Efemérides: o que são, para o que servem e como baixar?

efemérides
Afinal de contas o que são efemérides, para o que as mesmas servem e onde baixar as mesmas. Você já se fez esta pergunta?

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Resumo do artigo


Calculando a posição dos diferentes satélites e suas órbitas

Efemérides transmitidas

Efemérides ultrarrápidas, previstas

Efemérides ultrarrápidas, combinadas

Efemérides rápidas

Efemérides finais

O que é o picosegundo Principais instituições que calculam e difundem os dados efêmeros

International GNSS Service (IGS)

Estações IGS pelo mundoDownload de dados IGSComo baixar as efemérides

Arquivos úteis adicionais fornecidos pelo site GNSS calendar

 

Calculando a posição dos diferentes satélites e suas órbitas



Para calcular-se a posição de um ponto na superfície da Terra é necessário saber as coordenadas dos satélites que o receptor está rastreando, sendo que em sua essência, as efemérides nada mais são do que:

Dados que informam as órbitas dos satélites e a precisão dos relógios dos mesmos.

Existem maneiras distintas de se obter tais informações, sendo que quanto maior for a precisão almejada para as coordenadas dos satélites, mais tempo é necessário esperar.

Veja na sequência as diferentes efemérides e suas características.

 

Efemérides transmitidas

Também conhecidas como efemérides radiodifundidas, consistem em um conjunto de 16 a 20 elementos que definem a trajetória elipsoidal de cada satélite.

Os mesmos as enviam no bloco 2 da mensagem de navegação, sendo que as efemérides transmitidas são capazes de determinar a posição do satélite que as envia.

Além disso, na mensagem de navegação também são adicionadas informações a respeito:

  • Do estado de conservação do satélite;
  • Da sincronização de tempo;
  • De retardos atmosféricos.
Também é fornecido o almanaque, que possibilita posicionar toda a constelação, mesmo que o receptor consiga receber dados de um satélite.

O almanaque se atualiza a cada 6 meses, porém a precisão é tão baixa, que permite ao receptor saber apenas a posição aproximada de cada satélite com o qual não tem visão direta.

A partir dos dados informados pelo almanaque o receptor irá calcular a posição do satélite em determinado instante.

As órbitas dos satélites tem uma precisão de 1 metro e seus relógios de 5 nanosegundos.

Na prática as efemérides transmitidas acabam sendo as menos precisas não podendo ser utilizadas na topografia e no georreferenciamento.

Embora em maio de 2001 tenha sido desligada a disponibilidade seletiva (SA) cujo fim era piorar intencionalmente a precisão das efemérides transmitidas, estas continuaram tendo uma baixa precisão e uma baixa confiabilidade.

Porém, as mesmas são muito utilizadas em outros serviços que não exigem tanta acurácia posicional, justamente por serem as únicas transmitidas em tempo real.

Na realidade, perceba que devido a suas características, as efemérides transmitidas são ótimas para aplicações que requerem um posicionamento instantâneo e não requerem uma acurácia tão boa.

O segmento de controle é o encarregado de calcular as efemérides transmitidas e de enviar as mesmas para os satélites através de uma série de antenas terrestres.

Todos os outros tipos de efemérides são calculadas pelo segmento terrestre de rastreamento independente, que define a posição dos satélites através das coordenadas dos mesmos em instantes determinados.

Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides transmitidas:

IGNE0460.15N IGNE - caracteres que identificam a estação.

046 - dia do ano (001 a 366)

0 -  hora do dia

.15N - Ano 2015, GPS-NAVSTAR - 15G ano 2015 GLONASS

 

Efemérides ultrarrápidas, previstas Estas efemérides são emitidas pelo IGS em tempo real que atualiza as mesmas nos seguintes horários: 03,09,15 e 21 horas UTC.

As precisões variam, porém chegam a alcançar 5 cm nas órbitas dos satélites e 3 nanosegundos nos relógios dos satélites.

Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides ultrarrápidas previstas :

cod18320.EPH_5D

COD - código GPS + GLONASS

1832 - Semana GPS que começa em 01/01/1980

0 - Dia da semana GPS

.EPH_P - Engloba as 24 horas do dia.

Efemérides ultrarrápidas, observadas

Publicadas pelo IGS entre 3 e 9 horas após a hora de rastreamento. São atualizadas nos seguintes horários: 03, 09, 15 e 21 horas UTC.

As órbitas dos satélites tem uma precisão de 3 cm e os relógios de 150 picosegundos.

 

Efemérides ultrarrápidas, observadas

A IGS Publica conjuntamente as efemérides previstas e observadas a cada 6 horas. As mesmas são atualizadas nos seguintes horários:

00, 06, 12 e 18 H UTC.

Cada uma das mesmas possui informações de 48 horas, sendo 24 horas anteriores a publicação e 24 horas posteriores a publicação. O tempo de demora para publicar é entre 3 e 9 horas.

Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides ultrarrápidas combinadas igu18320_00.sp3

igu - Efemérides ultrarrápidas da IGS, somente GPS.

1832 - Semana GPS que começa em 01/01/1980

0 - Dia da semana

_00 - Hora de começo das 48 horas.

sp3 - Precisão padrão versão 3.

 

Efemérides rápidas

Publicadas pela IGS entre 17 e 41 horas após a passagem do satélite, todos os dias as 17 horas UTC. A previsão das órbitas dos satélites é de 2,5 cm e a precisão dos relógios dos satélites e das estações de controle é de 75 picosegundos.

Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides rápidas:

igr18320.sp3

igr - Efemérides rápidas da IGS, somente GPS.

1832 - Semana GPS que começa em 01/01/1980

0 - Dia da semana (Domingo = 0, segunda =1, terça = 2...sábado=6)

_00 - Hora de começo das 48 horas.

sp3 - Precisão padrão versão 3

 

Efemérides finais

A IGS publica as efemérides finais entre 12 e 18 dias após a observação, todas as quinta-feiras.



Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides finais:

igs18231.sp3 igs - Efemérides finais do IGS, somente GPS.

1823 - Semana GPS que começa em 01/01/1980

1 - Dia da semana (Domingo = 0, segunda =1, terça = 2...sábado=6)

_00 - Hora de começo das 48 horas.

sp3 - Precisão padrão versão 3

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O que é o picosegundo

Caso você não tenha ouvido esta palavra antes, o picosegundo é a unidade de tempo do Sistema Internacional de Unidades que equivale à trilhonésima parte de um segundo, 10−12 do segundo. Na escala de tempo, o picosegundo está entre o fentosegundo (1/1000 ps) e o nanosegundo (1000 ps).

Perceba que as efemérides rápidas e finais necessitam utilizar uma precisão temporal de tal ordem, pois o posicionamento pelo GNSS utiliza uma onda que se desloca a velocidade da luz, ou seja 300.000 metros por segundo. Com isso, somente relógios atômicos de césio, quando observados com tal critério possibilitam uma acurácia centimétrica.

 

Principais instituições que calculam e difundem os dados efêmeros



International GNSS Service (IGS)

igs e o serviço de cálculo das efemérides

 

A IGS é uma instituição sem fins lucrativos formada por mais de 200 agências de todo o mundo que contribuem recursos e dados de estações GPS e GLONASS com a finalidade de obter produtos GPS e GLONASS precisos.

A própria IGS, na descrição presente em seu site, traz o seguinte texto:

A IGS está comprometido em proporcionar dados e produtos de máxima qualidade como padrão para a navegação por satélite em apoio a investigações cientificas da terra, aplicações multidisciplinares e educacionais.
A mesma é considerada a comunidade civil internacional de máxima precisão GNSS.

 

Estações IGS pelo mundo

A IGS coleta, arquiva e distribui livremente conjuntos de dados de observação do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) de uma rede global de estações de rastreamento terrestre operada cooperativamente.

As estações IGS fornecem rastreamento contínuo usando receptores de alta precisão e possuem instalações de transmissão de dados permitindo uma transmissão de dados rápida (minimamente: diária) para os data centers.

Os dados da estação são arquivados e distribuídos pelos Data Centers da IGS, sendo que a disponibilidade dos dados de mapas foi terceirizada para o CDDIS (Sistema de Informação de Dados de Dinâmica de Crustal).

Veja na imagem abaixo a localização das diferentes estações de rastreamento de dados IGS pelo Mundo.

centros igs

Para navegar no mapa e ver exatamente qual a localização de cada uma das estações da IGS é só acessar esta sub-página no site da IGS.

Segue também uma lista com as principais instituições que calculam e difundem dados GNSS como: efemérides, correções dos relógios dos satélites, coordenadas das estações de seguimento e parâmetros atmosféricos.

A maioria destas agências são centros de análises que fazem parte do IGS.

Center For Orbit Determination in Europe (CODE)

Korea Astronomy and Space Science Intitute (KASI)

Crustal Dynamics Data Information System (CDDIS)

Scripps Orbit and Permanent Array Center (SOPAC)

Institute National de I'Information Geographique et Forstière (IGN)

Australian Government Geoscience Australiana (AUSLIG)

GNSS Data center (GDC)

Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory (HRAO)

Mission Control Centre (MCC)

Download de dados IGS

A IGS tem décadas de dados arquivados que podem ser acessados através via ftp. Veja na lista abaixo os diferentes dados disponibilizados.

  • Efemérides de Satélite GPS / Relógios de Satélite e de Estação;
  • Efemérides de satélite GLONASS;
  • Coordenadas Geocêntricas de Estações de Rastreamento IGS;
  • Rotação da Terra;
  • Parâmetros Atmosféricos.
Através desta página você poderá ver mais informações referentes aos tipos de dados, precisão, latência, atualizações e intervalo de amostragem.

 

Como baixar as efemérides

Os dados efêmeros podem ser baixados a partir do site GNSS Calendar, neste link.

Os dados disponibilizados pelo GNSS Calendar são:

  • GPS Final Orbits (IGS) - Órbitas finais do GPS (IGS);
  • GlONASS Final Orbits (CDDIS) - Órbitas Finais Glonass (CDDIS);
  • BRDC GPS Broadcast Orbits (BRDC) - Órbitas de radiodifusão GPS BRDC (BRDC);
  • IGSCB Clock file 30 s (IGS) - Arquivo IGSCB Clock 30 s (IGS);
  • AIUB ION file - Arquivo AIUB ION (ionosfera);
  • AIUB SNX file;
  • SNX file for Week - Arquivo SNX para a semana;
  • P1C1 DCB;
  • P1P2 DCB.
Lembre-se que, conforme eu informei anteriormente, após ir a campo, você precisa esperar o tempo necessário até que as efemérides sejam disponibilizadas pelos diferentes órgãos.

 

Arquivos úteis adicionais fornecidos pelo site GNSS calendar

  • Arquivo Antex IGS08;
  • Arquivo do tipo receptor;
  • Conversor Rinex entre versões rinex;
  • gLAB - Software livre para processar e analisar dados GNSS.
Para fazer o download destes arquivos é só acessar a página do GNSS calendar e rodar a mesma até o final, terá a seção arquivos úteis adicionais.

  

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About The Author

Adenilson Giovanini

Especialista em Geotecnologias, Topografia Cadastral e Georreferenciamento de Imóveis Rurais.