Acurácia GPS: O que são PDOP, HDOP, GDOP, multicaminho e outros?

Provavelmente você já operou um GPS do tipo Garmin® ou ainda um GPS de maior precisão (topográfico, geodésico, RTK, etc).  Um receptor GPS de navegação bem projetado pode atingir uma precisão horizontal de 3 metros ou melhor e uma precisão vertical de 5 metros ou melhor em 95% do tempo de leitura.  Mas você sabe por que a leitura não é 100% precisa? Por causa das fontes de erro GPS:

As fontes de erro GPS (ou GNSS):

Na tela do aparelho provavelmente você tenha observado algumas leituras de variáveis como HDOP, TDOP, PDOP, etc. Se você não for um expert no funcionamento do sistema GPS você provavelmente se perguntou o que significam aquelas letrinhas e os números mostrados. 

Todas as variáveis que terminam com DOP significam que são diluições de precisão (DOP=Dilution of Precision). Na prática este erro é devido a posição dos satélites no céu. Quanto mais perto do horizonte eles estão, mais atmosfera e obstáculos os sinais enfrentam até chegar ao receptor. Além disso os satélites precisam estar relativamente espalhados no céu para haver uma melhor triangulação (tecnicamente trilateração) de sinal, principio fundamental dos sistemas GNSS.

A letra anterior ao “DOP” é que muda o significado da variável.

  • HDOP: Diluição da Precisão Horizontal
  • VDOP: Diluição da Precisão Vertical
  • PDOP: Diluição da Precisão de Posição (3D). Geralmente VDOP e HDOP foram substituidas pelo PDOP que já dá a precisão das duas anteriores na mesma variável.
  • TDOP: Diluição da Precisão Temporal
  • GDOP: Diluição da Precisão Geométrica. Basicamente a combinação de todos acima. GDOP=RaizQuadrada(PDOP^2 + TDOP^2)

Quando ao nível dos DOPs, a tabela a seguir mostra as faixas e níveis de precisão.

Nível DOP Qualidade Descrição
< 1 Ideal Nível de confiança mais alto; máxima precisão possível em todos os momentos.
1-2 Excelente Medições precisas
2-5 Bom Medições com precisão adequadas
5-10 Moderado Qualidade moderada. Correção recomendada
10-20 Fraco Nível de confiança baixo. Considere descartar dados
>20 Ruim Precisão muito baixa. Erros podem atingir 300 metros

Fonte: Wikipedia

Outras fontes de erros

Além destes erros de diluição de precisão, ainda temos outros tipos:

Refração atmosférica:

A troposfera e a ionosfera podem mudar a velocidade de propagação do sinal GPS. Devido às condições atmosféricas, poderá haver mais ou menos refração dos sinais do satélite à medida que atravessam o caminho até a superfície terrestre. Para corrigir isso, um GPS pode usar duas frequências separadas  para minimizar o erro de velocidade de propagação. Dependendo das condições, este tipo de erro GPS pode adicionar erros de até 5 metros.

Multicaminho ou Multicaminhamento

Uma possível fonte de erro nos cálculos de GPS é o efeito multipath ou multicaminho.  Este ocorre quando o sinal de satélite do GPS “bate” em estruturas próximas, como edifícios, árvores e montanhas.  Com isto, seu receptor GPS detecta o mesmo sinal duas vezes em diferentes intervalos. No entanto, esse erro é um pouco menos preocupante e pode causar erros da ordem de 1 metro posicional.

Efemérides

A precisão do relógio atômico de um satélite GPS é de um nanossegundo. Apesar de impressionante, a trilateração de sinais em diferentes órbitas e a correção dos decaimentos de órbita introduz erros de posicionamento no sistema. Desta forma, são fornecidos pelos operadores do sistema as famosas informação de efemérides que contém detalhes sobre a localização de um satélite específico e permite sua correção em softwares de pós-processamento.

SA (Selective Availability)

Até o ano 2000 os EUA mantinham ligado uma função que introduzia erros propositais ao sistema GPS civil. Apenas os militares americanos tinham acesso ao sinal sem erro, logicamente visando uma vantagem estratégica já que impediriam inimigos de usarem o próprio sistema contra os EUA. Desde 2000 porém isto foi desativado. Além disso,  o advento de outros sistemas GNSS tornou o SA inútil.

Desuso do DOP

Com a introdução dos navegadores e aparelhos que utilizam mais de uma constelação de satélites (GPS, Glonass, Beidou, Compass, Galileo), o GDOP ou qualquer uns dos DOPs está em desuso e não é mais tão importante como antes, visto que a compensação de erros pode se minimizada utilizando satélites de diferentes constelações ao mesmo tempo, levando a um DOP geralmente inferior a 4 na maioria dos locais do planeta (há muitas exceções ainda porém).

Agora, ao observar aquela variável na tela de seu GPS saberá do que se trata !

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