Estudo comparativo de sistemas de comunicação para RTK em veiculos aéreos não tripulados

Abstract

Nos últimos anos, cada vez mais aeronaves não-tripuladas, conhecidas como drones, são utilizadas para aplicações comerciais, controlados remotamente. Sua localização é de extrema importância em aplicações de mapeamento onde a precisão exigida é centimétrica porém o posicionamento de um módulo GNSS (do inglês Global Navegation Satellite System) sem correção é em torno de 5m. A técnica de RTK (do inglês Real Time Kinematics) consiste em um algoritmo capaz de corrigir essas imprecisões utilizando dois receptores, no qual um deles é estacionário e é chamado de estação base (que fica em um ponto de coordenadas conhecidas), o outro é o rover, e fica junto ao drone executando a coleta de dados de posicionamento. A comunicação entre base e rover é possibilitada através de um link de rádio para que o rover receba os dados da estação base. Esta comunicação pode ser realizada de várias maneiras, porém deve atentar-se para o fato de que a importância do link entre estação base e rover se dá devido o RTK exigir uma latência mínima para transferir a mensagem de correção e a frequência de posicionamento do aplicativo RTK. O trabalho tem como objetivo estudar cinco módulos de rádio e de acordo com critérios propostos determinar qual deles apresenta todas as especificações pré-determinadas. E assim realizar a coleta de dados em campo com o módulo escolhido. Utilizou-se o módulo de rádio Ubiquiti Rocket M5 para realizar testes em campo que medissem latência, jitter, ruído e potência de sinal de seis pontos distintos. A latência manteve-se em 0.8 segundos, abaixo dos 2 segundos exigidos pelo RTK. O jitter que é a variação temporal da entrega dos pacotes de dados, mostrou-se pequeno o suficiente para não ser detectado. O ruído apresentou-se dentro do considerado aceitável em ambientes urbanos, dado que o fabricante aconselha um ruído de -91 dBm ou menos. A potência do sinal variou pouco com o aumento da distância. Com os valores de potência e ruído calculou-se a relação sinal-ruído que estavam dentro de um SNR bom para transmissão de dados, que deve variar entre 20 e 50 dB. As distâncias entre os módulos variaram entre 411 a 744 m. O rádio usado nos testes atendeu aos requisitos propostos inicialmente, podendo ser usado também para transmissão de vídeo pelo mesmo canal. Essa transmissão torna o mapeamento mais seguro, pois se houver uma emergência o usuário pode trazer o drone em segurança. A taxa necessária para se enviar os dados da base é de 2 kbps. Para o vídeo no momento do voo necessita-se de uma taxa de 2 Mbps e a taxa obtida no experimento foi de 4,875 Mbps, sendo possível esse uso futuramente.