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SISTEMAS REFERENCIAIS E PROCESSOS ASSOCIADOS À INTEGRAÇÃO GPS/INS

2005; UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ; Volume: 6; Issue: 2 Linguagem: Português

10.5380/bcg.v6i2.1405

1982-2170

Sandro Reginato Soares de Lima,

3D Modeling in Geospatial Applications

Levantamentos geodesicos cinematicos utilizam o Sistema de Posicionamento Global (GPS) como metodo de posicionamento de alta precisao, por meio de GPS Diferencial (DGPS) ou Cinematico em Tempo Real (RTK), aproveitando-se da disponibilidade global do sistema e da estabilidade nos resultados durante longos periodos (horas) de levantamento. Porem, os sinais dos satelites sofrem influencias do meio de propagacao (atmosfera) e podem ser atenuados ou obstruidos por construcoes ou areas de floresta. Um Sistema de Navegacao (INS) utiliza instrumentos baseados em sensores inerciais (acelerometros e giroscopios) para determinar o posicionamento e a orientacao espacial (atitude). O INS faz medicoes que levam em conta a dinâmica (forcas e aceleracoes) do veiculo que contem a plataforma, nao dependendo de sinais externos e, por isso, e chamado sistema auto-contido. Este sistema apresenta bom desempenho em pequenos periodos de tempo (segundos), mas acumula erros de um modo ilimitado ao longo do levantamento e, por isso, necessita de procedimentos especiais para eliminar ou reduzir tais erros. Desta forma, uma solucao combinada entre GPS e INS permite contornar deficiencias e aumentar a produtividade dos levantamentos geodesicos, sendo que os algoritmos mais comuns para a integracao GPS/INS sao baseados no modelo do filtro de Kalman. A combinacao GPS/INS se apresenta como solucao para problemas fundamentais em gravimetria inercial, fotogrametria e sensoriamento remoto, utilizando-se varios tipos de instrumentos GPS e plataformas INS (analitica e estabilizada), com graus tecnologicos diferentes. A qualidade das observacoes deve ser o fator principal de escolha da arquitetura para trabalhos geodesicos, porem, isso nao exclui o uso de instrumentos considerados de baixo custo (de uso comercial). Por isso, realizou-se um estudo amplo dos sistemas, referenciais e processos envolvidos no problema de integracao GPS/INS, atraves da apresentacao sistematica de modelos, classificacao das arquiteturas, tipos de plataformas disponiveis, questoes de simulacao e tendencias de aplicacao. A conclusao foi que os beneficios obtidos com a metodologia de integracao GPS/INS justificam a pesquisa e o investimento na area de levantamentos geodesicos. Referentials Systems and Associated Process Aiming at GPS/INS Integration Abstract Kinematic geodesic surveyings make use of the Global Positioning System (GPS) as a method of positioning of high precision, by means of Diferencial GPS (DGPS) or Real-Time Kinematic (RTK), taking advantage of the global availability of the system and of the stability of the results during long periods (hours) of operation. However, the signs of the satellites suffer of propagation medium (atmosphere) influences and can be attenuated or obstructed by constructions or forest. A Inertial Navigation System (INS) uses instruments based on inertial sensors (accelerometers and gyroscopes) to determine the positioning and the space orientation (attitude). INS makes mensurations that take into account the dynamics (forces and accelerations) of the vehicle that contains the platform, not depending on external signs. Therefore, it is called a self-contained system. It presents good results in small periods of time (seconds), but accumulates errors in a limitless way along the surveying. So, it needs special procedures to eliminate or to reduce such errors. A combined solution between GPS and INS allows to outline deficiencies and to increase the productivity in the geodesic surveying. So the most common algorithms for the integration GPS/INS are based in the Kalman filter. The combination GPS/INS comes as solution for fundamental problems in inertial gravimetry, photogrammetry and remote sensing, being used several types of GPS instruments and INS platforms (analytic and stabilized) with different technological degrees. The quality of the observations should be the main factor for choosing the architecture for geodesic works, but it doesn't exclude the use of low cost instruments (of commercial use). Therefore, a wide study of the systems, references and processes involved in the GPS/INS integration problem, through the systematic presentation of models, classification of the architectures, types of available platforms, simulation subjects, and application tendencies were carried out. The conclusion was that the benefits one can obtain with the GPS/INS integration methodology justify the research and investment in the area of geodesic surveying.