EFEITO DIÁRIO DA REFRAÇÃO IONOSFÉRICA NO POSICIONAMENTO POR PONTO DA ESTAÇÃO DA REDE BRASILEIRA DE MONITORAMENTO CONTÍNUO DO MUNICÍPIO DE MONTE CARMELO – MG

Autores

¹Gussoni, Arruda, Mendonça, Pereira, G.I.L.M.

¹UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Email: leonidaspta@gmail.com

Resumo

Este trabalho tem por finalidade o estudo e análise do efeito causado pela refração ionosférica no posicionamento terrestre através de satélites artificiais. Especificamente, a análise da variação das coordenadas do posicionamento por ponto simples para a estação de monitoramento contínuo situada na Universidade Federal de Uberlândia – Campus Monte Carmelo, no dia 15 de Janeiro de 2017. Desde o início da civilização, a espécie humana tem a necessidade de se posicionar na superfície terrestre, para o desenvolvimento de suas atividades. Devido a essa necessidade, ao longo dos tempos nossa espécie foi desenvolvendo técnicas e instrumentos para suprir essa necessidade, fato que culminou com o desenvolvimento de sistemas de posicionamento. Projetado e desenvolvido em 1973 com o objetivo de ser o principal sistema de navegação das forças armadas americanas, o GPS passou a ser utilizado para posicionamento pelos mais diversos segmentos da comunidade civil (navegação, agricultura, trabalhos de prospecção e recursos naturais, etc.). Tal fato é devido à acurácia e ao grande desenvolvimento da tecnologia empregada, associada com a modernização do mesmo. Este é um sistema de radionavegação desenvolvido pelo Departamento de Defesa do Estados Unidos – DoD (Department of Defense), objetivando ser o principal sistema de navegação das forças armadas americanas. Em virtude da alta acurácia proporcionada pelo sistema e do grande desenvolvimento da tecnologia envolvida nos receptores GPS, uma grande comunidade usuária emergiu dos mais diversos segmentos da comunidade civil (navegação, posicionamento geodésico, agricultura, trabalho de prospecção e recursos naturais, etc.) (MONICO, 2008). O princípio básico de navegação pelo GPS consiste na medida de distancias entre o usuário e quatro satélites. As observáveis de pseudodistancia são advindas do código C/A e efemérides transmitidas para obtenção das coordenadas do satélite. A denominação pseudodistancia (e não simplesmente distancia) sobrevém do não sincronismos entre os sistemas de tempo do receptor e do satélite. Além disto diversos erros sistemáticos estão presentes na trajetória do sinal do satélite ao receptor, como a refração atmosférica, vale ressaltar outras fontes de erro como as marés terrestres, multicaminho, carga dos oceanos, dentre outros. A atmosfera terrestre pode ser dividida de várias formas. No caso do posicionamento com GNSS interessa saber se há presença de partículas eletricamente carregadas ou não. Seguindo este critério a atmosfera pode ser dividida em duas camadas: uma neutra e outra eletricamente carregada. Próximo a superfície da terra se encontra a camada neutra, que é composta pela troposfera, tropopausa e estratosfera, sendo comum uma designação apenas como troposfera. Acima da camada neutra existe a camada que contém partículas eletricamente carregadas, denominada ionosfera. Esta última é a camada da atmosfera que mais deteriora o posicionamento por satélites (KLOBUCHAR, 1996). A ionosfera é a camada da atmosfera terrestre onde pode existir ionização suficiente para alterar a propagação de ondas de rádio. A existência de íons e elétrons livres na atmosfera se deve, principalmente, ao processo de fotoionização dos gases provocada pela incidência de radiação solar no espectro do ultravioleta extremo e ao processo de recombinação dos elétrons e íons que ocorre na parte da atmosfera não iluminada pelo sol (DAVIES, 1990). De maneira simplificada, a ionosfera é delimitada entre as altitudes de 50 km e 1000 km. Contudo, as partículas ionizadas se estendem ao espaço interplanetário. Portanto, o efeito da ionosfera nos sinais GNSS é igual à combinação do efeito resultante das partículas presentes na ionosfera e no espaço interplanetário (SEEBER, 2003). Uma das maiores fontes de erro no posicionamento com GNSS, como já dito, é a ionosfera. Isto se torna mais problemático para usuários de receptores GPS de uma freqüência, visto que com este tipo de receptor não se pode eliminar efeitos de primeira ordem da ionosfera por meio de combinações lineares das observáveis GPS obtidas nas duas portadoras (L1 e L2). O efeito da ionosfera nos sinais GPS é proporcional à densidade de elétrons da ionosfera. No entanto, como na prática é difícil de obter a densidade de elétrons, se obtém o Conteúdo Total de Elétrons (TEC – Total Electron Content), que é o principal parâmetro utilizado para descrever a atividade ionosférica. O TEC é a integral da densidade de elétrons ao longo do caminho do sinal entre o satélite e a antena receptora, e representa o número de elétrons livres numa coluna de base unitária (1m²) (LEICK, 1995). Os efeitos da ionosfera são mais intensos no posicionamento por ponto. No entanto, mesmo considerando que no posicionamento relativo a dupla diferença das observáveis GPS elimina parte dos erros devido à ionosfera, fortes efeitos ionosféricos podem ser observados nos resultados obtidos, comprometendo de forma significativa a acurácia dos resultados (DAL POZ, 2005). No intervalo de frequência dos sinais GNSS, a ionosfera se comporta como um meio dispersivo, onde ondas magnéticas com frequências diferentes se propagam com velocidade diferente, o que não ocorre na camada neutra (SEEBER,2003). Vale salientar, também, que o erro cometido na medida irá variar de acordo com a observável utilizada, seja ela a fase da onda portadora ou o C/A. A primeira gera um erro subtrativo na medida enquanto a segunda gera um erro aditivo na medida. Referências: POZ, William Rodrigo dal et al. PERÍODO DE MÍNIMA ATIVIDADE SOLAR: MELHORA NO DESEMPENHO DO POSICIONAMENTO RELATIVO. Presidente Prudente: Departamento de Cartografia, 2008. IBGE. Relatório de Estação Geodésica. [s.i]: Ibge, 2017. MACHADO, Wagner Carrupt. Utilização de redes neurais artificiais na previsão do VTEC visando a geração de estações de referência virtuais em tempo-real. São Paulo: O Autor, 2012.

Keywords

Ionosfera ; GNSS; Refração

ARTIGO COMPLETO