Definição

A tecnologia de orientação por satélite refere-se ao método de determinação da orientação ou atitude de uma plataforma (ou veículo) por meio do recebimento e processamento de sinais de sistemas GNSS, como GPS, GLONASS, Galileo e BeiDou. Essa técnica é baseada no princípio da interferometria de fase de portadora do satélite, que possibilita determinar a direção de um vetor geométrico formado entre dois pontos no espaço em um sistema de coordenadas definido.

Observação

Os “dois pontos no espaço” geralmente correspondem aos centros de fase física de duas antenas GNSS de medição. O sistema de coordenadas utilizado pode ser o sistema Terra-Centrada e Fixada na Terra (ECEF), sistemas locais horizontais, entre outros. O sistema de coordenadas horizontais é frequentemente usado, permitindo que o vetor base seja utilizado para calcular diretamente o azimute em relação ao norte verdadeiro e o ângulo de elevação em relação ao plano horizontal.

Comparação com Métodos Tradicionais de Orientação

Os métodos tradicionais de orientação possuem características e aplicações distintas. Contudo, a tecnologia de orientação por GNSS apresenta vantagens significativas em relação a esses métodos:

1. Alta Precisão: Permite atingir altos níveis de precisão na orientação de localizações-alvo, atendendo a diferentes cenários de aplicação.
2. Tempo Real: Fornece informações direcionais em tempo real, ideal para monitoramento e navegação instantâneos.
3. Resistência a Interferências: Utilizando efeitos de múltiplos caminhos, reduz o impacto de interferências de sinal, garantindo maior estabilidade e confiabilidade.
4. Baixo Custo: Equipamentos relativamente simples e econômicos tornam a tecnologia amplamente acessível.

Orientação GNSS de Dupla Antena

A tecnologia de orientação GNSS de dupla antena utiliza dois receptores GNSS para medição de posicionamento e atitude. Essa abordagem é amplamente empregada em veículos terrestres, navios e veículos aéreos não tripulados (UAVs), permitindo a determinação precisa de posição, direção e atitude (inclinação, rotação e guinada). Quando comparada a sistemas de antena única, a orientação de dupla antena oferece medições mais precisas e confiáveis.

Sistema de Orientação de Dupla Antena

A precisão da orientação depende da resolução do vetor base entre as antenas, e o processo de medição envolve quatro etapas principais:

1. Recepção de Sinal: As duas antenas GNSS captam sinais de múltiplos satélites GNSS.
2. Correção Diferencial: Técnicas diferenciais, como RTK, são aplicadas para corrigir os sinais recebidos, aumentando significativamente a precisão.
3. Cálculo do Vetor Base: Com base nas diferenças nos sinais recebidos pelas antenas, calcula-se a posição relativa entre as duas antenas, resultando no vetor base.
4. Solução de Atitude: O vetor base é correlacionado a um sistema de referência terrestre conhecido, determinando os ângulos de atitude da plataforma.

Como Melhorar a Precisão da Orientação

1. Utilizar Receptores e Antenas GNSS de Alta Qualidade: Dispositivos de alto desempenho minimizam o ruído e oferecem sinais mais estáveis e precisos.
2. Otimizar a Disposição das Antenas: O posicionamento adequado das antenas é crucial e deve ser ajustado conforme as condições do ambiente e a aplicação específica.
3. Integração Multibanda e Multissistema: Utilizar dados multibanda (L1, L2, L5) e integrar constelações como GPS, GLONASS, Galileo e BeiDou melhora a precisão ao corrigir atrasos ionosféricos e aumentar a disponibilidade de satélites.
4. Reduzir Efeitos de Multipercurso: Para minimizar sinais refletidos, é importante selecionar áreas abertas, evitar objetos reflexivos e utilizar equipamentos que mitiguem esses efeitos.
5. Integrar Tecnologias de Orientação Auxiliar: Combinar o GNSS com sistemas de navegação inercial (INS) ou estações terrestres melhora a robustez e a precisão da solução

Aplicações

A tecnologia de orientação por satélite possui aplicações em diversos campos:

1. Bússola GNSS: Fornece orientação precisa em tempo real, imune a interferências magnéticas e condições ambientais, com custo acessível e desempenho confiável, inclusive em regiões polares.
2. Alinhamento Rápido de INS: Oferece informações de azimute verdadeiro para INS, permitindo alinhamento inicial rápido e preciso, melhorando as capacidades de resposta do sistema.
3. Monitoramento de Deformação: A observação contínua de vetores espaciais permite detectar movimentos relativos em três dimensões, sendo usada para monitorar movimentos tectônicos, mudanças no nível de rios e mares, deformações estruturais e subsidências em plataformas de petróleo.
4. Determinação de Direção Combinada com INS: A integração com INS fornece informações de direção em tempo real para drones, veículos autônomos, navios e aeronaves.