Publicação: Avaliação da qualidade das medidas e posicionamento GNSS em smartphones Android
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Data
Autores
Orientador
Shimabukuro, Milton Hirokazu 
Monico, João Francisco Galera
Coorientador
Pós-graduação
Ciências Cartográficas - FCT
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Constelações de satélites vêm sendo cada vez mais utilizadas, nas últimas décadas, em aplicações de posicionamento e localização. Dentre as mais conhecidas estão a norte-americana Global Positioning System (GPS) e a russa Global Navigation Satellite System (GLONASS), sendo o GPS de amplo conhecimento da mídia em geral. É importante destacar que nos últimos anos houve um crescente aprimoramento nas constelações de satélites, como a adição da onda portadora L5 ao GPS e a implementação dos sistemas BeiDou e Galileo. Os receptores utilizados em solo que são capazes de coletar dados enviados por esses satélites são conhecidos como receptores do tipo Global Navigation Satellite System (GNSS). Em paralelo aos avanços das constelações de satélites e receptores GNSS, houve um aumento expressivo no número de usuários de dispositivos móveis, como no caso dos smartphones com o sistema operacional Android, maioria do mercado mundial. Estes dispositivos possuem receptores GNSS e utilizam recursos de localização em diversas aplicações, como nos aplicativos para entregas e mobilidade urbana. Um ponto de mudança importante nesse contexto ocorreu em 2016, com o lançamento da versão 7.0 do Android, conhecido como Android Nougat. A partir dessa versão é possível obter os dados GNSS brutos, sem processamentos, registrados pelos smartphones, desde que equipados com chipsets apropriados. Com isso, é possível obter as observáveis GNSS, amplamente utilizadas em aplicações de geolocalização, como medições de pseudodistância e fase da onda portadora. Os dados brutos podem ser utilizados nas aplicações Android ou compartilhados em formatos de arquivos comuns a softwares de processamento de dados GNSS, como no formato Receiver INdependent EXchange Format (RINEX). Esse trabalho possui como objeto de estudo os dados GNSS brutos provenientes dos smartphones Android. Nesse contexto, são discutidos nesse trabalho, os recursos de software e hardware para a captura, processamento e compartilhamento desses dados. Nesse trabalho é utilizado o método de Posicionamento por Ponto Simples (PPS), o método de cálculo de pseudodistâncias por tempo de recepção comum e técnicas relacionadas a bancos de dados em nuvem. Dessa forma, foram desenvolvidos neste trabalho, aplicativos Android e softwares desktop para coletar, armazenar, processar e efetuar o controle de qualidade de processamentos utilizando dados GNSS brutos provenientes de smartphones Android. Ao serem processados em softwares de referência, como no RTKPOST, verifica-se que tais dados podem atingir resultados similares àqueles de receptores GNSS comuns, uma vez tratadas as particularidades do processamento desses dados. Um dos smartphones utilizados nesse projeto foi o Huawei P30 Pro. Ao processar os dados GNSS brutos, registrados pelo Huawei P30 Pro no software desenvolvido nessa pesquisa, utilizando o método PPS, foi possível obter Root Mean Square Error (RMSE) 2D e 3D em torno de 20 e 22 metros, respectivamente. Além disso, ao utilizar o RTKPOST os valores de RMSE variaram entre 13 e 17 metros. Além disso, ao processar os dados no RTKPOST utilizando um tipo de método PPS aprimorado, foi possível obter erro horizontal inferior à 5 m.
Resumo (inglês)
Satellite constellations have been increasingly used in the past few decades in positioning and location applications. Among the best known are the american Global Positioning System (GPS) and the russian Global Navigation Satellite System (GLONASS), the GPS being widely known in the media in general. It is important to highlight that in recent years there has been an increasing improvement in satellite constellations, such as the addition of the L5 carrier phase to GPS and the implementation of the BeiDou and Galileo systems. Receivers on the ground that are capable of collecting data sent by these satellites are known as receivers of the Global Navigation Satellite System (GNSS) type. In parallel with the advances in the constellations of satellites and GNSS receivers, there has been a significant increase in the number of users of mobile devices in recent years, as in the case of smartphones with the Android operating system, most of the world market. These devices have GNSS receivers and use location features in several applications, such as applications for delivery and urban mobility. An important turning point in this context occurred in 2016, with the launch of Android version 7.0, known as Android Nougat. Starting from this version of Android it is possible to obtain the raw GNSS data, unprocessed, captured by smartphones, provided as along as they are equipped with appropriate chipsets. Thus, it is possible to obtain observable GNSS, widely used in geolocation applications, such as pseudodistance and carrier phase measurements. The raw data can be used in Android applications or shared in file formats common to GNSS data processing software, such as the Receiver INdependent EXchange Format (RINEX). This work has as its object of study the raw GNSS data from Android smartphones. In this context, the software and hardware resources for capturing, processing and sharing these data are discussed in this work. In this work, the Simple Point Positioning (SPP) method, the method of calculating pseudodistances by common reception time and techniques related to cloud databases are applied. In this way, Android applications and desktop software were developed in this work to collect, store, process and perform quality control of processing using raw GNSS data from Android smartphones. When processed in reference software, such as RTKPOST, it appears that such data can achieve results similar to those of common GNSS receivers, once the particularities of processing such data are dealt with. One of the smartphones used in this project was the Huawei P30 Pro. When processing the raw GNSS data, registered by the Huawei P30 Pro in the software developed in this research, using the PPS method, it was possible to obtain 2D and 3D Root Mean Square Error (RMSE) around 20 and 22 meters, respectively. In addition, when using RTKPOST the RMSE values ranged between 13 and 17 meters. Furthermore, when processing the data in RTKPOST using an enhanced PPS type of method, it was possible to obtain horizontal error of less than 5 m.
Descrição
Palavras-chave
Dados GNSS brutos, Android, Smartphone, Nougat, Raw GNSS Data
Idioma
Português
