tempo real. Esta abordagem em rede oferece uma acessibilidade e fiabilidade superiores, tornando-a ideal para utilizadores como agricultores que utilizam tractores de direção automática, profissionais da construção e topógrafos que podem não ter uma vasta experiência em GNSS.
A cobertura de área alargada assegura que os utilizadores podem manter uma conetividade contínua em longas distâncias sem necessidade de reiniciar e voltar a ligar a novas estações de base. Elimina as limitações do RTK de base única, em que a precisão diminui com o aumento da distância da estação de base.
Uma estação de referência com a antena CHCNAV C220GR2 (Crédito da imagem: RG-Solution)
Cenários de aplicação
- Agricultura de precisão em grandes explorações agrícolas
- Veículos autónomos em zonas urbanas
- Projectos de construção em grande escala
Vantagens
- Elevada acessibilidade
- Cobertura de uma vasta área
- Precisão consistente em grandes regiões
Desvantagens
- Desempenho afetado pela densidade da estação de base
- Requer uma boa cobertura de rede celular
- Custos de subscrição contínuos
PPP (Precise Point Positioning) e PPP-RTK
O PPP (Precise Point Positioning) é uma técnica de correção altamente precisa que utiliza satélites e um único recetor para obter um posicionamento preciso. Baseia-se numa rede global de estações de base que calcula as correcções locais que são transmitidas via satélite para cobrir grandes áreas sem necessidade de redes celulares. Os serviços PPP gratuitos, como o HAS do Galileo e o B2b PPP do BeiDou, oferecem uma precisão ao nível do decímetro, enquanto os serviços comerciais oferecem uma precisão ainda maior, atingindo frequentemente uma precisão sub-decimétrica.
O PPP-RTK combina técnicas de PPP e de cinemática em tempo real (RTK) para proporcionar uma precisão ao nível do centímetro. As correcções PPP-RTK estão disponíveis através da transmissão por satélite de banda L utilizando sinais GNSS e correcções adicionais de satélites geoestacionários, exigindo receptores GNSS compatíveis e uma subscrição. Além disso, as correcções PPP-RTK podem ser fornecidas através de redes celulares, aumentando a disponibilidade especialmente em áreas com forte cobertura celular.
Um trator John Deere com sistema de direção automática CHCNAV NX510SE
Cenários de aplicação
- Navegação marítima
- Levantamento de áreas remotas
- Agricultura de precisão em zonas com fraca cobertura celular
Vantagens
- Cobertura em áreas remotas e oceanos
- Adaptável a condições de rede variáveis
- Disponibilidade global
Desvantagens
- Taxas de subscrição dispendiosas para serviços de alta precisão
- A precisão ao nível do decímetro pode não ser suficiente para algumas aplicações.
- Tempo de convergência mais longo em comparação com o RTK
PPK (cinemática pós-processamento)
O Pós-Processamento Cinemático (PPK) é um método de correção em tempo não real utilizado para melhorar a precisão dos dados GNSS. Durante as operações no terreno, o rover regista os dados do sinal GNSS enquanto uma estação de base regista simultaneamente os seus próprios dados. Após a conclusão do trabalho de campo, os dados registados são corrigidos utilizando software de pós-processamento, como o CGO do CHCNAV.
O PPK é particularmente eficaz para aplicações como o mapeamento aéreo com drones. Oferece correcções fiáveis em terrenos difíceis, como regiões montanhosas e áreas sobre a água, onde manter uma transmissão contínua de dados de correcções RTK pode ser difícil.
Drone CHCNAV BB4 e LiDAR aerotransportado AA15
Cenários de aplicação
- Levantamento e cartografia aérea com base em drones
- Cartografia em áreas com fraca conetividade de rádio ou telemóvel
- Levantamento de alta precisão em ambientes difíceis
Vantagens
- Elevada precisão, por vezes superior a 1 cm
- Permite linhas de base mais longas
- Fiável em terrenos complexos
Desvantagens
- Requer competências especializadas
- Não há correcções em tempo real
- Requer tempo e software de pós-processamento
Selecionar o melhor método de correção GNSS para as suas necessidades
Cada método de correção GNSS tem os seus pontos fortes e limitações. A melhor escolha depende da sua aplicação específica, conhecimentos técnicos e ambiente operacional. O RTK (Real-Time Kinematic) oferece correcções em tempo real, ideais para aplicações que necessitam de precisão imediata, como a construção e o levantamento topográfico. Em contrapartida, o Post-Processing Kinematic (PPK) proporciona uma elevada precisão em terrenos difíceis, onde é difícil manter uma ligação de dados contínua, tornando-o adequado para cartografia aérea. O Posicionamento de Ponto Preciso (PPP e PPP-RTK) proporciona uma cobertura de área alargada sem a necessidade de uma estação de base local, o que é benéfico para operações globais ou remotas.
Não existe uma solução única para todos os casos. Em vez disso, diferentes opções atendem a diversas necessidades e cenários. Compreender as vantagens e limitações únicas de cada método ajudá-lo-á a selecionar a técnica de correção GNSS mais adequada para o seu projeto.
A CHCNAV está pronta para o apoiar com a mais recente tecnologia GNSS e a capacidade de o ajudar a navegar nas complexidades do posicionamento preciso. Quer esteja envolvido em topografia, agricultura, construção ou qualquer outra área que exija GNSS de alta precisão, a CHCNAV tem as soluções para satisfazer as suas necessidades e impulsionar o seu sucesso.
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Sobre a CHC Navigation
A CHC Navigation (CHCNAV) desenvolve soluções avançadas de cartografia, navegação e posicionamento, concebidas para aumentar a produtividade e a eficiência. Servindo sectores como o geoespacial, a agricultura, a construção e a autonomia, a CHCNAV fornece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço da indústria. Com uma presença global em mais de 130 países e uma equipa de mais de 1.900 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder na indústria geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: www.chcnav.com
