Influência de ruídos no posicionamento por satélites a partir de um sensor GNSS presente em um smartphone

Abstract

Resumo : Durante a conferência I/O 2016 a empresa Google anunciou a disponibilidade de obtenção de dados GNSS brutos a partir de dispositivos smart com a 7ª versão (ou superior) do sistema operacional Android implementada. Esta iniciativa permitiu acesso às mensagens de navegação e informações que possibilitam o cálculo de pseudodistâncias, relógio e fase da onda portadora. A partir desta inovação, surgiram aplicativos capazes de processar e avaliar observações brutas a partir de um smartphone. Neste trabalho, empregou-se um smartphone modelo Mi 8 da fabricante Xiaomi, que foi o primeiro smartphone a integrar um sensor GNSS de dupla frequência capaz de adquirir informações oriundas de múltiplas constelações GNSS e suas determinadas frequências. Para a execução deste trabalho foram utilizados dois aplicativos compatíveis com esta recente ferramenta: o GNSS Logger da Google (armazena dados brutos em um formato específico) e o rinex On (emprega os dados brutos para gerar arquivos no formato universal RINEX). Desta forma, foram estabelecidos dois experimentos a fim de avaliar a influência de interferências na qualidade de um posicionamento GNSS. Os experimentos foram realizados no Pilar 2000 localizado no terraço do prédio anexo ao Laboratório de Geodésia Espacial e Hidrografia (LAGEH), em que consistiu em acoplar o Mi 8 verticalmente ao dispositivo de centragem forçada do pilar com auxílio de um suporte. O Experimento 1 foi efetuado na forma estática em uma área livre de obstruções. Para cada aplicativo empregado no Experimento 1 foram conduzidas três coletas: uma em modo avião e duas aplicando interferências com a função vibração ativada e no modo toque. Já o Experimento 2 consistiu em posicionar uma obstrução a 70 cm do Pilar com o intuito de avaliar o efeito de multicaminho. Neste contexto, foi utilizado em algumas das campanhas do Experimento 2 o material Atenuador do Efeito de Multicaminho (AEM/LAGEH) a fim de analisar a eficiência deste material tendo em vista a minimização do multicaminho. Os resultados de posição obtidos em ambos os experimentos através do IBGE-PPP foram mais acurados planimetricamente do que aqueles registrados pelos outros softwares de processamento empregados neste trabalho. Quanto ao Experimento 2, que se utilizou a obstrução, houve ganho na qualidade posicional empregando o AEM-LAGEH, porém, as soluções de posição foram menos acuradas que aquelas obtidas sem obstrução. Além disso, foram verificados indícios das interferências efetuadas no Experimento 1 na frequência do relógio.

Abstract ; During the I/O 2016 conference Google announced the availability of obtaining GNSS raw data from smart devices with the 7th version (or higher) of the Android operating system deployed. This initiative allowed access to the navigation messages and information that make it possible to calculate pseudoranges, clock and carrier phase. From this breakthrough, applications were issued capable to process and evaluate raw observations from a smartphone. In this work, a Mi 8 smartphone model from the manufacturer Xiaomi was employed, which was the first smartphone to combine a dual frequency GNSS sensor able to acquire information from multiple GNSS constellations and their determined frequencies. To carry out this work, two applications compatible with this recent tool were used: Google's GNSS Logger (stores raw data in a specific format) and rinex On (uses raw data to result files into the universal RINEX format). Thus, two tests were established in order to assess the influence of interferences on the quality of a GNSS positioning. The Tests were carried out on Pillar 2000 located on the rooftop of the building next to the Laboratory of Spatial Geodesy and Hydrography (LAGEH), which consisted of coupling the Mi 8 vertically to the Pillar's forced centering device with the aid of a support. Test 1 was performed in a static manner in a site devoid of obstructions. For each application used in Test 1, three data collections were performed: one in airplane mode and two applying interferences with the vibration function activated and in sound mode. Test 2 was made up of placing an obstruction 70 cm from the Pillar in order to assess the multipath effect. In this context, it was employed in some of the Test 2 campaigns the Multipath Effect Attenuator material (AEM-LAGEH) in order to analyse the efficiency of this material in view of the minimization of the multipath. The position results achieved in both tests through the IBGE-PPP were more accurate planimetrically than those recorded by the other processing software employed in this work. As for Test 2, which made use of the obstruction, there was a gain in positional quality employing the AEM-LAGEH, however, the position solutions were less accurate than those obtained without obstruction. In addition, there were signs of interferences made in Test 1 on the clock frequency.