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Qual a diferença entre RTK, PPK e GNSS?

Parte fundamental do funcionamento de um drone de mapeamento é feita utilizando seu posicionamento referenciado. Entender a utilização de um método GNSS (Global Navigation Satellite System) acaba sendo de extrema importância para sua aplicabilidade.


Com o aumento do interesse neste tema, dúvidas sobre do que se trata as nomenclaturas RTK (Real Time Kinematic) e PPK (Post Processed Kinematic) e o que são estes dois tipos de posicionamentos derivados do GNSS, surgem com certa frequência.


Vamos demonstrar neste artigo as diferenças entre esses dois modelos de posicionamento, com o intuito de sanar dúvidas sobre as diferenças entre eles.


Inicialmente, é necessário explicar o que é o GNSS, antes mesmo de especificar seus subtipos.


GNSS (Global Navigation Satellite System):


Conhecido como Sistema Global de Navegação por Satélite, este sistema é utilizado para estabelecer coordenadas geográficas, através de uma constelação de satélites que possibilitam determinar posicionamentos de pontos específicos em qualquer parte do mundo, até mesmo sob condições climáticas diversas.


Qual a denominação correta? GPS ou GNSS?



É muito comum tratar tais termos como sinônimos, apesar de haver distinção entre ambos.


O termo GNSS possui um significado amplo para Sistemas de Navegação por Satélite e seu objetivo é fornecer posicionamento geo-espacial com uma cobertura global. Seu sistema é definido por constelações de satélites que permitem determinar o posicionamento e a localização de qualquer objeto no globo terrestre.


No caso do GPS, Sistema de Posicionamento Global, ele é uma espécie derivada do GNSS, este, por vez, é o gênero de todos os outros termos. O GPS é apenas um entre os vários sistemas de posicionamento que se popularizou e que possuem como finalidade fornecer a um aparelho receptor móvel a sua posição. Dentre estes sistemas, como o do GPS, existem outros, como: GLONASS, Galileo, Beidou e SBAS.


Como funciona?


Para que o Sistema Global de Navegação por Satélite atue normalmente, é necessário dispor de um receptor e pelo menos quatro satélites para determinar as suas variáveis X, Y, Z e tempo.


O receptor é aquele que determina o sinal captado por satélites e define o posicionamento em qualquer parte do globo, seja por terra, mar ou ar.


Encontradas as coordenadas destes satélites, é possível calcular as coordenadas da antena do receptor no mesmo sistema de referência dos satélites. A precisão da coordenada calculada é definida de acordo com a técnica de posicionamento utilizada durante a coleta de dados.

Verificaremos então as diferenças entre RTK e PPK para melhor compreensão destes dois dispositivos.


RTK (Real Time Kinematic):


Sua tradução literal é Cinemático em Tempo Real. Este método utiliza uma técnica de posicionamento relativo GNSS que consiste no emprego de dois receptores que coletam dados simultaneamente, e que, por meio de correções, são capazes de fornecer posições em tempo real.


A estação base, como é nomeado um desses receptores, fica fixada ao solo em um ponto de coordenadas previamente estabelecido, ou pelo tempo necessário para que sua posição seja determinada com alta acurácia.


Já o outro receptor GNSS/RTK será transportado a bordo do drone, que é chamado de rover ou estação móvel. Este executa a missão de mapeamento coletando dados de satélites, através da comunicação de uma antena de rádio frequência definida com a base, para realizar a correção de forma mais precisa e fornecer as posições em tempo real com acurácia centimétrica.


Apesar dos dados do satélite serem propensos a erros devido a atrasos troposféricos, o método RTK é capaz de disponibilizar uma precisão máxima de cerca de 01 metro. Por isso, a comunicação feita entre a base e o rover é fundamental para o método RTK, pois torna tal método muito eficiente em aplicações que demandam uma alta acurácia e produtividade, possibilitando uma correção do erro do sinal do satélite, que será reduzida a uma precisão de centímetros.


Contudo, é importante ressaltar que, a qualidade desses resultados sempre estarão atreladas a comunicação realizada entre os receptores da base e do rover. O RTK necessita de quatro linhas de comunicação que sejam constantes para corrigir os dados de localização dos satélites:




  • A linha entre o satélites e o drone;

  • A linha entre satélites e a estação base GNSS;

  • A linha entre a estação base GNSS e a estação base do drone;

  • A linha entre a estação base do drone e o drone.


Qualquer erro de posicionamento será proporcional à distância entre os dois receptores, portanto, a presença de obstáculos entre essas linhas de comunicação podem dificultar o alcance de sua precisão ou, ainda, impedir a determinação da posição neste método.

Por depender destes 4 fatores, os drones na Nuvem UAV utilizam a técnica PPK ao invés do RTK.


PPK (Past Processed Kinematic):


Traduzido para o português como Cinemático Pós-processado, é um método de posicionamento baseado na aplicação de dois receptores que coletam dados de maneira simultânea. A grande diferença no método GNSS/PPK é que os dados a serem coletados em campo ficam armazenados e serão processados posteriormente em escritório após o voo, ou seja, a posição capturada não é reproduzida em tempo real como é feita pelo RTK, uma vez que não possui uma antena de rádio frequência.


Apesar do PPK necessitar de um pós-processamento, ele não apresenta a limitação de comunicação entre os receptores como no RTK, apenas a telemetria entre o drone e a sua estação base já são suficientes. Outra vantagem apontada é o seu custo-benefício em relação ao outro método. Por não utilizar os mesmos equipamentos responsáveis pelo cálculo e aplicação de correções nas coordenadas, o método se torna mais barato que o RTK.


Os dados de processamento coletados possuem alta precisão e ficam acessíveis no final da operação, para o pós-processamento nos resultados de pesquisa do mapeamento. O PPK apenas requer duas linhas de comunicação constantes para correção de dados de localização dos satélites, sendo estes:





  • A linha entre satélites e a estação base GNSS;

  • A linha entre satélites e drones.


Justamente por não necessitar de outras linhas de comunicação, é que este método apresenta uma correção de dados mais confiável e uma configuração muito mais fácil.



Conclusão


Sem dúvidas, o RTK é apresentado como uma grande evolução para as tecnologias de posicionamento, porém sua necessidade de comunicação entre a base e o rover são limitadoras para as aplicações em plataformas móveis, como é no caso dos drones.


Para a topografia convencional, é comum que o usuário aguarde um tempo com o rover na posição de interesse, até que os satélites estejam fixados e a posição possa ser estabelecida com a acurácia desejada.


A mesma situação não ocorre no caso dos drones, pois a captura de imagens é realizada em movimento, não sendo viável aguardar um determinado tempo em cada tomada de foto e sendo frequente a falha de comunicação entre os receptores da base e o rover devido à movimentação e condiçöes normais de operação do dia-a-dia.


Como em média as missões podem passar de uma hora, existe a alta probabilidade de ocorrer uma falha de comunicação neste intervalo de tempo, o que torna inviável a aplicação de uma correção RTK.


Por isso, quase nenhum drone é comercializado apenas com a tecnologia RTK e sim RTK/PPK, sendo na prática utilizado muitas vezes apenas o resultado do


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