ERROR BEHAVIOR OF ATOMIC CLOCKS ABOARD GPS SATELLITES

The signal transmission and position quality obtained by GNSS positioning directly depends on the time control. The atomic clocks aboard the satellites are responsible for this control. In this research, the satellites clock errors of GPS are studied, using data from the pseudorange, the satellite semi-major axis and the correction parameters of the satellites’ clock errors found in the RINEX navigation and observation files. From these data, the satellites’ clock errors are calculated using the IGS mathematical model for rubidium and cesium clocks, and then an adjustment technique is applied in order to estimate the new parameters of the clock corrections. For cesium atomic clocks, the periodic part of the mathematical model was adapted. The correction parameters adjusted were applied in the IGS and the adapted model; finally, the results were compared with the IGS data from the clk_30s file. The experiments carried out show an improvement of 50 cm in the cesium satellites’ clock errors. In addition, the research concludes that the satellites’ clock errors do not depend on the station where the data were collected and the equipment’s antenna

MONITORING THE CRUST MOVEMENT AT THE SALTO CAXIAS HYDROELECTRIC POWER DAMS: an analysis of the stability of supporting and controlling points

The Electricity Company of Paraná State-Brazil has built several hydroelectric power dams along the Iguaçu River. The last one was Salto Caxias dam, a 67 concrete unit meter high with 131 square kilometers of flooded area corresponding to 3.6x109 m3 water volume. 87 points were established around the flooded area, aiming at monitoring the crust movement of the area. Due to the fact that most of the points are located near the reservoir, where deformations might happen, 13 points were located at the farthest possible position from the reservoir. They were used as reference points for monitoring the others. This work presents the methodology applied to the analysis of the stability of the reference points, the results and conclusions as well. Data set collected during two GPS campaigns were used to realize the investigation

MONITORING THE CRUST MOVEMENT AT THE SALTO CAXIAS HYDROELECTRIC POWER DAMS: An Analysis of the Stability of Supporting and Controlling Points

The Electricity Company of Paraná State-Brazil has built several hydroelectric power dams along the Iguaçu River. The last one was Salto Caxias dam, a 67 concrete unit meter high with 131 square kilometers of flooded area corresponding to 3.6x109 m3 water volume. 87 points were established around the flooded area, aiming at monitoring the crust movement of the area. Due to the fact that most of the points are located near the reservoir, where deformations might happen, 13 points were located at the farthest possible position from the reservoir. They were used as reference points for monitoring the others. This work presents the methodology applied to the analysis of the stability of the reference points, the results and conclusions as well. Data set collected during two GPS campaigns were used to realize the investigation

A procedure for assessing the thermal reemission effects on CBERS 04A

Thermal reemission affects satellite orbits when a recoil force results from the emission of radiation from the satellite surface. In this study, the analysis of the thermal reemission force on the satellite is made separately, that is, when the satellite (CBERS 04A’s main body and the solar panels) are hit by the sunlight and when the satellite is into the shadow. Thus, it is presented an expression in an exponential form in order to explain the behavior of the perturbation due to thermal reemission on the panels when they are inside the Earth’s shadow. Both the time spent into the shadow and the relaxation time of the solar panels allowed an analysis of the behavior of the disturbing acceleration and of the orbital elements, during cooling and heating processes. The results presented in this study are promising in terms of practical applications

ESTABELECIMENTO DE REDES GEODÉSICAS LOCAIS DE ALTA PRECISÃO PARA O MONITORAMENTO DE DEFORMAÇÕES DA CROSTA: ESTUDO DE CASO DE UMA BARRAGEM DE USINA HIDRELÉTRICA

O monitoramento de movimentos da crosta utilizando, especificamente, técnicas geodésicas constitui uma importante ferramenta para o controle e a segurança de estruturas naturais ou artificiais. O Sistema de Posicionamento Global tem sido utilizado no estabelecimento de redes geodésicas de alta precisão ativas e passivas para aplicações em geodinâmica. Sendo assim, podem ser identificadas na literatura aplicações do GPS no monitoramento de movimentos da crosta a nível global, continental, regional e local. Deste modo, apresenta-se neste trabalho os fatores envolvidos no estabelecimento de uma rede geodésica de alta precisão para o monitoramento de movimentos da crosta utilizando o GPS. Também serão apresentados os resultados e conclusões obtidas. Establishing local geodetic networks of high precision for monitoring crust deformations: a case study of a hydroeletric usine dam Abstract The monitoring of crust movements using, specifically, geodetic techniques constitutes an important tool for the control and the security of structures natural or artificial. Global Positioning System has been used in the establishment of active and passive geodetics networks of high precision for applications in geodynamics. GPS applications in the monitoring of movements of the crust can be found in the literature at global, continental, regional and local levels. Then, the involved factors in the establishment of a geodetic network of high precision for the monitoring of movements of the crust using the GPS. Results and conclusions will be presented

MODELAGEM DE CAMPOS DE DESLOCAMENTOS LOCAIS PARA ESTIMAÇÃO E ANÁLISE DO TENSOR DE DEFORMAÇÃO

The knowledge of the behavior of three-dimensional displacements fields is animportant requirement in the task of analysis of structures deformations, be themnatural or artificial. However, as the geodetic observations are usually accomplishedin a finite number of points of the study area, it is necessary to use a mathematicaltool of interpolation for the knowledge of such behavior. This way, the aim of thiswork is to present the concepts involved in the modelling of local displacementsfields from three-dimensional displacements obtained by means of the GlobalPositioning System (GPS). For the attainment of this objective a three-dimensionalpolynomial model of second degree is used. The coefficients of this model arecalculated by a least square adjustment. After this stage, convenient statistical testsare accomplished for the suitable analysis of the quality of the adjusted model, aswell as, for the verification of the significance of the estimated coefficients. Later,these concepts werw applied in the three-dimensional displacements detected in theregion of Salto Caxias Hydroelectric Power Dam, where it was found out that theresults were satisfactory, once the polinomial function modeled was able todetermine, also, the deformation parameters in each one of the observation points.Finally, the obtained results and its conclusion will be presented in this paper.O conhecimento do comportamento de campos de deslocamentos tridimensionais éum requisito importante na tarefa de análise de deformações de estruturas, sejamelas naturais ou artificiais. No entanto, como as observações geodésicas sãousualmente feitas em um número finito de pontos dentro do meio ou região deestudo, é necessário utilizar-se de uma ferramenta matemática de interpolação parao conhecimento de tal comportamento. Deste modo, o objetivo deste trabalho éapresentar os conceitos envolvidos no modelamento de campos de deslocamentoslocais a partir de deslocamentos tridimensionais obtidos pelo Sistema dePosicionamento Global. Para a consecução de tal objetivo é utilizado um polinômiotridimensional de segundo grau. Os coeficientes deste polinômio são determinadospor meio de um ajustamento pelo Método dos Mínimos Quadrados. Após estaetapa, são realizados testes estatísticos convenientes para a devida análise daqualidade do modelo ajustado, bem como, para a verificação da significância doscoeficientes estimados. Na seqüência, aplicou-se estes conceitos nos deslocamentostridimensionais detectados na região da Usina Hidrelétrica de Salto Caxias, ondeverificou-se que os resultados foram satisfatórios, uma vez que a função polinomialmodelada foi hábil para determinar, também, os parâmetros de deformação em cadaum dos pontos de observação. Finalmente, apresentar-se-á estes resultados e asconclusões obtidas

AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA PRESSÃO DE RADIAÇÃO SOLAR PARA SATÉLITES GPS

Através do modelo ROCK42 desenvolvido para determinar a força de pressão de radiação solar sobre os satélites GPS é possível estimar o coeficiente de pressão de radiação com dados de rastreio. Este trabalho mostra uma estratégia para avaliar este coeficiente, baseado na data de lançamento. A estratégia é verificada através da propagação de órbitas dos satélites GPS. Abstract By means of the ROCK42 model which wasdeveloped to determine the solar radiation pressure force on GPS satellites it is possible to estimate the solar pressure coefficient from tracking data. This paper shows a strategy to evaluate such coefficient, based on launching date. The strategy is checked by orbit propagation of the GPS satellites

DETERMINAÇÃO E ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS PARÂMETROS ENVOLVIDOS NO MONITORAMENTO DE DEFORMAÇÕES

Uma rede geodésica local é ocupada em duas épocas distintas, com o propósito de detectar possíveis deslocamentos. Após a coleta dos dados, inicia-se a fase de estimação dos parâmetros de deformação na rede. No entanto, esta fase não é fácil porque envolve o conhecimento em diferentes áreas, como por exemplo a Mecânica dos Materiais, Ajustamento pelo Método do Mínimos Quadrados e Análise Estatística. Este trabalho tem como objetivo apresentar e aplicar estes conceitos na rede geodésica GPS da COPEL (Companhia Paranaense de Energia Elétrica). Determining and analysing statistics from parameter involved in deformation monitoring Abstract A local geodetic network is used in two different periods of time, in order to detect possible displacements in the network. After data collection, the phase of the deformation parameters estimation in the network is started. However, this phase is not easy because it involves knowledge in different areas such as: Mechanics of Material, Least Squares Adjustment and Statistical Analysis. This paper presents these concepts applied in the GPS geodetic network of COPEL (Electricity Company of States of Paraná)

VISIBILIDADE ENTRE SATÉLITES GPS E UM SATÉLITE ALVO

A possibilidade da determinação autônoma da posição e da atitude de um satélite artificial alvo é um componente chave do uso do GPS no espaço. As características do sistema GPS satisfazem o estudo do movimento de um satélite artificial, tanto no caso da estabilização por rotação quanto no caso da estabilização em três eixos. A propagação das órbitas dos 24 satélites GPS e do satélite alvo, permite o conhecimento do posicionamento da constelação, a construção dos gráficos de visibilidade e o cálculo do fator PDOP para o caso da determinação da posição. Este trabalho apresenta um estudo da visibilidade entre um satélite alvo e os satélites da constelação GPS e o cálculo do fator PDOP, relativo à geometria de visibilidade. Abstract A key component for employing GPS on outer space is the possibility of an autonomous determination of position and attitude of a target artificial satellite. The GPS characteristics permit the study of the motion of an artificial satellite being it stabilized by rotation or in a three-axis stabilization procedure. The propagation of the orbits of the 24 GPS satellites along with the target satellite allows, by knowing the constelations position, the construction of visibility plots and the computation of the PDOP factor. This paper presents a study concerning the visibility among a target satellite and the GPS satellites, and the computation of the PDOP factor related to the geometric of that visibility

INTERPOLAÇÃO DE EFEMÉRIDES GPS

Neste trabalho é aplicado o procedimento de interpolação ao caso das efemérides GPS, que são normalmente disponibilizadas em formato de tabelas, em intervalos de 5 ou 15 minutos. Algumas aplicações GPS necessitam de dados de efemérides a intervalos menores do que isto. Diversos métodos de interpolação têm sido usados para gerar posições e velocidades dos satélites GPS nos pontos intermediários das tabelas. Os métodos de interpolação abordados serão o polinomial e trigonométrico, e serão aplicados sobre as efemérides rápidas IGS, com 24 horas de dados, em intervalos de 5 minutos, contendo a posição (coordenadas x, y e z) dos satélites GPS em dois sistemas de coordenadas: geocêntrico rotacional (ou terrestre) e geocêntrico inercial. Testes para determinar o número ótimo de termos nas interpolações foram conduzidos. Os dois tipos de funções utilizadas se mostraram adequadas, mas a interpolação através de funções trigonométricas mostrou-se o método mais adequado a ser aplicado nas efemérides GPS disponibilizadas pelo IGS no formato SP3. Nesse caso o melhor desempenho do interpolador se deu com 7 termos, com as efemérides-fonte no sistema inercial. O melhor resultado para interpolação polinomial aconteceu no caso da função apresentar entre 9 e 11 termos