AVALIAÇÃO ROBUSTA DA MODELAGEM NEUTROSFÉRICA SOBRE O TERRITÓRIO BRASILEIRO BASEADA EM MODELOS DE PREVISÃO NUMÉRICA DE TEMPO DA AMÉRICA DO SUL

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tackling ionospheric scintillation threat to GNSS in Latin America

Scintillations are rapid fluctuations in the phase and amplitude of transionospheric radio signals which are caused by small-scale plasma density irregularities in the ionosphere. In the case of the Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers, scintillation can cause cycle slips, degrade the positioning accuracy and, when severe enough, can even lead to a complete loss of signal lock. Thus, the required levels of availability, accuracy, integrity and reliability for the GNSS applications may not be met during scintillation occurrence; this poses a major threat to a large number of modern-day GNSS-based applications. The whole of Latin America, Brazil in particular, is located in one of the regions most affected by scintillations. These effects will be exacerbated during solar maxima, the next predicted for 2013. This paper presents initial results from a research work aimed to tackle ionospheric scintillation effects for GNSS users in Latin America. This research is a part of the CIGALA (Concept for Ionospheric Scintillation Mitigation for Professional GNSS in Latin America) project, co-funded by the EC Seventh Framework Program and supervised by the GNSS Supervisory Authority (GSA), which aims to develop and test ionospheric scintillation countermeasures to be implemented in multi-frequency, multi-constellation GNSS receivers.

Tomografia da ionosfera a partir do GNSS e técnicas algébricas: estudo de caso para a região brasileira

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Orientação semi-automática de uma sequência de pares de imagens frontais por fototriangulação a partir de fotocoordenadas extraídas pelo SIFT

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Desempenho do RTK em rede sob efeito da cintilação ionosférica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Técnica de localização em ambientes fechados utilizando padrões de redes sem fio.

Localizar objetos ou pessoas no interior de um edifício é de grande interesse. Contudo, diferentemente do que ocorre no exterior de edificações, não há metodologia consagrada para a determinação da posição desses entes nos edifícios. Para o posicionamento em locais abertos existem tecnologias consolidadas, como GNSS (Global Navigation Satellite System), a dificuldade em fazê-lo em interiores é maior. Nesses casos, o GNSS não pode ser utilizado, pois os sinais de rádio dos satélites não conseguem penetrar através das estruturas, enquanto que outras tecnologias são apenas incipientes nesse quesito. Abordagens habituais para a resolução dessa demanda têm se baseado na utilização de propagadores das ondas de rádio do GNSS, no uso da potência de sinais de redes sem fio ou, ainda, no emprego de transmissores infravermelhos. No entanto, uma técnica diferente pode ser empreendida para essa finalidade. Usando-se a assinatura das potências de rádio das redes sem fio nas imediações e no interior da edificação, é possível criar um mapa com base nesses sinais, permitindo a determinação da posição de um objeto. No presente trabalho foram desenvolvidos um sistema para geração do mapa de sinais, com critério de parada e um método de cálculo de posicionamento. Procedeu-se, também, à análise de quatro critérios para o cálculo final da posição do objeto, baseados no uso da distância euclidiana com os conjuntos de roteadores disponíveis. Concluiu-se que, quando o mapa de sinais é pequeno, o posicionamento fracassou. Entretanto, quando a quantidade de sinais geradores do mapa aumenta, os resultados apresentaram melhora significativa, com resultados próximos a 100% de assertividade. Desse modo foi possível determinar uma estimativa boa para o número mínimo de roteadores presentes na base e estabelecer um critério de parada para a fase de criação do mapa de sinais.

A survey and analysis of the GNSS spoofing threat and countermeasures

Detection and prevention of global network satellite system (GNSS) “spoofing” attacks, or the broadcast of false global navigation satellite system services, has recently attracted much research interest. This survey aims to fill three gaps in the literature: first, to assess in detail the exact nature of threat scenarios posed by spoofing against the most commonly cited targets; second, to investigate the many practical impediments, often underplayed, to carrying out GNSS spoofing attacks in the field; and third, to survey and assess the effectiveness of a wide range of proposed defences against GNSS spoofing. Our conclusion lists promising areas of future research.

GNSS Signal Detection Under Noise Uncertainty

High sensitivity detection techniques are required for indoor navigation using Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers, and typically, a combination of coherent and non- coherent integration is used as the test statistic for detection. The coherent integration exploits the deterministic part of the signal and is limited due to the residual frequency error, navigation data bits and user dynamics, which are not known apriori. So, non- coherent integration, which involves squaring of the coherent integration output, is used to improve the detection sensitivity. Due to this squaring, it is robust against the artifacts introduced due to data bits and/or frequency error. However, it is susceptible to uncertainty in the noise variance, and this can lead to fundamental sensitivity limits in detecting weak signals. In this work, the performance of the conventional non-coherent integration-based GNSS signal detection is studied in the presence of noise uncertainty. It is shown that the performance of the current state of the art GNSS receivers is close to the theoretical SNR limit for reliable detection at moderate levels of noise uncertainty. Alternate robust post-coherent detectors are also analyzed, and are shown to alleviate the noise uncertainty problem. Monte-Carlo simulations are used to confirm the theoretical predictions.

Avaliação da qualidade das medições fotogramétricas da versão integrada do software livre E-FOTO.

Na década de 90 com o aumento da capacidade de processamento e memória dos computadores, surgiu a fotogrametria digital, que tem como objetivo principal o mapeamento automático das feições naturais e artificiais do terreno, utilizando a imagem fotogramétrica digital como fonte primária de dados. As soluções fotogramétricas se tornaram mais compactas e versáteis. A estação fotogramétrica digital educacional E-FOTO é um projeto multidisciplinar, em desenvolvimento no laboratório de Fotogrametria Digital da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, que se baseia em dois pilares: autoaprendizado e gratuidade. Este trabalho tem o objetivo geral de avaliar a qualidade das medições fotogramétricas utilizando a versão integrada 1.0β do E-FOTO. Para isso foram utilizados dois blocos de fotografias de regiões distintas do planeta: um bloco de fotografias (2005) do município de Seropédica-RJ e um bloco de fotografias antigas (1953) da região de Santiago de Compostela, na Espanha. Os resultados obtidos com o E-FOTO foram comparados com os resultados do software comercial de fotogrametria digital Leica Photogrammetry Suite (LPS 2010) e com as coordenadas no espaço-objeto de pontos medidos com posicionamento global por satélite (verdade de campo). Sendo possível avaliar as metodologias dos softwares na obtenção dos parâmetros das orientações interior e exterior e na determinação da exatidão das coordenadas no espaço-objeto dos pontos de verificação obtidas no módulo estereoplotter versão 1.64 do E-FOTO. Os resultados obtidos com a versão integrada 1.0β do E-FOTO na determinação dos parâmetros das orientações interior e exterior e no cálculo das coordenadas dos pontos de verificação, sem a inclusão dos parâmetros adicionais e a autocalibração são compatíveis com o processamento realizado com o software LPS. As diferenças dos parâmetros X0 e Y0 obtidos na orientação exterior com o E-FOTO, quando comparados com os obtidos com o LPS, incluindo os parâmetros adicionais e a autocalibração da câmara fotogramétrica, não são significativas. Em função da qualidade dos resultados obtidos e de acordo com o Padrão de Exatidão Cartográfica, seria possível obter um documento cartográfico Classe A em relação à planimetria e Classe B em relação à altimetria na escala 1/10.000, com o projeto Rural e Classe A em relação à planimetria e Classe C em relação à altimetria na escala 1/25.000, com o Projeto Santiago de Compostela. As coordenadas tridimensionais (E, N e H) dos pontos de verificação obtidas fotogrametricamente no módulo estereoplotter versão 1.64 do E-FOTO, podem ser consideradas equivalentes as medidas com tecnologia de posicionamento por satélites.

Analysis and compensation of RF impairments for next generation multimode GNSS receivers

Global navigation satellite system (GNSS) receivers require solutions that are compact, cheap and low-power, in order to enable their widespread proliferation into consumer products. Furthermore, interoperability of GNSS with non-navigation systems, especially communication systems will gain importance in providing the value added services in a variety of sectors, providing seamless quality of service for users. An important step into the market for Galileo is the timely availability of these hybrid multi-mode terminals for consumer applications. However, receiver architectures that are amenable to high-levels of integration will inevitably suffer from RF impairments hindering their easy widespread use in commercial products. This paper studies and presents analytical evaluations of the performance degradation due to the RF impairments and develops algorithms that can compensate for them in the DSP domain at the base band with complexity-reduced hardware overheads, hence, paving the way for low-power, highly integrated multi-mode GNSS receivers.

The effect of clock jitter on the performance of continuous-time delta-sigma ADC for GNSS signals

Next generation Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers will operate in multiple navigation bands. An efficient way to achieve this with lower power and cost is to employ BandPass Sampling (BPS); nevertheless, the sampling operation injects large amounts of jitter noise, which degrades the performance of the receiver. Continuous–Time (CT) Delta–Sigma (ΔΣ) modulators are capable of suppressing this noise but the impact of clock jitter at the output of the Digital– to–Analog Converter (DAC) in the feedback path of the modulator should be taken into account. This paper presents an analytical approach for describing clock jitter in GNSS receivers when a CT–ΔΣ modulator is utilized for Analog–to–Digital Conversion (ADC). The validity of the presented approach is verified through time–domain simulations using a behavioural model of the fourth–order CT–ΔΣ modulator with 1–bit NRZ DAC feedback pulse.

Automated identification and tracking of polar-cap plasma patches at solar minimum

A method of automatically identifying and tracking polar-cap plasma patches, utilising data inversion and feature-tracking methods, is presented. A well-established and widely used 4-D ionospheric imaging algorithm, the Multi-Instrument Data Assimilation System (MIDAS), inverts slant total electron content (TEC) data from ground-based Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers to produce images of the free electron distribution in the polar-cap ionosphere. These are integrated to form vertical TEC maps. A flexible feature-tracking algorithm, TRACK, previously used extensively in meteorological storm-tracking studies is used to identify and track maxima in the resulting 2-D data fields. Various criteria are used to discriminate between genuine patches and "false-positive" maxima such as the continuously moving day-side maximum, which results from the Earth's rotation rather than plasma motion. Results for a 12-month period at solar minimum, when extensive validation data are available, are presented. The method identifies 71 separate structures consistent with patch motion during this time. The limitations of solar minimum and the consequent small number of patches make climatological inferences difficult, but the feasibility of the method for patches larger than approximately 500 km in scale is demonstrated and a larger study incorporating other parts of the solar cycle is warranted. Possible further optimisation of discrimination criteria, particularly regarding the definition of a patch in terms of its plasma concentration enhancement over the surrounding background, may improve results.

A dense GNSS meteorological network for observing deep convection in the Amazon

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

O entroncamento das políticas agrárias no Maranhão: encontros e desencontros institucionais na Microrregião Geográfica de Itapecuru Mirim

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelagem fotogramétrica e calibração de um sistema de visão omnidirecional

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)