Desenvolvimento de um sistema multissensorial para mapeamento móvel de baixo custo baseado na plataforma arduino

Resumo

Um sistema móvel de mapeamento proporciona a informação geográfica das vias de circulação e o seu entorno. Sensores de posicionamento, navegação e imageamento são integrados em um veículo. Os dados são processados e resultam em imagens georreferenciadas de ruas e rodovias. Os custos dos sensores e da plataforma móvel, como também o desenvolvimento algorítmico e computacional, são muito altos. Soluções de baixo custo são investigadas para viabilizar o método ou para uso em condições apropriadas. A plataforma Arduino é uma alternativa de baixo custo que consiste de hardware e software livres criados para usuários que não possuem conhecimentos profundos sobre eletrônica ou programação. A plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto Arduino (PCA) é utilizada por pessoas com os mais diferentes níveis de conhecimento para diversas aplicações. Ela pode ser usada como uma plataforma multissensorial que se adequa às necessidades de integrar diferentes sensores: câmeras digitais, receptores GNSS e sensores inerciais IMU/MEMS com bússola digital. O sincronismo dos sinais é fundamental para o processamento dos dados (imagens, posicionamento e atitude) e é garantido pela PCA. A montagem de um conjunto de sensores (câmera, GNSS, IMU/MEMS) com a PCA produzirá uma unidade integrada modular para aquisição de imagens georreferenciadas (UIMAGI). Duas UIMAGI vão adquirir imagens no modo estereoscópico (ou adequada superposição), fundamentais para o mapeamento fotogramétrico, além de produzir redundância nas estimativas de posição e atitude (PA) das câmeras digitais, a partir dos dados GNSS e IMU/MEMS. O par de UIMAGI pode ser montado no teto de um veículo para levantar dados para o mapeamento de ruas e rodovias. Pode também ser deslocado por um pedestre por sua característica modular e de baixo peso. Neste caso, uma unidade ou o par, são opções que devem ser experimentadas em aplicações onde o levantamento veicular se mostra menos adequado, como o levantamento detalhado dos ativos elétricos nos postes e unidades consumidoras, por exemplo. Uma aplicação específica referente à qualidade de pistas de rolamento atenderá ao objetivo do projeto de pesquisa apoiado pelo CNPq na forma de uma bolsa de produtividade em pesquisa [Processo nº 301937/2010-9 - Construção de um modelo digital do pavimento (MDP) de ruas e rodovias com os dados da unidade móvel de mapeamento digital - designado Projeto MDP]. O MDP da pista de rolamento, uma vez construído, será um produto tecnológico para auxiliar o trabalho dos profissionais responsáveis pela qualidade e conforto das pistas de rolamento das ruas e rodovias. Esse projeto está em andamento, após adaptações de resultados prévios e preliminares. A metodologia dos sistemas móveis exige conhecimentos dos métodos de posicionamento, dos modelos matemáticos para determinação de parâmetros de navegação, de transformação entre sistemas referenciais, de aquisição e processamento de imagens digitais, de alinhamento de sensores, da teoria de estimação por ajustamento de observações e de técnicas de programação algorítmica. Os materiais que serão utilizados são: plataforma Arduino, câmera digital, sensor inercial MEMS com bússola digital e receptor GNSS de navegação, além do próprio suporte de alumínio que será projetado conforme o desempenho do conjunto sensorial na fase de laboratório e construído por terceiros especializados. Os equipamentos de laboratório darão subsídio em todas as etapas, antes, durante e depois dos levantamentos em campo. Os principais são: notebook com placa gráfica com SO Windows, Matlab com Toolbox para comunicação serial. A metodologia deverá ser implementada em Matlab. A comunicação entre a UIMAGI e o sofware se dará através de uma ferramenta (toolbox do Matlab) que fará a interface através de uma porta serial via USB (Universal Serial Bus). As UIMAGI serão montadas em um veículo para os testes de ruas e rodovias e serão testadas por operadores pedestres para os ativos elétricos. (AU)