Desenvolvimento de um sistema de medição de energia espectral de ondas marítimas por GNSS

Abstract

A medição do conteúdo energético de ondas do mar pelo Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS, do inglês Global Navigation Satellite System) virou uma opção popular nos últimos décadas por causa da sua conveniência e fácil incorporação em projetos comerciais e acadêmicos. Com o advento de receptores GNSS de multi-constelação, existe a possibilidade de aumentar a precisão destas medições por meio da abundância de satélites disponíveis. Esta dissertação produziu um sistema em hardware e software que aproveita do contexto de GNSS de multi-constelação. A avaliação do projeto é realizada por meio da estimativa do link budget, bem como testes estáticos e dinâmicos, que incluíram a produção de um instrumento de teste. Os testes estáticos mostraram uma melhoria na redução em ruído comparado com o código original e hardware mais rudimentar. Os testes dinâmicos revelaram uma capacidade do sistema de identificar um tom único em movimento harmônico simples e estimar o seu pico espectral dentro da ordem de grandeza certa, apesar de um ambiente de teste longe do ideal. Testes adicionais de comparação com boias comerciais serão a próxima etapa para validar a capacidade do sistema.

Abstract: The measurement of the energy content of ocean waves by the Global Navigation Satellite System (GNSS) has become a popular option in recent decades due to its convenience and easy incorporation in commercial and academic projects. With the advent of multi-constellation GNSS receivers, the possibility of increasing the precision of these measurements exists as a consequence of the number of available satellites. This dissertation produced a system that takes advantage of multi-constellation GNSS. The assessment of the project's hardware and software is carried out by means of an estimate of the receiver's link budget, as well as static and dynamic tests, which include the production of a test stand. The static testing showed an improvement in noise reduction in comparison with the original code and more rudimentary hardware. The dynamic tests revealed the capacity of the system to identify a single tone in simple harmonic motion and to estimate the spectral peak within an order of magnitude, despite a far-from-ideal test environment. Additional tests of comparison with commercial buoys will be the next step to validate the system.