Precisão de satélites nos Nuvis 37xx e 34xx

[joelsobrinho]

"Texto do IBGE"
RBMC - Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS

RBMC-IP

É um serviço para posicionamento em tempo-real a partir da RBMC, para usuários que fazem uso da técnica RTK (relativo cinemático em tempo real) ou DGPS (GPS diferencial) nos seus levantamentos. Os dados são disponibilizados via protocolo Internet conhecido por Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP), em formato RTCM. O NTRIP foi projetado para disseminar correção de dados diferencial ou outros tipos de dados GNSS para usuários, móveis ou estacionários, pela Internet, permitindo conexões simultâneas de computadores PCs, Laptops e PDAs que possuem acesso a Internet sem fio, como, por exemplo, GPRS ou modem 3G.

A transmissão dos dados é realizada da seguinte forma: um receptor GNSS envia continuamente mensagens RTCM até um servidor "caster" localizado no IBGE. Um usuário, com um aplicativo "cliente", tais como GNSS Internet Radio ou BNC (BKG NTRIP Client) e com uma conexão Internet, se conecta ao servidor do IBGE e escolhe a(s) estação(ões) da RBMC-IP cujos dados ou correções diferenciais deseja receber. As correções são recebidas pelo GPS do usuário (rover) através de uma porta serial padrão e desta forma obtêm-se as posições corrigidas. Atualmente, o servidor "caster "do IBGE recebe dados de 28 estações localizadas nas principais capitais dos estados brasileiros, sendo elas:

Belém (BELE), Belo Horizonte (MGBH), Boa Vista (BOAV), Brasília (BRAZ), Campo Grande (MSCG), Cuiabá (CUIB), Curitiba (UFPR), Fortaleza (CEEU), Macapá (MAPA), Manaus (NAUS), Maringá (PRMA), Natal (RNNA), Recife (RECF), Rio Branco (RIOB), Porto Alegre (POAL), Porto Velho (POVE), Presidente Prudente (PPTE), Salvador (SAVO), São Luis (SALU), Santa Maria (SMAR), São Paulo (POLI), Rio de Janeiro (ONRJ e RIOD), Palmas (TOPL), Vitória (CEFE), Imbituba (IMBT), Campos de Goytacazes (RJCG) e São Carlos (EESC).

Este servidor pode ser acessado pelo endereço IP 186.228.51.52 e opera na porta 2101. A porta 2101 é reservada para a transmissão das correções diferenciais obtidas pelo NTRIP client. Acessando em qualquer navegador de Internet [Link externo oculto para visitantes], é possível visualizar as informações sobre as estações.

O acesso ao servidor do IBGE é gratuito, entretanto o usuário precisa preencher o cadastro e se registrar como usuário do serviço. A solicitação será avaliada e uma identificação e senha de acesso serão enviados por e-mail. Algumas restrições de acesso se fazem necessárias visando evitar congestionamento de tráfego neste servidor, sendo elas:

Será permitido somente o acesso a três estações por usuário;
A identificação e senha de acesso serão válidos por um período máximo de três meses;
Serão permitidos no máximo 50 acessos simultâneos ao serviço.

Os programas "cliente" que devem ser instalados no computador ou PDA do usuário podem ser encontrados nas plataformas Windows, Linux e Windows CE no seguinte endereço: [Link externo oculto para visitantes]; na opção "Project Selection" selecione NTRIP e clique em "GO".

O microcomputador do usuário não poderá estar dentro de uma rede de Firewalls ou Proxy pois o serviço RBMC-IP não irá funcionar. Existem vários receptores GNSS comerciais que possuem integrada a opção de acesso à Internet mediante o protocolo NTRIP. Maiores informações podem ser encontradas com os representantes de equipamentos.

Maiores informações sobre NTRIP podem ser encontradas em: [Link externo oculto para visitantes]

[Angelone]

A partir da questão inicial da precisão dos gps, das contribuições de amigos no tópico e das nossas leituras, fica bem claro o quanto as medições autônomas, individuais, podem ser imprecisas. Isso porque os dados enviados pelos satélites atraves banda L1 ( para uso irrestrito em gps de navegação) são brutos, não processados, e sofrem uma gama grande de influencia e distorções, como distúrbios da ionosfera, troposfera, erros na orbita de satélites, estado de “saúde”dos mesmos, timing, entre outros. No caso do Brasil, ainda temos distorções maiores (atrasos) dos sinas dos satélites devido à densa camada da ionosfera tropical. Por todos esses fatores que os valores das mediçoes mudam dependendo do dia e do conjunto das condições locais, o que torna “obrigatório” mecanismos de correção. Os tradicionais mais práticos, e muito usados na aviação e navegação marítima, são o DGPS (Diferencial GPS) e o SBAS, ambos com estaçoes em terra e centrais de processamento e correção, com o primeiro transmitindo diretamente para usuários com receptores de ondas longas e o segundo a partir de satélites geoestacionários na faixa de frequencia dos receptores gps (portadora L1). Esses sistemas são aplicados principalmente para medições dinâmicas, por isso adequados a precisao de navegação em geral, terra, ar e mar.

Mediçoes estáticas (principalmente) com precisão na casa de milímetros e centímetros para equipamentos profissionais, se consegue em etapas de pós-processamento dos dados coletados. O pós-processamento é feito em estações centralizadas especificas que computam dados enviados por estações terrestres precisamente localizadas e corrigem essas distorções triangulando também a posição feita em relação às estações geodésicas mais próximas, em data e horário especifico. Alguns aparelhos de gps geodésicos sofisticados, como o do mhfernades citado em post anterior, fazem a correção em tempo real pois utilizam o sistema RTK (relativo cinemático em tempo real) que faz comunicaçao de radio com a base (via radio) e/ou central (via conexão internet em tempo real).

Tudo isso para introduzir meu comentário sobre o texto do IBGE postado pelo Joel. Realmente ele se refere a pós-processamento ou processamento em tempo real, mass.. não serve para os nossos humildes equipamentos e medições, é um sistema concebido para “..usuários que fazem uso da técnica RTK (relativo cinemático em tempo real) ou DGPS (GPS diferencial) nos seus levantamentos”, como eu já havia comentado em um post anterior (30 janeiro), ou seja, entendo que não temos como utilizar esse sistema, apesar de não ter experimentado. Se alguém quiser, fique a vontade, de repente se pode inserir dados menos complexos no sistema..

Por outro lado, temos a importante dica do artigo indicado pelo Julio que tem o titulo de "Posicionamento por Ponto Preciso" [Link externo oculto para visitantes] que poderá ser muito util para os nossos propósitos, pois além de clarear alguns conceitos, indica ferramentas on line para processamento dos dados das medições coletadas (quem vai testar?). Com o pós-processamento poderemos ter uma ideia melhor do nível de precisão, apesar de sabermos que os valores podem mudar, considerando nível de sofisticação baixo dos nossos gps pessoais. As medições precisas que o Mhfernades fez comparando o seu gps geodésico com o portátil Gmap 62stc, mostram bem isso, diferenças de até vários metros para um mesmo aparelho. Qual a utilidade então para o nosso propósito se temos esse grau de incerteza? Entendo que, entretanto, poderá ser bastante útil, pois se fizermos medições de dois nuvis 3790 (firmware original e com o do 3490) em um mesmo local, lado a lado e pós-processarmos, poderemos saber o desvio do nível de precisão entre os dois aparelhos/firmwares e, marginalmente, o nível de precisão relativo do 3790 em relaçao a algum outro modelo, por exemplo um Etrex 30 q tenho disponível.

[joelsobrinho]

Pessoal, se aparecer uma resposnta em duplicata, me perdoem, pois eu escrevi e ela sumiu!!!!!!
Angele,
Excelente comentário. Resumiu tudo o que fizemos neste tempo todo. Boa sintese.
Joel

[joelsobrinho]

Comparando Googlo x Etrex 20 hoje a tarde: diferença 1.2m mesma referencia anterior e nova leitura do GPS.

[joelsobrinho]

Pessoal:
Novidade curiosa. Terça de carnaval a noite fui brincar com o GPS num ponto onde sempre uso como referencia em casa, Sertãozinho - SP.
Consegui pegar tres satelites WAAS!!
Vide a imagem abaixo:
Satélite 30,31 e 32.

[Angelone]

Pessoal:
Novidade curiosa. Terça de carnaval a noite fui brincar com o GPS num ponto onde sempre uso como referencia em casa, Sertãozinho - SP.
Consegui pegar tres satelites WAAS!! Vide a imagem...Satélite 30,31 e 32.

Joel, bom que voce conseguiu sintonizar 1 satélite SBAS! A maioria nem sabe o que é isso e outros nunca conseguiram porque ou nao deixaram a opçao WAAS/EGNOS habilitada ou aceitaram passivamente o que é divulgado amplamente, isto é, que o sistema SBAS nao funciona no Brasil. No seu caso talvez voce nao tenha conseguido antes porque a sintonia desses satélites tem a ver com o horário em que fazemos as medições, pois suas posições variam durante o dia e podemos nao localiza-los em regiões e horários específicos.
Em relaçao as suas mediçoes permita-me observar que voce sintonizou apenas UM satélite do tipo SBAS (de numero 34) e o sinal estava muito fraco já que a barra nem aparecia, mas mesmo assim, aparentemente, estaria havendo correções diferenciais (de orbita, iono e troposfera, etc..) de 3 satélites, os de numero 30, 31 e 32, indicados pela letra D nas suas barras de sintonia. Nos Etrex novos da série 10, 20 e 30 temos a possibilidade de sintonia da constelaçao russa Glonass, que no caso da sua imagem aparecem com barras de cor cinza. Os satélites da constelaçao Navstar de gps americanos que são sintonizados pelos gps de navegaçao na banda L1 (12 satélites) sao os que aparecem com a barra azul na sua imagem e são numerados de 1 a 32. No caso dos gps que sintonizam a constelaçao Glonass, como os nossos, a numeraçao PRN (Pseudo Random Number) de satélites deve ficar entre os numeros 65 a 96. Os satélites geo estácionarios SBAS (WAAS/EGONS/QZSS, etc..) aparecem no gps entre os slot numbers 33 a 64 , na mesma cor dos Navstar americanos, e obedecem o padrão de identificaçao NMEA, diferente da numeraçao ID do sistema de satélites SBAS (satellite-based augmentation system) q vai do PRN 120 ao 158 e, basicamente, segue a seguinte ordem (lista não completa):

- PRN 122, 125, 133, 134, 135, 138 sao do sistema de satélites americanos da rede SBAS / WAAS (Wide Area Augmentation System)
- PRN 120, 121, 124, 126, 131 sao da rede européia de satélites SBAS EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service)
- PRN 129, 137 - rede japonesa de satélites SBAS MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System)
- PRN 193- 197 - rede japonesa regional de satélites QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) - cobre Japão, Austrália e alguns países da Oceania

A norma NMEA converte o numero PRN do satélite para o seu numero ID, exatamente o que aparece nas telas dos gps que podem sintoniza-los. A regra é simples: basta SOMAR 87 ao numero ID do satélite que aparece na tela do gps (ou diminuir 87 do numero PRN), desde que no intervalo de 33 a 64. Assim, no caso da imagem do Joel, o satélite sintonizado de numero 34 equivale ao PRN 121, ou seja, um satélite da rede européia EGNOS. Para sabermos efetivamente se esses satélites estão propiciando melhora na precisão da mediçao temos que observar duas regras: a primeira que, segundo o site da Garmin [Link externo oculto para visitantes], a precisão deve ficar abaixo de 3 metros. A segunda, um breve comparativo com e sem WAAS para ver se há melhora na precisão, por exemplo, sem WAAS fica nos 10 metros e com nos 6 metros, mas creio que somente para casos de mediçoes em movimento. Em outras palavras, no caso do Joel o WAAS nao estaria melhorando em nada a precisao, primeiro porque a precisão nao estava abaixo de 3 metros, segundo porque ele estava parado e, terceiro, porque nem aparece a barra do satélite 34, ou seja, a sintonia estava muiito baixa.
Por fim, sabemos que algumas versões de 3790 conseguem sintonizar, esporadicamente, satélites do sistema SBAS, como na imagem abaixo, mas por seu numero ID PRN típico. No caso na imagem do 3790 aparece um satélite SBAS de numero 193, mas nao dá para ter certeza que a precisao esta sendo melhorada. Em outra imagem, do meu Etrex 30, ai sim nota-se diferença: sintonia full de um satélite SBAS e precisao de 2 metros, que só consigo com SBAS/WAAS habilitado.

[joelsobrinho]

Angelone,
Parabens pelo post.
Excelente.

Eu nunca consegui uma leitura "full" dos satélites. Sempre ficam com meia ou um terço da barra.
Ja tive varias vezes indicação de 3 metros, pode ser que eu tenha sintonizado os satélites, mas não estava atento a situação, não soube o que tinha acontecido.
Ontem observei outro fato curioso. Algumas vezes ao sintonizar o satélite ele fica com uma barra branca por dentro. Já aconteceu com vc? Sabe o que é?
Vou ficar atento ao 3790T e verificar se consigo a sintonia SABS.

[Angelone]

..Eu nunca consegui uma leitura "full" dos satélites. Sempre ficam com meia ou um terço da barra.
Ja tive varias vezes indicação de 3 metros, pode ser que eu tenha sintonizado os satélites, mas não estava atento a situação, não soube o que tinha acontecido.
Ontem observei outro fato curioso. Algumas vezes ao sintonizar o satélite ele fica com uma barra branca por dentro. Já aconteceu com vc? Sabe o que é?
Vou ficar atento ao 3790T e verificar se consigo a sintonia SABS.

Olá Joel,
Realmente leitura full com as barras de satélite cheias é coisa rara para mim, acho que tem que ter uma série de condições favoráveis para isso, nao muito comuns, além do que deve ter a ver com o horário das medições e consequente posição dos satélites. Agora a precisão indicada de 3 metros é comum no Etrex 30 e 3790 original (em SP) e muito raro no nuvi 3790 modificado para 3490. A barra branca por dentro indica que o satélite não esta totalmente sincronizado com o gps, esta em fase de sintonia, é normal. Imagino que voce esteja falando do Etrex, mas no 3790 é comum acontecer isso, barras nao totalmente preenchidas no inicio da sintonia.

Hoje, finalmente, pude fazer um comparativo bem cuidadoso entre o meu 3790 modificado e o 3790 original do Tad. Fizemos várias medições: as estáticas sobre um marco geodésico do IBGE totalmente confiável e as dinâmicas, com filmagens das variações de precisão com o veiculo em movimento. Como já dito, as diferenças de precisão são sempre significativamente piores no 3790 modificado tanto parado quanto em movimento. Apesar dessa evidente desvantagem, mas que não tem quase efeito no uso prático, o Tad vai mudar o seu 3790 para o firmware do 3490 e eu, com certeza, vou manter também o firmware do 3490, bem melhor do que o original 3790. Por sinal, segundo o Tad e muitos outros usuários, o 3790 com firmware original trava frequentemente (ele usa o aparelho direto). O 3790 com o fw do 3490 e com o novo fw 7.60 nao trava nunca, mesmo o gps trabalhando em temperaturas muito altas junto ao painel e sob um sol escaldante a ponto de mal conseguir segurar o gps de tão quente que fica (efeito direto do sol sob o painel preto sem vidro fume ou ar condicionado).

Fiz medições também com meu Etrex 30 e Oregon 450. Como sabemos que as medições indicadas nao são precisas, exatamente devido a vários fatores como distorções da iono e troposfera, erros de orbita de satélites etc.., a ideia seria fazer um "pós-processamento" dos dados coletados para enfim podermos comparar a precisão dos gps entre si e com o marco geodésico. Antes do teste de hoje estava ciente de que era possível pós processar dados autônomos de apenas um aparelho gps, mas soube somente agora, pelas leituras que acabei de fazer, que os dados armazenados no gps, que já tem algum nível de processamento/correção, não servem. Para pós-processamento é necessário coletar dados brutos, sem qualquer processamento e em um formato específico chamado RINEX. Os gps Garmin nao dao saída para esse formato, por isso é necessário um notebook e um aplicativo que grave em tempo real os dados brutos do padrão Garmin e os converta em RINEX.

Em suma, essa seria a "tarefa" do momento, quem quiser colaborar será bem vindo. Precisamos descobrir se os nuvis 3790/3490 podem ser usados em tempo real por um aplicativo de computador e qual seria o aplicativo que dá saída raw Garmin (dados brutos) e/ou em RINEX. Obviamente o mesmo para os modelos Etrex 20/30, Oregons e outros. Vamos que vamos, uma hora a gente chega lá..
Sites de pós-processamento de dados autônomos, gratuitos: [Link externo oculto para visitantes] (sites de pós processamento ppp free, recomendado pelo autor do artigo do link indicado pelo Julio).

[joelsobrinho]

Angelone / Tad,
E os dados comparativos com o marco geodesico, vc registrou? Mesmo sem tratamento é util.
Abraços,
Joel

[jpgon]

Angelone, JoelSobrinho, TadFerreira,
Boa noite.

Este assunto está sendo debatido tambem em outros forums internacionais.

Voces estão pesquisando, e trabalhando usando o Garmin nüvi 3790, o mesmo 3790 convertido em nüvi 3490, e o Etrex 20 e 30.

já tiveram a curiosidade de usar um Garmin nüvi 3490 puro e ou nüvi 3590, para saber da precisão destes, e compará-la com as medições anteriores???

[Angelone]

Julio, as comparaçoes entre o 3790 convertido, o 3490 e o 3590 já foram feitas e mostram ótima precisão de todos esses modelos com o firmware original, portanto, o problema é com os que sofreram transformaçoes, inclusive tem um curioso caso de um 3490 puro, utilizando o firmware do 3790, que teve como resultado também perda considerável de precisão, ou seja, ambos os firmwares em distintos hardwares, no caso, provocam imprecisão, apesar se trabalharem de forma estável e ,sendo assim, utilizáveis sem maiores problemas.

O fato é que o chipset e processador dos 37xx e 34xx são diferentes, o que implica em distintos drivers, algoritimos (ou parte deles) e especificidades no tratamento dos dados de satélites como fixação e utilização de efemérides, característicos de cada modelo. Já sugeriram nesses fóruns um procedimento que renova a tabela de efemérides (tela satélites, pressionando Elevação e selecionando Predictad Eph e Cold Start e reboot) que melhora consideravelmente a precisão dos convertidos, mas depois de algumas horas tudo volta ao "normal" . Particularmente acredito que o problema esta relacionado também ao algorítimo de correção dos dados dos satélites que inclui uma constante que corrige erros no oscilador em função da temperatura do gps, que varia em função da temperatura externa e interna, relacionada também com o nível de dissipação dos componentes internos do gps. Como o 37xx e o 34xx tem chipsets e processadores diferentes eles tem diferentes níveis de dissipação de calor e, portanto, alteram de forma distinta o oscilador, que faz a sincronia de frequência com os satélites, resultando em distorções na medição. Considerando a hipótese de ambos os modelos terem o mesmo algorítimo de correção, o que mudaria seria a constante em função da temperatura.

Em suma: o problema da precisão parece ter a ver com a fixação e utilização das efemérides dos satélites e com a constante do algoritimo de correção em cada modelo, e a tarefa para solucionar essa questão nao tem sido nem será fácil. O que temos são tentativas para resolver a questão da fixação e utilização das efemérides com o firmware do 3490 instalado no 3790, o que poderá ajudar, mas não solucionar por completo a questão da precisao. A chave do problema parece ser o algoritimo ou sua constante. Descobrir onde fica o algoritimo, ou sua constante, no firmware é uma tarefa para feras em programação que conheçam bem os meandros da arquitetura dos softwares da Garmin, coisa que pouquíssimos mundo a fora apenas tateiam nos dias de hoje, pior ainda em relação ao problema da precisão.. Outros tem tentado, mudando partes do firmware e arquivos, meio as escuras (tentativa e erro), sem saber bem o porque, mas em uma dessas de repente o resultado pode ser positivo, vamos aguardar..

Por aqui nosso foco é um pouco diferente, conduzindo-nos por áreas do conhecimento que envolvem precisão comparativa, entre gps e com a posição real no terreno, o que pode ser muito util para mediçoes autônomas, com um só gps, e que podem resultar em valores muito mais precisos, principalmente se resolvermos a questão do pós-processamento.

Angelone / Tad,
E os dados comparativos com o marco geodesico, vc registrou? Mesmo sem tratamento é util.
Abraços,
Joel

Joel, registramos sim. O marco do IBGE é o SF 23 1006 (USP - Biomédicas) com coordenadas 23°33' 57,9008"S e 46 43' 55,6696"W (SAD 69) - Altitude Ortométrica: 790,7420m
- Mediçao com o meu 3790/3490: S23 33 58.0 e W46 43 56.0 (SAD69) - Elevaçao: 773m (muito ruim!! pelo menos no momento da mediçao, q é instantanea e nao por média como no Etrex)
- 3790 puro do TAD: S23 33 57.9 W46 43 56.0 (SAD69) - Elevaçao: 795m
- Etrex 30: S23 33 57.9 W46 43 55.9 - SAD69 - Elevaçao: 796m, (waypoint obtido de média automatica de várias mediçoes, recurso que os nuvis nao dispõem)

Joel, dê uma conferida com seus calculos para ver as diferenças em metros e centimentros horizontais, pode ser?
Nesse domingo devo dar uma pesquisa nos temas tratados no tópico anterior.
Abs

[Rodrigo1]

Olá pessoal,

Muito boa a discussão aqui!

No entanto, se quiserem ajudar, estamos tratando do assunto de enfraquecimento da recepção de sinal de satélites no 37XX transformado para 34XX no Noeman também:

[Link externo oculto para visitantes]

Sou o rfb lá. E o Rodrigo do nimraG.

[]'s

[tadferreira]

Olá Rodrigo,
Já estamos acompanhado por lá também. O Angelone irá preparar um explicativo bem completo após todos os testes que fizemos e que faremos.

[Rodrigo1]

Olá,

Blz!!

[]'s

[joelsobrinho]

Angelone,
Obrigado pelos dados.
Pude observar que existe uma diferença da ordem de 2 segundos entre os dados do SAD69 e do SIRGAS2000.
Para uma correção eh muito grande este valor. Mandei via email uma solicitção de ajuda para o IBGE e estou aguardando o retorno.
Para se ter uma ideia, com o SAD69, os GPSs tem uma diferença de 4 metros e do SIRGAS2000 eh de 64 metros!!!!
Ao colocar as coordenadas da estação no Google maps, não consegui localizá-la. Vc pode ajudar?
A de Ribeirão Preto, a indicação fica bem em cima do marco.
Aproveitando a msg, coletei uns dados do Etrex20 na rodovia Anhanguera: olha soh os satélites diferenciais e a indicação de exatidão de 2 metros. Este eh o melhor resultado que ja tive.