Padrão para operações com GPS nos modos DGPS e RTK
Nesta terceira coluna dedicada a padrões iremos nos ater ao chamado padrão RTCM.
(O primeiro artigo foi publicado na edição 26 da InfoGEO e o segundo, sobre Padrões NMEA, está na Revista MundoGEO On-line:
www.mundogeo.-com.br).
Este padrão de comunicação é utilizado para a transmissão de informações entre uma estação de referência e outra remota, geralmente em movimento, possibilitando posicionamento em tempo real. Este padrão é empregado em operações com GPS envolvendo posicionamento nos modos DGPS e RTK.
O padrão RTCM foi desenvolvido pela Radio Technical Commission for Maritime Services, conhecida pela sigla RTCM. Esta organização, situada em Washington, nos Estados Unidos, não possui fins lucrativos e é composta por representates do governo americano e da iniciativa privada. Todas as decisões por ela tomadas advém de consenso entre os dois setores. A RTCM não comercializa produtos, exceto suas publicações. Estas publicações são padrões para diversas atividades. A RTCM não monitora e nem impõe o uso de seus padrões
Na área de navegação e posicionamento, o padrão mais comum é aquele conhecido como padrão SC-104 (geralmente chamado apenas de padrão RTCM). Em meados da década de 80, a RTCM estabeleceu um comitê especial, de número 104. Este comitê tem sido dirigido por Rudy Kalafus desde então. O objetivo inicial deste comitê especial era o de projetar um formato padrão que permitisse a transmissão de informações, das mais diversas, relacionadas com o emprego da tecnologia GPS. Este objetivo se expandiu e atualmente o formato possibilita a transmissão de informações para outros sistemas GNSS (tais com o GLONASS).
O Comitê Especial SC-104 começou o seu trabalho na década de 80, pelo menos uma década antes que qualquer sistema DGPS fosse disponibilizado de forma operacional. Este começo pioneiro permitiu que um consenso em torno de um padrão comum fosse estabelecido, e que este padrão se tornasse um modelo adotado quase universalmente por fabricantes e por fornecedores. Os formatos proprietários ainda existem, mas o padrão SC-104 está quase sempre disponível ao usuário de sistemas comerciais.
No seu primeiro relatório, em 1985, o Comitê Especial SC-104 definiu as características da primeira mensagem. A partir daí, a lista de mensagens cresceu para um total de 11 mensagens propriamente definidas, e 16 mensagens usadas em caráter experimental.
O Comitê Especial SC-104 RTCM publica um relatório contendo os padrões recomendados para serviços diferenciais com o GNSS (DGNSS). Este relatório, cujo título em inglês é Recommended Standards for Differential GNSS Service, encontra-se atualmente na versão 2.3. Além de definir padrões para serviços diferenciais DGNSS, os relatórios da Comisão SC-104 servem como um interessante tutorial para usuários da radionavegação.
Dentre os tipos de mensagem já definidos encontram-se:
1. Correções diferenciais
2. Correções diferenciais do tipo delta (sobre alterações horárias das efemérides)
3. Parâmetros da estação da referência
5. Situação de emprego ("saúde") da constelação de satélites GPS
6. Campo nulo
7. Almanaque do radiofarol
9. Conjunto da correção parcial (agora mais usado do que o tipo 1)
16. Mensagem especial
18. Observações de fase da portadora (para posicionamento no modo RTK)
19. Observações de pseudoranges (para posicionamento no modo RTK)
59. Mensagem proprietária
A mensagens RTCM possuem um tipo comum de encabeçamento. Elas começam sempre com duas palavras de 30 bits cada, que contém os seguintes parametros:
Tipo de mensagem
Identificação da estação da referência
Época t0 da geração da mensagem (contador z modificado)
Número de palavras de dados de 30-bit que irão seguir ao cabeçalho
Estado de operação ("saúde") da estação da referência
E algumas outras informações domésticas
A mensagem do tipo 1 contém 5 parâmetros por satélite sendo rastreado pela estação de referência:
– Estimativa do UDRE na pseudo-distância, estimado na estação da referência (UDRE indica o erro em distância no posicionamento diferencial)
– Identificação do satélite (PRN)
– Correção para a pseudo-distância (PRC(t0))
– Variação da correção da pseudo-distância com o tempo (RRC)
– Emissão dos dados (última atualização das efemérides usadas na estação de referência).
O posicionamento por DGPS se utiliza da mensagem do tipo 1. O algoritmo usado para a aplicação da correção da pseudo-distância PRC(t0) contida na mensagem do tipo 1 é dado pela equação: PRC(t) = PRC(t0) + RRC ´ (t – t0), onde PRC(t) é a correção aplicada à pseudo-distância medida pelo receptor remoto calculada no instante t da observação. O posicionamento por RTK se utiliza da mensagem do tipo 18, no qual as observações são transmitidas para a estação remota.
Concluímos esta coluna fazendo uma ligação com as anteriores, na qual discutimos os padrões de comunicação. O padrão RTCM define formatos usados para a transmissão de dados desde uma estação de referência até uma estação remota, usados nos cálculos executados por ela. Os resultados destes cálculos (por exemplo, a posição da estação remota), bem como outros tipos de informação, são apresentados seguindo os formatos definidos pelo padrão NMEA.
Marcelo Carvalho dos Santos é Ph.D. em Geodésia e Engenharia Geomática pela Universidade de New Brunswick, Canadá, onde é professor adjunto e membro do Laboratório de Pesquisa Geodésica. Tem também atuado com consultor em projetos internacionais msantos@unb.ca
