On determining spectral parameters, tracking jitter, and GPS positioning improvement by scintillation mitigation

A method of determining spectral parameters p (slope of the phase PSD) and T (phase PSD at 1 Hz) and hence tracking error variance in a GPS receiver PLL from just amplitude and phase scintillation indices and an estimated value of the Fresnel frequency has been previously presented. Here this method is validated using 50 Hz GPS phase and amplitude data from high latitude receivers in northern Norway and Svalbard. This has been done both using (1) a Fresnel frequency estimated using the amplitude PSD (in order to check the accuracy of the method) and (2) a constant assumed value of Fresnel frequency for the data set, convenient for the situation when contemporaneous phase PSDs are not available. Both of the spectral parameters ( p, T ) calculated using this method are in quite good agreement with those obtained by direct measurements of the phase spectrum as are tracking jitter variances determined for GPS receiver PLLs using these values. For the Svalbard data set, a significant difference in the scintillation level observed on the paths from different satellites received simultaneously was noted. Then, it is shown that the accuracy of relative GPS positioning can be improved by use of the tracking jitter variance in weighting the measurements from each satellite used in the positioning estimation. This has significant advantages for scintillation mitigation, particularly since the method can be accomplished utilizing only time domain measurements thus obviating the need for the phase PSDs in order to extract the spectral parameters required for tracking jitter determination

Integração de redes GNSS: uma proposta metodológica de densificação da rede SIRGAS na América do Sul

A característica continental do Brasil implica na necessidade de constantes desafios científicos em pesquisas espaciais e tecnológicas, que visam contribuir ao engajamento de centros de pesquisas, fornecendo instrumentos às atividades espaciais no país e no mundo, ampliando as perspectivas de aplicação de técnicas geodésicas como o GPS (Global Positioning System). Neste contexto, destaca-se a contribuição ao IGS (International GNSS Service) dos centros de locais de análise SIRGAS (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas) e o IGS-RNAACSIR (IGS Regional Network Associate Analysis Centre for SIRGAS), que disponibilizam soluções semanais no formato SINEX (Software INdependent EXchange Format), referenciadas ao ITRS (International Terrestrial Reference System), que posteriormente são integradas no contexto de uma solução regional pelo DGFI (Deutsches Geodätiches Forschungsinstitut), denominada IGS-RNAACSIR. Nesta perspectiva, este projeto apresenta uma metodologia de integração de redes GNSS locais no contexto de uma solução regional para o Brasil, com base em dados gerados pelas redes ativas RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo), GNSS SP (Rede GPS Ativa do Oeste do Estado de São Paulo, e em soluções SIRGAS no formato SINEX, utilizando o princípio da combinação das equações normais pelo MMQ (Método dos Mínimos Quadrados), contribuindo com a manutenção e densificação da rede SIRGAS na América Latina

Análise da acurácia dos métodos cinemáticos de posicionamento GPS em aplicações costeiras

O NAVSTAR GPS vem sendo aplicado nas mais diversas áreas entre elas encontram-se o ambiente costeiro. Os levantamentos geodésicos podem ser utilizados para estudar as variações posicionais que ocorrem em sistemas costeiros dinâmicos. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a acurácia dos métodos cinemáticos de posicionamento GPS em um esporão arenoso localizado na Ilha do Mel, município de Paranaguá, Estado do Paraná, Brasil. Os testes foram realizados com os seguintes métodos de posicionamento geodésico: Absoluto Cinemático (MAC), Relativo Cinemático (MRC) e Diferencial (RTK e DGPS). Uma estação móvel composta por dois receptores GPS foi construída para efetuar simultaneamente a captação de dados e assim analisar os métodos propostos em um único levantamento geodésico. Os resultados mais satisfatórios foram oriundos da solução RTK, apresentando os menores valores para o Erro Médio Quadrático (EMQ), 0,003 m, 0,007 m e 0,149 m nas componentes Norte (N), Este (E) e Altura Geométrica h, respectivamente. Por fim, recomendações da aplicabilidade dos métodos estudados para a área costeira são apresentadas

Tackling ionospheric scintillation threat to GNSS in Latin America

Scintillations are rapid fluctuations in the phase and amplitude of transionospheric radio signals which are caused by small-scale plasma density irregularities in the ionosphere. In the case of the Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers, scintillation can cause cycle slips, degrade the positioning accuracy and, when severe enough, can even lead to a complete loss of signal lock. Thus, the required levels of availability, accuracy, integrity and reliability for the GNSS applications may not be met during scintillation occurrence; this poses a major threat to a large number of modern-day GNSS-based applications. The whole of Latin America, Brazil in particular, is located in one of the regions most affected by scintillations. These effects will be exacerbated during solar maxima, the next predicted for 2013. This paper presents initial results from a research work aimed to tackle ionospheric scintillation effects for GNSS users in Latin America. This research is a part of the CIGALA (Concept for Ionospheric Scintillation Mitigation for Professional GNSS in Latin America) project, co-funded by the EC Seventh Framework Program and supervised by the GNSS Supervisory Authority (GSA), which aims to develop and test ionospheric scintillation countermeasures to be implemented in multi-frequency, multi-constellation GNSS receivers

O estabelecimento de padrões de referência altimétrica utilizando o nivelamento geométrico para a definição de alvos altos e inacessíveis

As estruturas geodésicas altimétricas são fundamentais para os projetos de Engenharia. Neste contexto, pode-se utilizar a tecnologia do nível digital para a determinação de pontos de referência altimétrica através do método do nivelamento geométrico. Outra solução é a utilização da tecnologia da estação total para a determinação de altitudes em pontos situados em locais altos e inacessíveis nas estruturas arquitetônicas, como por exemplo, alvos em estrutura de edificação situados em torres de igrejas e para a realização de uma estrutura geodésica através do método de nivelamento trigonométrico. As estruturas geodésicas altimétricas, implantadas e determinadas pelo método do nivelamento geométrico, materializam, neste trabalho, pontos para o estabelecimento de padrões de referência altimétrica e para a determinação altimétrica de alvos altos e inacessíveis. As estruturas geodésicas foram implantadas e determinadas, no Sítio Histórico de Olinda, empregando-se nível digital de alta precisão e mira de ínvar com código de barras. Este trabalho tem como objetivo definir padrões de referência altimétrica utilizando o método de nivelamento geométrico, resultando na implantação e análise da qualidade de estruturas geodésicas altimétricas

The “Historical Materials BAG”: A New Facilitated Access to Synchrotron X-ray Diffraction Analyses for Cultural Heritage Materials at the European Synchrotron Radiation Facility

The European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) has recently commissioned the new Extremely Brilliant Source (EBS). The gain in brightness as well as the continuous development of beamline instruments boosts the beamline performances, in particular in terms of accelerated data acquisition. This has motivated the development of new access modes as an alternative to standard proposals for access to beamtime, in particular via the “block allocation group” (BAG) mode. Here, we present the recently implemented “historical materials BAG”: a community proposal giving to 10 European institutes the opportunity for guaranteed beamtime at two X-ray powder diffraction (XRPD) beamlines—ID13, for 2D high lateral resolution XRPD mapping, and ID22 for high angular resolution XRPD bulk analyses—with a particular focus on applications to cultural heritage. The capabilities offered by these instruments, the specific hardware and software developments to facilitate and speed-up data acquisition and data processing are detailed, and the first results from this new access are illustrated with recent applications to pigments, paintings, ceramics and wood

Planejamento de redes geodésicas resistentes a múltiplos outliers

Ao se planejar o levantamento de uma rede geodésica, deseja-se que as observações a serem realizadas e as coordenadas dos pontos a serem estimadas atendam critérios de precisão e confiabilidade pré-estabelecidos de acordo com os objetivos do projeto. Na etapa de pré-análise, antes mesmo da coleta das observações, é possível estimar a precisão e confiabilidade da rede, estipulando uma geometria/configuração para a mesma e a precisão esperada para as observações. O objetivo deste artigo é apresentar o planejamento de uma rede geodésica que atenda critérios de precisão e confiabilidade, considerando a possível existência de dois ou mais erros não detectados nas observações, bem como a influência (simultânea) destes erros sobre os parâmetros (coordenadas ajustadas dos vértices). Além da revisão teórica, experimentos foram realizados em uma rede GNSS, onde foram estipulados critérios de precisão e confiabilidade considerando a existência de até duas observações contaminadas por erros (outliers), de maneira simultânea. O planejamento da rede foi feito por meio do método da tentativa e erro. Depois do processamento dos dados e do ajustamento da rede, se verificou que os critérios de precisão e confiabilidade que foram estipulados na etapa de pré-análise foram devidamente obtidos

Determinação dos coeficientes dos harmônicos esféricos para o cálculo dos parâmetros pcv e pco utilizando dados de programas comerciais de calibração

Erros provenientes do centro de fase da antena, conhecidos como PCV - Phase Center Variations - são considerados agentes limitadores da acurácia do posicionamento relativo GNSS e do Posicionamento por Ponto Preciso (PPP). As PCVs dependem da direção do sinal do satélite e podem ser modeladas por parâmetros determinados por calibração de antenas em que são utilizados programas específicos, como por exemplo Wasoft/Kalib. Alguns autores afirmam que os programas aplicam funções harmônicas esféricas para a modelagem dos parâmetros PCV, mas não informam quais coeficientes são adotados para que a modelagem seja alcançada. Nesta pesquisa, são utilizados os parâmetros PCV de calibração determinados pelo programa comercial WaSoft/Kalib para a antena LEIAX 1202GG. O objetivo principal é calcular os coeficientes a nm e b nm da expansão em funções harmônicas esféricas. Os coeficientes são utilizados para determinar novos parâmetros PCV e PCO que são comparados aos parâmetros obtidos pelo programa comercial Wasoft/Kalib. Os novos parâmetros e os parâmetros calibrados são utilizados para determinar as coordenadas geodésicas de dois pontos com o objetivo de serem comparadas. Foram realizados testes para duas linhas de base diferentes e os resultados confirmam diferenças submilimétricas para as PCVs e milimétricas para a componente vertical do vetor PCO