1. GPS - Site Oficial da Geofisica

IONOSFERA: MANUAIS, 2013
Conteúdo: 1. GPS,
2. VHF
+, no final, atividade durante minhas férias (Para vocês, não para mim)
Minhas sugestões são para quem usa ubuntu ou outro linux, mas vocês podem usar o que quiserem,
afinal, são alunos de pós-graduação. Meus orientadores nunca souberam programação.
1. GPS
OS DADOS BRUTOS DO GPS ESTÃO NOS ARQUIVOS *FSL, com um arquivo auxiliar *N.
O arquivo .fsl deve ser informado ao programa, mas não precisa se digitar a terminação .FSL.
O arquivo *.N é procurado, pelo programa, automaticamente, pois tem o mesmo nome que o fsl.
Os programas executáveis, para windows, estão no diretório
http://gauss.geofisica.ufrn.br/~bonelli/Scintmon/GPS/programas.exe/
VISÃO GERAL DAS CINTILAÇÕES EM UMA DADA NOITE, ESTAÇÃO
Para ter uma visão de como foram as cintilações, à noite, roda-se o programa
scanfile.exe
É necessário que o *FSL e *N estejam no mesmo diretório que o programa,
além da fonte para o texto dos gráficos - também no diretório da gauss.
Sugiro que se use, para teste, os dados do ano de 2003, que estava mais próximo do máximo
solar.
Como usar o programa: scanfile arquivo.FSL
Os arquivos FSL, tem o prefixo aammdd e terminação En, onde E representa a estação, e.g., B,
para Natal, H para São Luís, etc. Por exemplo: 010223.B0.
B é a sigla da estação de Natal. Durante a apresentação do gráfico animado,
digitando a tecla 'h' aparece umas opções para mudança da visualização do gráfico. Brinquem com
essas opções, para praticar.
Tela gráfica do scanfile: mostra uma animação, com os satélites passando sobre nós, com círculos
maiores representando maiores cintilações. Vejam as figuras.
Ilustração 1: Gráfico polar das cintilações
Ilustração 2: Gráfico de cintilações,com estimativas de distância à estação.
EXTRAÇÃO DOS DADOS DE CINTILAÇÃO DE CADA SATÉLITE
Nas figuras acima, vemos que os satélites 2, 3, 13 tiveram grande atividade de cintilações. podemos
extrair os dados dessas cintilações, para cada satélite em duas resoluções: 50 medidas por segundo,
ou 1 medida por segundo. Para isso, usamos o programa extrator de cintilações, que se chama
EXTRACT.EXE As opções para 50 Hz e 1 Hz são /d e /s. Por exemplo, para extrair os dados, em
1Hz, do arquivo usado nas figuras acima, usamos:
EXTRACT 031020B0 /s > 031020B0.xt1
Onde .xt1 inventamos para dizer que é um arquivo do extract, para frequência 1Hz. Mas o arquivo
é texto puro, com uma coluna para o tempo e outra para a intensidade do sinal. Veja um trecho do
arquivo:
21.000555
21.000834
21.001112
21.001389
21.001667
21.001944
52.4
581.8
546.2
578.4
579.9
571.2
33.2
354.2
329.1
361.6
374.5
353.3
20.4
194.0
201.3
195.9
203.2
197.6
0.8
7.9
10.7
8.2
11.1
9.0
Cuidado para não extrairem dados já extraídos, para não repetir o que o Zé Dias já fez. Os arquivos
nos diretórios http://gauss.geofisica.ufrn.br/~bonelli/Scintmon/GPS/extract/1004/100405/ e
diretórios acima, já contém extracs. Os detalhados e resumidos. FAÇAM ALGUNS GRÁFICOS
USANDO AQUELES DADOS!
Note que a hora está em forma decimal. Existem outras colunas, que discutiremos depois. Por
enquanto façam o gráfico das duas primeiras. Por exemplo, para se fazer o gráfico de
031020B0.xt1 em função do tempo, no GNUPLOT, usamos o comando:
gnuplot
>plot ''031020B0.xt1'' w l # A figura fica assim:
IMPORTANTE: acessem o site http://gps.ece.cornell.edu/tools.php que lá tem uns scripts para
MATLAB, para se visualizar os dados dos arquivos *.SUM. Já temos exemplos desses arquivos,
na nossa página.
Depois continuo, com esse manual. Vou colocar, na página. Uns gráficos dos dados do radar da
UFRN (CADI).
Oi, pessoal:
Como já disse antes: os arquivos fsl e n contém o máximo de informações que colhemos, dos
satélites de gps. As medidas, no fsl são de 50 Hz por satélite 'visível'.
O scanfile.exe mostra, graficamente, as cintilações nos satélites e as respectivas posições, no céu.
Usando scanfile, temos uma idéia se a noite foi calma ou perturbada.
Para extrair os dados de cada satélite, usamos o extract.exe, cujas instruções aparecem, quando se
digita seu nome. Ele extrai a amplitude do sinal em cada satélite, a uma taxa de 1 Hz ou 50 Hz.
Como temos muitos dados, criei um programa gráfico, análogo ao scanfile, mas que usa os arquivos
sum. Com óculos 3D (celofane) você vê os satélites passando sobre Natal ou qualquer outra
estação, mas 'saindo', ou 'entrando', na tela. Fica confuso, se tiver muitos satélites, mas pode se
escolhe menos, assim: writes4 12 14 21, que mostra só os satélites pedidos. writes4 tem várias
versões. As iniciais não permitem isso.
Mas, o melhor mesmo seria, a partir dos sum, fazer os gráficos de cintilação s4, em função do
tempo, para todos satélites visíveis. Se alguém sabe usar matlab, os programas já existem, em
cornell, e eu devo ter uma versão velha.
O QUÊ QUERO QUE VOCÊS FAÇAM:
Escrever um programa, em c, não c++, que leia o sum e faça uma tabela de dados que contenha
cada satélite e as cintilações do mesmo em função do tempo (cada minuto, claro). O tempo tem que
ser decimal, senão os programas gráficos não vão entender. O gnuplot trabalha com colunas,
melhor fazer nesse formato. Acho que o principal é fazer o programa, para desenferrujar. Existem
tutoriais, na internet e vou deixar uns programas, em c, meus, eu lêem os sum, para voces
aproveitarem um pedaço deles. Depois plotar todos s4 de todos satélites visíveis naquela noite num
mesmo gráfico, com vários eixos temporais, paralelos. Essa figura já existe por aí-mas vamos fazer
a nossa. Aqui vai um arquivo sum para eu explicar o que tem em cada linha - de importante. A
parte da programação dos s4write já menciona, também o significado de todos. Mais tarde,
plotaremos o sinal, também.
LINHAS INICIAIS, SÃO OS DADOS DA ESTAÇÃO, INCLUSIVE A LOCALIZAÇÃO DO
OBSERVATÓRIO, NÓS, EM COORDENADAS X,Y,Z A PARTIR DO CENTRO DA TERRA.
NUMREFERENCIAL NÃO INERCIAL, QUE GIRA COM A TERRA
NATAL OBSERVATORY
INDEPENDENT CAMPAIGN
5185.3 -3657.3 -644.8
2003 10 3 21 60
1
2200 10 385 #HORA, NÚMERO DE SATS, NÃO SEI
#CADA LINHA ABAIXO:
#SAT
X
Y
Z
DOPPLER? SINAL ? S4 Autocorrelação
#
01
480.3 -25643.3 -6657.2
-212
4955 0 0.50
9999
02 19964.1 -7516.4 16446.5 1824 4053 0 0.56 9999 9999
03 13540.8 -9435.1 20702.8 -1910 1376 0 0.59 9999 9999
11 11428.1 -22020.9 -9334.9 1031 12712 0 0.47 9999 9999
15 18295.2 2718.3 18919.0 -3899 1104 0 0.71 9999 9999
16 24333.3 658.8 10684.8 806 2626 0 1.11 9999 9999
20 2476.5 -15112.2 -21766.8 1751 3568 0 0.49 9999 9999
23 24133.8 11153.6 1177.7 -1624 1341 0 0.71 9999 9999
25 20724.5 -4723.7 -15548.1 -3067 7383 0 0.88 9999 9999
31 6756.4 -20286.3 15232.6 -1519 3279 0 0.61 9999 9999
#
NADA
9999
# OBSERVAÇÕES
#1. AUTO COR = AUTOCORRELAÇÃO DO SINAL - DÁ A ORGANIZAÇÃO DO SINAL
# INDICA QUE A MEDIDA É BOA. =9999 SIGNIFICA MEDIDA RUIM.
2201 10 198
01 502.3 -25593.5 -6840.5 -213 5792 0 0.09 77 9999
02 20074.7 -7474.0 16323.7 1835 5437 0 0.17 53 9999
03 13586.1 -9281.7 20743.5 -1891 1091 0 0.18 82 9999
11 11495.2 -22055.1 -9169.9 1007 15092 0 0.03 9999 9999
15 18180.9 2810.7 19013.0 -3896 1232 0 0.45 70 9999
16 24404.2 699.0 10518.2 804 2861 0 0.63 59 9999
20 2632.7 -15059.5 -21785.1 1771 2970 0 0.04 9999 9999
23 24123.8 11162.3 1370.8 -1638 1117 0 1.12 96 9999
25 20647.9 -4626.1 -15676.3 -3081 9050 0 0.30 41 9999
31 6800.1 -20172.2 15363.5 -1511 2605 0 0.17 99 9999
2202 10 242
01 524.7 -25542.3 -7023.3 -235 4248 0 0.15 84 9999
02 20184.7 -7432.2 16199.8 1827 4176 0 0.17 55 9999
03 13631.9 -9128.1 20782.7 -1885 2239 0 0.17 65 9999
11 11561.4 -22088.6 -9004.2 965 12770 0 0.03 9999 9999
15 18066.4 2904.0 19105.5 -3917 899 0 0.32 9999 9999
16 24474.0 738.6 10350.8 785 3479 0 0.48 57 9999
20 2789.3 -15007.4 -21801.8 1771 3476 0 0.04 9999 9999
23 24112.4 11170.4 1563.8 -1656 1727 0 1.01 126 9999
25 20571.0 -4527.6 -15803.2 -3114 8129 0 0.47 37 9999
31 6844.4 -20057.2 15493.2 -1518 3413 0 0.11 101 9999
(CONTINUA, ABAIXO...)
2. VHF
FLEETSATCOM
(Da marinha dos Estados Unidos)
Arquivo UT1002231etc.dat
Dados de cintilação no satélite Fleetsatcom.
A primeira coluna representa o tempo e a segunda o sinal recebido.
As outras colunas são óbvias.
Os dados originais estão em forma comprimida. A versão abaixo se obtém,
rodando um programa que o prof. Darlan Moreira escreveu para nós.
Existe uma outra versão, do programa do Darlan, que dá o tempo em forma de
hora decimal.
40232.8378964 711.762405498 20:6:34:249ms #Tue Feb 23 20:06:34 2010
40232.8378977 812.208952381 20:6:34:359ms #Tue Feb 23 20:06:34 2010
40232.8378989 809.190721649 20:6:34:467ms #Tue Feb 23 20:06:34 2010
GRÁFICOS: um gráfico da segunda coluna em função da primeira nos diz
se houve cintilações durante aquela noite, na frequência de 250 MHz.
NOTA-1: Em alguns gráficos aparece uma calibração, da intensidade do
sinal, em decibéis (dB), que é útil para sabermos qual foi a intensidade
das cintilações. Em verde, no gráfico acima, da monografia do Zé Dias.
NOTA-2: Há muitos ruidos, nesses dados, pois o satélite estava 'morrendo', além de estar sendo
atacado por piratas brasileiros e portugueses. Felizmente, o ruido sempre representa um aumento de
amplitude (sinal só para cima, na figura). As cintilações, por outro lado, representam amplificações
e atenuações (para cima e para baixo) do sinal, de forma que sempre dá para se perceber se houve
cintilações, devido às atenuações.
LINKS: Parte dos dados que possuímos estão nesses links:
http://www.geofisica.ufrn.br/~bonelli/Scintmon/VHF/
Divirtam-se, que eu também estarei me divertindo.
-bonelli
4/5/2013