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Tese 5,1 MB - Técnico Lisboa

1. Operacionais 1 Guardar Cancelar Figura 36 Janela utilizada para finalizar um esquema A nota serve para uma identifica o mais f cil do esquema em quest o e por este motivo opcional A lista de destinat rios do esquema corresponde ao nome de todos os grupos de utilizadores presentes no servidor Uma vez que um cliente s recebe a lista de grupos de utilizadores depois de se ligar ao servidor a lista de grupos s aparece nessa altura Caso o cliente n o esteja ligado ao servidor quando a liga o for estabelecida a janela de finaliza o de esquema volta a aparecer e o utilizador tem que escolher os destinat rios de cada esquema criado enquanto esteve desligado do servidor Estes destinat rios determinam quais os utilizadores para quem o servidor vai tentar enviar o esquema depois de avaliar se o cliente tem permiss o para tal Ap s o envio do esquema para o servidor o cliente recebe uma notifica o que o informa se o envio foi completado com sucesso ou se existem destinat rios que n o v o receber o esquema Os grupos e destinat rios de esquemas est o explicados com maior detalhe na sec o 3 6 3 e 3 6 4 3 5 3 5 Pontos de Georreferencia o Tal como explicado anteriormente para calcular as posi es dos utilizadores da rede assim como dos pontos dos esquemas utilizam se pontos geogr ficos pertencentes ao mapa desenhado na janela Para ser utilizado cada mapa necessita de dois pontos de
2. De forma a ilustrar mais facilmente o modo de organiza o da linguagem KML mostra se a seguir uma das instru es mais b sicas a cria o de um ponto lt xml version 1 0 encoding UTF 8 gt lt kml xmIns http www opengis net kml 2 2 gt lt Placemark gt lt name gt Simple placemark lt name gt lt description gt Attached to the ground Intelligently places itself at the height of the underlying terrain lt description gt lt Point gt lt coordinates gt 122 0822035425683 37 422289901 40251 0 lt coordinates gt lt Point gt lt Placemark gt lt kml gt Tal como pode ser visto no exemplo dado a estrutura de um ficheiro KML a seguinte e Cabe alho XML Essencial no in cio de qualquer documento KML sempre a primeira linha do documento e Declara o do namespace KML Tal como o cabe alho XML tamb m essencial sendo sempre a segunda linha do documento e Declara o do elemento Marca o in cio das propriedades do elemento neste caso um ponto descrito entre as linhas lt Placemark gt e lt Placemark gt a ser marcado no browser e Propriedades do elemento Todas as propriedades necess rias para que o elemento neste caso o ponto seja mostrado no local correcto Cada elemento a ser mostrado tem um conjunto de propriedades diferentes que podem ser opcionais ou n o No caso do exemplo anterior as propriedades do elemento Placemark s o o nome name a sua descri o des
3. Ha ERE Utilizadores ID do Utilizador ID do utilizador Nesta querie procura m se o s grupo s com o menor valor de hierarquia ou seja os grupos mais importantes a que o cliente pertence D 8 Grupos para onde o utilizador pode enviar esquemas Depois de saber qual ou quais os grupos com maior hierarquia a que o cliente pertence o servidor consulta de novo a BD a fim de conhecer quais os grupos que podem servir de receptores para os esquemas deste Essa consulta a seguinte DECLARE Qi int SET i SELECT DISTINCT Grupos Hierarquia FROM Bombeiros dbo Grupos WHERE Grupos Nome do Grupo Nome do grupo ELECT DISTINCT Grupos Nome do Grupo OM Bombeiros dbo Grupos RE Grupos Hierarquia gt i D SELECT DISTINCT Grupos Mandar baixo PSs An 2m N 96 FROM Bombeiros dbo Grupos WHERE Grupos Nome do Grupo Nome do grupo S U SELECT DISTINCT Grupos Nome do Grupo FROM Bombeiros dbo Grupos W A rupos Hierarquia i G SELECT Grupos Mandar mesmo FROM Bombeiros dbo Grupos WHERE Grupos Nome do Grupo Nome do grupo S U SELECT DISTINCT Grupos Nome do Grupo FROM Bombeiros dbo Grupos W A HERE Grupos Hierarquia lt i AND SELECT Grupos Mandar cima FROM Bombeiros dbo Grupos WHERE Grupos Nome do Grupo
4. 51 ca AIEE o U 655 6 sick ET tad aniseed EUR RE EET TE ECOS TEET 51 APA DAN COSTS ie e e ence cea asl bes a sitet toate goles decree a 52 4A CONCIUSGES aisraisisareitasase nuas Hu degiasaataaveiasda dub ad alada A a a e EAEN 53 4 5 Precis o do c lculo de orienta o errante aaa 54 459 1 INMO MUG AO a DER RR PER RR RR RN TENNESSEE 54 45 27 CalcUIOS tz ssasea isso Rostos a SER Mand GERE a Na SRD a Sa ada 54 4 5 3 CONCIUS O seis sien civ stnccdis gancacavabcdackgncdechasaouddesdandeduxsabedaas inde havaddenas as Deda bedaasauedaadsietla 54 4 6 Estimativa do volume de tr fego utilizado pelo SiSteMA scceceeeeeeeeeeeeeeteeeeeeeetee 55 46 1 OCUG AO TEA E E E EEE EE T E TTET TE 55 46 2 C lCUIOS rae AA rA aE EAAS ARAA EEA AE a AS 55 4 63 COMCIUS AO e a a E E Rad A aa da 56 Cap tulo 5 Conclus es e Critica ceccceccccceceeeeeeeeeceeeeeeeeeeeaaeeseaeeceeeeeceaeeesaaeseeeeeseaeeesiaeeseaeeeeaes 57 Bie CONCIUSOCS iii seks Adenia patria E Rad ane RSA ARTUR aa tenes ai Rad a nada 57 2 Si CMC A seni E E E I A diria Caudle unset mn aaa tastes Au dae nanda dna doada Autocad 57 RRETERENGIAS 2 azia a das he Peciehc tata oe s Pr REM hate bd ck vnapabeeduiaed dan Ra Madd cs eevee Hite davi ria dra da 59 Anexo A Standard NMEA e utiliza o das coordenadas recolhidas cccccsseeeesesteeeeeeaaes 61 Al Siandara NMEA oufer e E EAEE T ETAT T ATE Ira ec ATAA aai 61 AoT LINO dTa O aeret ER
5. A SetIG A SetlG a S 11 3 A Close A SetM A SetM A SetM A SetM A SetM 13 Estados X Entradas Tabela B 7 M quina de estados do servidor 3 S 50 MapaE E 1500 MapaE E E50 S_500 500Env 501pE E_i501 501pE E_0 500Env E E500 a a a a a NotOk4 S last NotOk1 NotOks A_Close NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A_Close NotOk4 S last NotOk1 NotOks A Close NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A_Close NotOk5 a S 0 E 0 NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A_Close NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A_Close S 41 41Env E 0 S 401 401E E 0 a S 50 MapaE E 1500 S 11 4 S 11 4 S 11 4 S 11 4 S 11 4 A SetlG A SetIG A SetlG A SetlG A SetlG 74 A SetM A SetM A SetM A SetM A SetM Tabela B 8 M quina de estados do servidor 4 Estados X Entradas S_501 501E E_0 501E E E501 b NotOk4 S_last NotOk1 NotOK3 A_Close NotOk4 S last NotOk1 NotOkS A_Close NotOk5 a S_0 E 0 NotOk4 S last NotOk1 NotOkS A Close NotOk4 S last NotOk1 NotOks A Close S 500 500Env 501pE E_i501 501pE E_0 S_501 501E E 0 R_51 b b b b A pIMEx 501R pod p p D R S_100 T_Acc b b b b T O
6. Ficheiro de ConFiguragao do utilizador MATT Server port 6000 Endereco http para a pasta dos ficheiros KML 192 168 2 1 Caminho para a pasta dos ficheiros KML C Teste FIM DE FICHEIRO Este ficheiro cont m o Server port para que o Servidor saiba qual o porto em que deve esperar pelos pedidos de liga o dos clientes o Endere o http para a pasta dos ficheiros KML para que o Servidor o coloque nos Network Links e no ficheiro de actualiza es e o Caminho para a pasta dos ficheiros KML para que o Servidor saiba onde guardar os ficheiros KML de dados 89 C 3 Config GPS txt Este ficheiro aberto pelo Cliente para retirar as defini es dos receptores GPS a que se deve ligar Apresenta se a seguir um exemplo deste ficheiro TATTLE Ficheiro de ConFiguragao do s Receptor es GPS HALT Mill RECEPTOR 1 Porta COM 19 Baud Rate 115200 Byte Size 8 Paridade Even Mark No parity Odd Space No parity Stop Bits 1 1 5 2 1 Flow Control S N N Mill RECEPTOR 2 Porta COM 29 Baud Rate 38400 Byte Size 8 Paridade Even Mark No parity Odd Space No parity Stop Bits 1 1 5 2 1 Flow Control S N N FIM DE FICHEIRO Este ficheiro pode ter dados de um ou de dois receptores dependendo da op o escolhida no ficheiro Config txt Todos os par metros utilizados na conFigura o dos receptores est
7. w SQL Server Enterprise Manager Console Root Microsoft SQL Servers SQL Server Group UBE YG Ele Action View Tools Window Help laj x e omx aR ALONG C Console Root Tables 33 Items J microsoft SQL Servers Name Owner Type Create Dati sz fea Wi Ki E Categories dbo User 6 08 2000 4 PRASA E CustomerCustomerDemo dbo User 6 08 2000 i i master E customerDemographics dbo User 6 08 2000 65 13 model E customers dbo User 6 08 2000 3 msdb E dtproperties dbo System 1 04 2007 J Northwind E Employees dbo User 6 08 2000 Diagrams ElEmployeeTerritories dbo User 6 08 2000 E E order Details dbo User 6 08 2000 60 Views El Orders dbo User 6 08 2000 2 Stored Procedures E Products dbo User 6 08 2000 Users ElRegion dbo User 6 08 2000 Roles El shippers dbo User 6 08 2000 Rules El suppliers dbo User 6 08 2000 E Defaults E syscolumns dbo System 6 08 2000 User Defined Date E syscomments dbo System 6 08 2000 A User Defined Func E sysdepends dbo System 6 08 2000 E g E id sysfilegroups dbo System 6 08 2000 Uy temp a Data Transformation Serv Elsysfies dio E 6 08 2000 E sysfilest dbo System 6 08 2000 E Management i Replication El sysforeignkeys dbo System 6 08 2000 H Security E sysfulltextcatalogs dbo System 6 08 2000 68 BM Support Services Elsysfultextnotify dbo System 6 08 2000 a Meta Data Services El sysindexes dbo System 6 08 2000 Fl cvsindevkevs dha Svstem fingiznnn M Al gt
8. However if the image is double clicked the point clicked becomes the new center of the window The amount of image on the window is reduced by half each time the zoom level is increased which means that the number of screen pixels associated with each image pixel doubles The application corrects the center of the image when the center chosen by the user would make the screen show the background of the window After using the command Zoom the user can pan the image to scroll the map Pan is done when clicking and dragging the image The application saves the position clicked and after a very short timer records a new position By subtracting both the initial and final positions the application knows where to move the center of the image and then repaints the window with the new center If the user drags the image in a manner that would show the background of the window the application doesn t let him drag it any further The command Zoom 0 when pressed resets the image to its starting zoom level This is the level where the whole image is shown on the window and covers it entirely Every time the image shown is cycled through the Prox Mapa command this is the level of zoom of the new image painted on the window The command Zoom decreases the level of zoom of the image shown on the window showing twice the amount of image than before it s applied This never goes beyond the level of the command
9. LEFT JOIN Bombeiros dbo Grupos ON Utilizadores Grupo Grupos ID Grupo WHERE Utilizadores ID do Utilizador ID do utilizador Z Tal como nos casos anteriores de consulta de permiss es o retorno da querie S se o utilizador tiver permiss o para enviar as coordenadas de georreferencia o extra ou N caso contr rio 97 98 Anexo E Ficheiros KML utilizados E 1 Introdu o Tal como discutido na sec o 2 5 3 para uma actualiza o peri dica eficaz s o necess rios quatro ficheiros KML Ficheiro inicial Network Link para o ficheiro inicial Ficheiro de actualiza es Network Link para o ficheiro de actualiza es PO Na Os Network Links e o ficheiro inicial s o criados na inicializa o da aplica o O ficheiro inicial cont m os esquemas que esta tem guardados em Esquemas txt O ficheiro de actualiza es tamb m criado na inicializa o da aplica o mas encontra se vazio sendo depois actualizado uma vez por minuto E 2 Ficheiro Inicial Este ficheiro guardado como um documento normal de KML Nele s o colocados os esquemas que o servidor carrega para a mem ria no momento da sua inicializa o De seguida apresenta se um exemplo deste ficheiro lt xml version 1 0 encoding UTF 8 gt lt kml xmlns http www opengis net km1 2 2 xmins gx http www google com kml ext 2 2 xmins kml http www opengis net kml 2 2 xmlns atom http www w3 o
10. S_501 501E Wu E 0 E b b A pIM 500Rec 501pR ea S 0 E 501 501pR a b E 0 500Rec S 100 A pone 501R R_501 E_0 501R b S 100 T Crds A SetCrd A SetCrd A SetCrd A SetCrd T Out S_11 4 Ss 11 4 Ss 11 4 S_11 4 C_Liga b a 20_w8 DpEnv S_21 DpEnv S_20 E_CM 20_w8 3 w8 S_3 E_30 3_w8 DpPed S_4 E_40 DpPed 51_w8 S_51 E_i501 51 w8 S 0 b S 11 3 A Close 80 B 5 Diagramas Temporais De seguida apresentam se diagramas temporais para todas as sequ ncias de comunica o presentes no protocolo Para cada sequ ncia h determinados passos que podem ocorrer v rias vezes quando necess ria a utiliza o da mensagem tipo Waiting e s o poss veis as ocorr ncias de certos erros respondidos com mensagens do tipo NotOk 5 B 5 1 Sequ ncia de Inicializa o Sequ ncia que ocorre depois do servidor fazer accept a um pedido pr vio de connect de um cliente Em vez da mensagem nfoGrupos o servidor poder responder com uma mensagem NotOk se o cliente n o tiver autorizado a ligar se ou se j se encontra ligado Esta sequ ncia est ilustrada na Figura B 2 S z ID V Figura B 2 Inicializa o da comunica o S C B 5 2 Transmiss o do nome dos grupos existentes na base de dados Atrav s de um comando espec fico ou timer o servidor pode enviar ao cliente um update dos grupos existentes na base de dados
11. Zoom 0 otherwise the background of the window would be shown and always keeps the center of the image The command Menu shows the bottom bar menu which has the following options Receptor GPS Rede Esquemas and Pontos Georreferenc e Pressing the Recetor GPS button opens the following sub menu shown in Fig 13 Figure 13 Receptor GPS sub menu The menu has two sets of options the first shown in Fig 13 a appears when the application is connected to a GPS receiver and the second shown in Fig 13 b appears when the application is not connect to any receiver The command Reset turns the connection to the receiver off and then on again while the command Ligar attempts to establish a connection to the receiver The last command Configurar present in both situations shows a window that lets users change the parameters needed to connect to a receiver Using Configurar and then Reset lets users change the GPS receivers used without closing and re opening the application e The Rede button opens the network sub menu which has only one command Ligar This command allows the application to connect to the Server e The button Esquemas opens the sub menu related to sketches which has the options shown in Fig 14 Listar Fi a A AM a Figure 14 Sketches sub menu The command Listar shows
12. At ao momento a nica forma de alterar as cores com que o esquema apresentado pela aplica o e Numero de coordenadas para a aplica o saber quantas linhas de coordenadas tem que ler e Pontos do esquema Coordenadas de cada ponto e informa o se se trata do in cio de um novo segmento As coordenadas est o na forma graus e orienta o encontrando se primeiro a latitude e depois a longitude separadas por um espa o A informa o acerca de novo segmento tamb m est separada das coordenadas do ponto por um espa o e assume o valor 0 se for in cio de um segmento ou 1 caso contr rio C 7 DestEsq ixt Este ficheiro tem informa o acerca dos destinat rios dos esquemas Se a aplica o for Cliente mant m os destinat rios at o esquema ser enviado com sucesso para o servidor Se for Servidor este ficheiro tem os destinat rios de todos os esquemas armazenados Segue se um exemplo deste ficheiro para o Servidor THAT FICHEIRO DE ARMAZENAMENTO DOS DESTINATARIOS DOS ESQUEMAS LLL ID 1 teste 1 27 10 2010 17h10 RGB 25 88 152 Destinatarios Comando 1 Comando 2 FIM DE ESQUEMA ID 2 teste 2 27 10 2010 17h11 RGB 106 32 73 Destinatarios Apoio 1 Comando 1 Operacionais 1 FIM DE ESQUEMA Como se pode observar tal como no ficheiro Esquemas txt cada desenho caracterizado pelo seu ID nota e data de cria o No caso da aplica o Servidor os destinat rios s o arm
13. Due to the practical use of the application using 13 points of georeferencing for this image is the best option In this case the square created by the georeferencing points has approximately 4 51 in longitude and 2 07 of latitude approximately 110m x 40m To obtain an almost perfect accuracy the case of the 41 points grid is needed which implies an area of 2 75 in longitude and 1 03 in latitude approximately 55m x 20m B Data transmissions rates To test the rates of transmission in the network an image was sent from the Server to an increasing number of users The image used had a size of 346 181 bytes The time was taken into account since the first message was sent by the Server until the last user received the last part of information about the image The results are shown in Fig 25 Map broadcasting time by time ms O Nr of users Figure 25 Transmission time from the Server to the network As expected and shown in Fig 25 the time y increases with the number of users x and that increase can be approximated by the line given by 6 y ms 366 81x 102 38 6 This means that with enough users the network will be idle for a potentially long time when the server broadcasts new images For this reason this feature should be used when not in an operation One option to solve this would be the use of an architecture hybrid of server client and peer to peer which was never considered fo
14. May 2003 50 NMEA The NMEA 0183 Protocol v3 0 of the standard 51 Jos Sanguino support material for the course Navigation Systems of the Integrated MSc in Aerospace Engineering curricular plan Instituto Superior T cnico Technical University of Lisbon 2010
15. Nome do grupo S Desta forma obt m se o resultado de tr s queries num conjunto os grupos de hierarquia inferior ao do grupo do cliente se este puder enviar lhes esquemas os grupos de hierarquia igual se o cliente estiver autorizado a enviar lhes esquemas e os grupos de hierarquia superior se o cliente tiver permiss o para lhes enviar esquemas As permiss es v m na forma de S ou N caso o utilizador tenha permiss o ou n o respectivamente D 9 Utilizadores de um grupo Sabendo os grupos para os quais o cliente pode enviar esquemas e quais os grupos que ele escolheu como destinat rios o servidor consulta a BD para retirar o ID dos utilizadores pertencentes a esses grupos que de seguida ser o informados que o servidor tem esquemas novos A querie feita pelo servidor BD a seguinte ELECT Utilizadores ID do Utilizador ROM Bombeiros dbo Utilizadores FT JOIN Bombeiros dbo Grupos Utilizadores Grupo Grupos ID Grupo RE Grupos Nome do Grupo Nome do grupo Ea S F L O W EE T D 10 Permiss o para enviar coordenadas extra de georreferencia o Sempre que um cliente pretende enviar coordenadas de georreferencia o extra para o servidor este come a por ver se ele tem permiss o para o fazer A consulta feita pelo servidor a BD a seguinte SELECT DISTINCT Grupos Coords Georref FROM Bombeiros dbo Utilizadores
16. cio do teste 4 5 2 C lculos O per odo de tempo utilizado para a recolha dos dados foi de 10 minutos e o ve culo ficou est tico durante todo o teste A recolha foi realizada apenas depois da posi o do utilizador estar minimamente est vel ou seja com poucas varia es em cada actualiza o de ecr Uma vez que a orienta o de um utilizador recalculada a cada cinco segundos um per odo de 10 minutos de dados implicaria uma tabela com 120 entradas Por este motivo apenas se apresenta a m dia e o desvio padr o obtidos A express o 19 foi utilizada para o c lculo da m dia onde X corresponde m dia x t aos valores recolhidos e n ao n mero de pontos recolhidos A express o 20 foi utilizada para calcular o desvio padr o o 4 5 3 Conclus o O valor calculado para a m dia dos valores recolhidos foi de aproximadamente 20 57 com um desvio padr o de aproximadamente 2 97 Na Figura 57 pode ver se o mapa utilizado para 54 o teste e tendo em conta que o ve culo estava estacionado no local da imagem a orienta o do mesmo era de cerca de 21 valor que se encontra dentro dos valores obtidos Figura 57 Teste da orienta o Os valores calculados uma vez que dependem das posi es obtidas pelos dois receptores GPS s devem ser tidos em considera o quando essas posi es est o est veis e quando as condi es s o favor veis utiliza o do sistema GPS Quando as posi es aind
17. download was implemented so that only the necessary maps were stored in each unit All of these maps were composed of an image and the corresponding geographic coordinates A description of this system of map distribution and how the images are chosen and transmitted to the clients can be seen in 5 This map distribution strategy is used in Internet positioning applications such as Google Earth or Google Maps to minimize the amount of data transmitted as only the necessary parts of a map are given to a user Another example of this kind of positioning system is the one described in 6 In this system the units used are laptops which can be installed in vehicles used in civil protection operations The interface of this system s client application is shown in Fig 2 In this system due to the high storage capacity of laptops the distribution of maps as described earlier isn t used but each map may be georeferenced with as many georeferencing 114 points as the users desire giving them the possibility to improve the accuracy of the application s positioning calculations a s gt d TT Figure G2 Example of a coordinated position system interface HI IMAGE GEOREFERENCING Coordinated positioning applications make use of digitalized maps to provide users with visual information about their position and if part of a network the positions of every other user connected to it The application used for this study is descri
18. em oposi o ao que acontecia at agora onde o tr fego era maioritariamente no sentido downlink O HSUPA utiliza os mesmos mecanismos e t cnicas utilizadas pelo HSDPA mas aplicados ao uplink A diferen a fundamental reside na utiliza o de um canal dedicado por utilizador chamado E DCH Enhanced Dedicated Channel que resulta num tratamento diferente dos recursos de r dio Neste caso os utilizadores n o se encontram sincronizados como no sentido uplink podendo estar a transmitir em simult neo o que pode originar interfer ncias Para diminuir estas interfer ncias o HSUPA controla o n vel de pot ncia dos sinais enviados de acordo com as necessidades da rede para minimizar as interfer ncias 15 Uma rede que utilize HSDPA e HSUPA diz se que utiliza apenas HSPA High Speed Packet Access 2 4 6 HSPA UMTS O HSPA a evolu o do HSPA que se consegue atrav s de diversas melhorias no sistema Para al m da utiliza o de modula es de ordem superior e de receptores mais avan ados e com possibilidade de diversidade na recep o destaca se a possibilidade de alguns utilizadores ficarem permanentemente ligados utilizando a t cnica Continuous Packet Connectivity e a utiliza o do conceito de Dual Carrier Operation onde dois canais de 5 MHz s o agrupados e atribu dos a um utilizador Todas estas t cnicas t m por objectivo aumentar as velocidades de transmiss o e capacidade das redes 15 10 2 5 Structured
19. ist visto de cima 38 7382944400N9 1408888890W 38 7351972200N9 1358305560W 38 7360111111N9 1384361111W 16668 00 6801 00 38 7367361111N9 1393750000W 9937 00 13304 00 Este formato corresponde a ist jpg ist visto de cima nome do ficheiro da imagem e a seguir a uma nota sobre o mesmo 38 7382944400N9 1408888890W coordenadas do canto superior esquerdo em graus e orienta o primeiro a latitude e depois a longitude 38 7351972200N9 1358305560W coordenadas do canto inferior direito 38 7360111111N9 1384361111W coordenadas extra para facilitar a marca o de posi es 16668 00 6801 00 localiza o na imagem do ponto de coordenadas extra 38 7367361111N9 1393750000W torre de quimica depois do caracter pode introduzir se uma nota para o ponto 9937 00 13304 00 o caracter marca o final dos dados de um mapa O sistema utiliza tamb m esquemas que s o desenhados directamente sobre as imagens na aplica o Cliente Esses esquemas s o armazenados no ficheiro Esquemas txt segundo o formato N DE ESQUEMAS 1 n mero total de esquemas no ficheiro ID 2 Identificador do esquema atribu do pelo servidor Nota esquema 1 Nota para melhor identifica o do esquema Data de cria o 25 11 2010 14h42 RGB 128 221 227 cor de representa o do esquema na aplica o Cliente 103 Coordenadas 15 N mero de pontos que constituem o esquema 38 7767304315N 9 1736923549W
20. js L gt Figura 7 Tabela tipica de um servidor SQL 2 5 2 Vis o geral dos elementos da linguagem Existem diversos tipos de elementos na linguagem SQL alguns dos quais apresentados de seguida podendo ser visualizados na Figura 8 woe case UPDATE country Expression sause SET population population 1 WHERE cause WHERE name USA Expression Statement Predicate Figura 8 Alguns elementos da linguagem SQL numa instru o 20 e Cl usulas Clauses Elementos constituintes das queries e statments utilizados e Express es Expressions Elementos que podem alterar valores de vari veis ou servir como termos de compara o e Predicados Predicates Elementos que especificam condi es a serem avaliadas e servem para limitar os efeitos das declara es e consultas e Declara es Statments Express es que podem ter efeitos persistentes nas bases de dados como altera o adi o e remo o de dados entre outros efeitos e Consultas Queries Express es utilizadas para consultar dados das bases de dados utilizando determinados crit rios Em seguida este elemento ser abordado de forma 12 mais exaustiva devido sua fun o fundamental na elabora o do projecto da disserta o 20 2 5 3 Consultas Queries As consultas ou queries s o as opera es mais vulgares em SQL iniciando se sempre com a declara o SELECT Esta declara o
21. ngulo calculado Ainda que o desenvolvimento da aplica o tenha sido feito de forma a tentar optimizar estes tempos de preenchimento da janela o valor estimado para um grande n mero de utilizadores 100 muito elevado tanto para a marca o de posi es simples como para a marca o de direc es de movimenta o Quando a aplica o apenas est a mostrar as posi es dos utilizadores n o existe problema pois as posi es dos mesmos apenas s o actualizadas a cada cinco segundos O problema est em quando se est a manipular o mapa tanto atrav s de zoom como pan ou quando se est a desenhar um esquema uma vez que a janela desenhada em intervalos de tempo muito reduzidos no caso do pan a cada 300 ms fazendo com que o atraso no preenchimento da janela seja not rio Uma altera o poss vel na aplica o uma vez que n o se pode diminuir o tempo de preenchimento da janela quando o n mero de utilizadores aumenta n o colocar os utilizadores na janela quando se est a manipular a imagem ou a desenhar um esquema 4 5 Precis o do c lculo de orienta o 4 5 1 Introdu o Para testar a precis o das orienta es calculadas pela aplica o Cliente conforme explicado na sec o 3 5 3 1 foi realizado um teste onde se recolheram os dados da aplica o durante um determinado per odo de tempo tendo se depois calculado a m dia e o desvio padr o e comparado esse valor com o valor real conhecido desde o in
22. o presentes nomeadamente e Porta COM N mero de identifica o da porta COM utilizada para comunicar com o receptor e Baud Rate Velocidade de transmiss o de dados e Byte Size N mero de bits por byte transmitido e Parity Esquema de paridade utilizado para detec o de erros e Stop Bits N mero de bits enviados para marcar o final de cada caracter transmitido e Flow Control Exist ncia de controlo do envio e recep o da informa o poss vel ter dois receptores definidos e utilizar apenas o primeiro mas se a op o de mostrar a direc o de movimenta o ao utilizador for seleccionada necess rio ter as defini es de ambos Na aplica o Cliente poss vel alterar estas defini es conforme necess rio 90 C 4 Config SQL txt Este ficheiro aberto pelo Servidor para retirar os par metros necess rios liga o com a base de dados A seguir apresenta se um exemplo do ficheiro MATA Dados para ligar ao servidor MS SQL Server ATMA url do servidor TIAGO PC SQLEXPRESS Seguran a integrada com Windows S Nome do Uitlizador Tiago pc Tiago Password I FIM Dependendo do tipo de seguran a escolhida pode haver necessidade de utilizar password no acesso base de dados Todos os passos e testes do projecto foram realizados fazendo uso da seguran a integrada com o Windows C 5 InfoMapas txt Este ficheiro cont m todos os dados referentes aos mapa
23. representado este tipo de arquitectura Cliente Cliente Cliente Cliente Figura 16 Arquitectura Servidor Clientes 25 3 3 1 2 Peer to Peer Uma rede distribu da pode ser chamada P2P Peer to Peer se os seus utilizadores partilham os seus recursos de hardware sejam eles capacidade de processamento capacidade de armazenamento capacidade de rede impressoras Estes recursos partilhados s o necess rios para a rede cumprir o seu objectivo que pode ser por exemplo partilha de ficheiros e est o dispon veis para os outros utilizadores directamente isto sem ser necess rio utilizar entidades intermedi rias Os participantes numa rede deste tipo s o considerados n o s fornecedores de recursos mas tamb m requerentes dos mesmos ou seja s o servidores e clientes dependendo da sua necessidade e da necessidade da rede Se poss vel que qualquer um dos utilizadores seja removido da rede sem que exista impacto na mesma com excep o do impacto na performance d se rede o nome de P2P pura Neste caso todos os utilizadores t m o mesmo n vel de participa o na rede n o existindo nenhum com fun es especiais ou administrativas 25 Na Figura 17 pode ver se o esquema de uma rede deste tipo 20 Utilizador Utilizador Utilizador BM utilizador Utilizador Utilizador Figura 17 Arquitectura P2P 25 3 3 2 Vantagens da arquitectura Servidor Clientes face P2P 25 e Na arquitectu
24. to the geographical information of the image The association of an image with its geographical georeferencing This process allows not only the information is called users positions to be shown on the chosen cartography but also their orientation if they are connected to two GPS receivers To control the flow of information in the network a system of permissions was created in the form of a user database The system developed was tested to assess its capabilities performance and viability as a commercial product I Relevant Technologies This project makes use of a variety of technologies that were integrated to achieve the end result The users connect to GPS receivers using Bluetooth and make use of the available mobile communication systems to connect to the network The system developed also needed to be able to communicate with the user database to check for permissions and makes use of Earth browser Google Earth to show certain elements of the network 119 A Global Positioning System GPS The GPS system is an electronic information system that provides its users with positioning velocity and time PVT information It was created by the USA s Department of Defense with two levels of use a civilian use with certain limitations and a military use much more precise than the civilian 1 The system is divided into three segments which can be seen in Fig 1 e A space segment comprised of over 30 satel
25. 1 Conclus es O sistema desenvolvido cumpre os objectivos propostos com excep o da utiliza o de terminais sem interface gr fico uma vez que foi projectado para ser utilizado em ve culos utilizados nas opera es de protec o civil atrav s de computadores montados nos mesmos A utiliza o de terminais sem interface gr fico por exemplo telem veis ou PDAs tornaria necess rio o desenvolvimento de uma terceira aplica o para esse tipo de terminais Tal como estabelecido nos objectivos a aplica o Cliente permite a visualiza o da posi o do seu utilizador assim como de todos os outros utilizadores da rede ap s a sua liga o ao Servidor Para al m disso poss vel desenhar diagramas nos mapas utilizados que depois s o enviados para utilizadores seleccionados Do lado da aplica o Servidor esta coordena todo o envio de informa o para os utilizadores e poss vel adicionar mapas aos utilizados na rede Os mapas utilizados podem ser adicionados manualmente com recurso a imagens digitalizadas e georreferenciadas Uma vez que o sistema permite georreferenciar qualquer imagem com qualquer n mero de pontos de georreferencia o qualquer imagem jpeg ou bitmap pode ser utilizada como mapa Para al m disso o erro de georreferencia o pode ser minimizado como visto na sec o 4 2 tornando assim as posi es calculadas pela aplica o bastante mais precisas Embora fora dos objectivos iniciais foi tamb m des
26. 36 georreferencia o o do canto superior esquerdo e o do canto inferior direito embora exista a possibilidade de se acrescentarem outros de modo a tornar os c lculos mais precisos A sec o Pontos Georreferenc abre um conjunto de op es relacionadas com os pontos de georreferencia o utilizados nos mapas usados pela aplica o Este submenu pode ser visualizado na Figura 37 1 ALt Enviar para a rede be a Mostrar Pontos TA SE Novo Receptor 7 4 we Fn Novo Manual Figura 37 Op es relacionadas com pontos de georreferencia o A op o Novo Manual possibilita ao utilizador acrescentar um novo ponto de georreferencia o para o mapa apresentado na janela Isto conseguido atrav s da atribui o de um par de coordenadas geogr ficas a um determinado ponto no mapa Ap s a selec o da op o o utilizador selecciona no mapa desenhado na janela qual o ponto que vai ser associado s coordenadas Depois de escolhido o ponto pedido ao utilizador que introduza as coordenadas e a nota para o mesmo A janela que aparece para a introdu o desses dados mostrada na Figura 38 RES N s E a Longitude Graus Minutos Segundos es es Nota opcional mem 0 0 Figura 38 Janela para introdu o de dados sobre novo ponto de georreferencia o Para maior facilidade de utiliza o poss vel introduzir as coordenadas em graus minu
27. Esta transmiss o pode ser observada na Figura B 3 S C Figura B 3 Sequ ncia de envio dos nomes dos grupos 81 B 5 3 Transmiss o de coordenadas Sequ ncia iniciada pelo cliente normalmente ap s este receber aviso de um timer O cliente come a por enviar as suas coordenadas para o servidor e recebe as de todos os outros clientes que pertencem mesma opera o S o estas mensagens que avisam o cliente ou servidor acerca de novos esquemas existentes no outro A sequ ncia est presente na Figura B 4 S C oot ase e WM Figura B 4 Sequ ncia de troca de coordenadas 82 B 5 4 Transmiss o dos IDs dos esquemas Quando um cliente recebe uma mensagem CoordsMEx do servidor fica a saber que este tem pelo menos um esquema novo para si Ent o pede os IDs de todos os esquemas existentes no servidor dispon veis para o seu grupo de utilizadores A sequ ncia da Figura B 5 ilustra este pedido de IDs un A pede VV Figura B 5 Pedido de IDs dos esquemas 83 B 5 5 Transmiss o de esquemas Um pedido de esquema ocorre quando o servidor recebe uma mensagem CoordsEx ou o cliente detecta que h esquemas novos no servidor depois de receber os IDs dos esquemas A Figura B 6 demonstra a sequ ncia de transmiss o de um esquema do servidor para o cliente e a Figura B 7 de um esquema do cliente para o servidor A diferen a est na terceira parte a mensagem DestE a qual o servidor n o precisa de enviar
28. Icon gt lt scale gt 0 7 lt scale gt lt href gt Imagens kml_tipo2_on png lt href gt lt Icon gt lt Style gt lt Style id tipo2_off gt lt Icon gt lt scale gt 0 7 lt scale gt lt href gt Imagens kml_tipo2_off png lt href gt lt Icon gt lt Style gt lt Style id tipo3_on gt lt Icon gt lt scale gt 0 7 lt scale gt lt href gt Imagens kml_tipo3_on png lt href gt lt Icon gt lt Style gt lt Style id tipo3_off gt lt Icon gt lt scale gt 0 7 lt scale gt lt href gt Imagens kml_tipo3_off png lt href gt lt Icon gt lt Style gt lt Style id 1 gt lt LineStyle gt lt color gt ff0000aa lt color gt lt width gt 2 5 lt width gt lt LineStyle gt lt Style gt lt Create gt lt Placemark id 1234CCOMO001 gt lt name gt 1234CCOM001 lt name gt lt description gt online lt description gt lt styleUrl gt ftipol on lt styleUrl gt lt Point id 6 gt lt coordinates gt 9 13711 38 7369 lt coordinates gt lt Point gt lt Placemark gt lt Create gt lt Change gt lt Placemark targetId 1234CCOM002 gt lt name gt 1234CCOM002 lt name gt 101 lt description gt online lt description gt lt styleUrl gt ftipol on lt styleUrl gt lt Point targetId 7 gt lt coordinates gt 9 13822 38 7368 lt coordinates gt lt Point gt lt Placemark gt lt Change gt lt Update gt lt NetworkLinkContro
29. Organization for Standardization KML Keyhole Markup Language L1 Link 1 L2 Link 2 LLA Longitude Latitude e Altitude Mbps Megabits por Segundo MIMO Multiple Input Multiple Output ms Milisegundos NMEA National Marine Electronics Association OGC Open Geospatial Consortium P2P Peer to Peer PDA Personal Digital Assistant PSK Phase Shift Keying PVT Posi o Velocidade e Tempo QAM Quadrature Amplitude Modulation RF Radio Frequ ncias SEQUEL Structured English QUEry Language SQL Structured Query Language SQUARE Specifying QUeries As Relational Expressions T SQL Transact Structured Query Language xvii UMTS Universal Mobile Telecommunications System USB Universal Serial Bus WCDMA Wideband Code Division Multiple Access XML Extensible Markup Language xviii Cap tulo 1 Introdu o 1 1 Motiva o O sistema GPS Global Positioning System na sua forma mais simples ou seja com recurso apenas a um receptor que transmita ao utilizador a sua posi o em latitude e longitude necessita de cartografia pr pria em papel para que este consiga visualizar onde se encontra Actualmente os dispositivos GPS existentes no mercado utilizam ecr s capazes de mostrar a sua posi o de forma autom tica sobre cartografia digitalizada Para al m da posi o tamb m poss vel fazer marca es nos mapas existentes e calcular caminhos en
30. Query Language SQL 2 5 1 Introdu o Em 1970 o Dr E F Codd publicou o artigo cientifico A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks que se tornaria a base do sistema relacional de bases de dados BD ao descrever uma nova maneira de estruturar os dados de uma BD levando a at aos sistemas de BD que se utilizam hoje e dia Com base neste artigo os colegas de Codd Donald D Chamberlin e Raymond F Boyce desenvolveram uma linguagem de consulta de nome SQUARE Specifying Queries As Relational Expressions que utilizava a teoria de Codd de modo a seleccionar dados de uma BD Em 1974 Chamberlin e Boyce publicaram o artigo SEQUEL A Structured English Query Language uma nova linguagem em muitos aspectos igual SQUARE mas onde existiu o cuidado de criar uma estrutura de programa o que fosse pr tica e f cil de perceber e alterar 16 17 Utilizando como exemplo a consulta de nomes e sal rios de empregados que pertencem ao departamento de brinquedos e que t m como gerente o sr Anderson a consulta com recurso a SQUARE seria especificada do seguinte modo NAME SAL EMP DEPT MGR TOY ANDERSON Utilizando SEQUEL esta mesma consulta teria o formato SELECT NAME SAL FROM EMP WHERE DEPT TOY AND MGR ANDERSON Como se pode observar a sintaxe da linguagem SEQUEL tem vantagens por ser mais percept vel e mais f cil de aprender por novos utilizadores Ambas s o linguagens declarativas n
31. TFC 210 makes use of a map distribution system to keep the cartography stored on the PDA to a minimum as seen in 21 Geocommunicator was developed after TFC 210 so it improves on some aspects like power management energy 121 consumption and data transmission and introduces new ones like user authentication Fig 3 shows the interface windows of these applications Geocomm a b Figure 3 TFC 210 a and Geocomunicator b windows B System Architecture One of the main aspects and earliest choices needed to be made for this project was the architecture of the system that was going to be developed An early attempt at Peer to Peer architecture was made but the need of a central hub and a permission system changed that to Client Server architecture The final architecture used on the system with GPS and Internet connections can be seen in Fig 2 ge do AD e e GPS Receiver E q Laptop Se a P o gt User 2 l S User 1 sf Se gt Base Station e el Ja gt i intemat 5 Se Server Figure 4 System architecture When comparing with Peer to Peer P2P networks the transmission of large blocks of information like maps is harder in pure Client Server architectures as only the server is in charge of it but it was the logical choice because 122 of the permissions system that was implemented and to keep the data centralized and secured Also with the use of a server m
32. Toda a informa o separada por 011 NotOK Mensagem de erro Mensagem composta pelo c digo de erro 1 Utilizador n o autorizado Utilizador j est ligado Erro no socket ou na sequ ncia de mensagens Pedido de reenvio da ltima mensagem Erro gen rico depende do contexto q Ron 100 Waiting Mensagem para sinalizar a recep o de uma parte da informa o Mensagem vazia 020 Coords C Mensagem com as coordenadas de um utilizador Se este utilizar dois receptores as duas coordenadas s o separadas por 65 021 CoordsEx C Mensagem com as coordenadas de um utilizador seguidas do n mero de esquemas novos que o mesmo pode receber Mensagem composta pelas coordenadas do utilizador ver 020 e o n mero de esquemas com ID igual a 0 A informa o separada por 022 CoordsM S Mensagem de coordenadas globais referente a todos os utilizadores pertencentes mesma opera o Mensagem composta pelo n mero de IDs e coordenadas que v o ser enviados e pelos IDs e coordenadas dos utilizadores que pertencem mesma opera o que o receptor da mensagem Toda a informa o separada por 023 CoordsMEx S Mensagem de coordenadas globais que origina um pedido de IDs por parte do receptor Mensagem com a mesma composi o da mensagem 022 Nota Este ID de mensagem s usado se o cliente puder receber os esquemas novos existentes no servidor 003 PedelDs C Mensa
33. X i Espera sinal para enviar E_i42 DestE R_50 Recebeu msg Mapa X E_E42 Espera envio do DestE R_51 Recebeu msg PrepIMEx xX X E E401 Espera envio do NotOkE X R_500 Recebeu msg InfoMapa X E ResD Espera rosultado Ge R 501 Recebeu msg InfoMapaEx X esquema enviado E_50 Espera mapa T Acc Timer para fazer accept E i50 Espera sinal para enviar x T Crds Timer para trocar x Mapa coordenadas E_E50 Espera envio do Mapa X T_Grps Timar para fazar upoata aos grupos E_500 Espera InfoMapa X T_Out Timeout na comunica o E 1500 Espera sinal para enviar x C Liga Comando para se ligar ao InfoMapa servidor E_E500 Espera envio da InfoMapa CM Comando para envio de X um mapa E_501 Espera InfoMapaEx Espera sinal para envio do E_i501 InfoMapaEx E E501 Espera envio do xIx InfoMapaEx 68 Tabela B 2 Sa das das m quinas de estados SA DAS ID DESCRI O S C Liga Tenta se ligar ao servidor X so Envia msg OK X X 1 Envia msg ID X X S_10 Envia msg InfoGrupos X S_11 Envia msg NotOK X X S_100 Envia msg Waiting X X S_20 Envia msg Coords X S 21 Envia msg CoordsEx x S 22 Envia msg CoordsM X S_23 Envia msg CoordsMEx X s3 Envia msg PedelDs X S 30 Envia msg IDs x s4 Envia msg PedeE X X Ss 40 Envia msg InfoE X X S 41 Envia msg Esquema X X S_42 Envia msg DestE X X S 400 Envia msg OkE X X Ss 401 Envia msg NotOkE X 5 Envia msg PrepMapa X S_50 Envia msg
34. a user over a georeferenced image is studied Also the optimal size of a grid of points is studied as a relation between the accuracy of users representations and the amount of information needed Il COORDINATED POSITIONING In coordinated positioning applications the systems developed usually have server client architectures or a hybrid between server client and peer to peer The usual system architecture is shown in Fig 1 113 2 gt gt wg R g Z a keai po ea yy GPS Receiver E k Laptop Seq Cony User 2 S User 1 o ge gt Base A s Station a Internet T Server Figure G1 Coordinated Positioning Systems architecture These systems allow their users to connect to each other usually through the Internet to share positioning data collected from GPS receivers and exchange other information like text or sketches These sketches allow the users to spread information about paths and terrain features and give authorized users like commanders the possibility to assign precise positioning for the forces at their disposal The GPS receiver is usually part of the unit used with the client application and connects to it through cable or Bluetooth One of these systems described in 3 was developed to be used with Personal Digital Assistants PDAs that connect to each other through a server Another example can be found in 4 As PDAs have limited resources a system of image
35. administrador da BD Ap s recolher toda a informa o necess ria ao seu funcionamento o servidor inicia a escuta por liga es no porto fornecido no ficheiro de configura o Na sua janela o servidor apenas mostra informa o acerca do n mero de utilizadores na base de dados n mero de utilizadores ligados a si e n mero de esquemas armazenados Na Figura 44 pode ver se a janela do servidor N Utilizadores na Base de Dados 8 N Utilizadores Ligados 0 N Esquemas armazenados 0 memos Figura 44 Janela da aplica o Servidor 3 6 3 Funcionalidades O servidor funciona de modo aut nomo ou seja sem que seja necess rio um utilizador presente para enviar a informa o de uns clientes para outros Pode dizer se ent o que a funcionalidade mais importante do servidor ainda que passiva servir de liga o entre os clientes e permitir que estes troquem dados entre si As outras funcionalidades n o passivas ou seja necessitam que esteja presente um utilizador que as inicie s o o envio de mapas para a rede o envio de coordenadas extra de georreferencia o e a visualiza o dos utilizadores e esquemas no Google Earth como se pode observar na Figura 45 que mostra o menu do servidor 41 Envia Mapa Coords Extra Google Earth Figura 45 Menu do servidor 3 6 3 1 Envio de mapas para a rede A op o Envia Mapa do menu do servidor faz aparecer uma janela onde est o presente
36. at 180 que corresponde em ambos os casos ao meridiano oposto ao meridiano de Greenwitch Esta forma de utilizar a latitude e longitude bastante til na marca o das cordenadas num mapa e tamb m na utiliza o do Google Earth uma vez que na linguagem KML as coordenadas geogr ficas s o indicadas desta maneira ver Anexo E 63 64 Anexo B Protocolo de Comunica es entre Servidor e Clientes B 1 Formato das mensagens O formato das mensagens trocadas pelo sistema desenvolvido apresentado na figura B 1 ID ID tamanho mM corpo checksum utilizador mensagem corpo 1 byte vari vel 3 bytes 3 bytes 1 byte vari vel 2 bytes Figura B 1 Formato das mensagens Nota Checksum da mensagem composto pelos 2 bytes menos significativos do n mero de bytes total da mensagem excluindo os bytes de checksum B 2 IDs de utilizador Ve culos X n meros 4 letras Y n meros o mesmo identificador que se encontra pintado no pr prio ve culo B 3 Mensagens S s enviada pelo servidor C s enviada pelos clientes 000 OK Mensagem para aprovar ou terminar as comunica es Mensagem vazia 001 ID Mensagem com informa o do utilizador Mensagem vazia 010 InfoGrupos S Mensagem com a designa o dos grupos Mensagem composta pelo n mero de grupos existentes na base de dados do servidor seguido da designa o de cada um
37. b receptor pronto a ligar a um PC F2 A informa o calculada pelos receptores transmitida para os dispositivos a que estes est o ligados atrav s de mensagens definidas em protocolos conhecidos A norma utilizada no desenvolvimento deste projecto que utilizada pelos receptores disponibilizados foi a norma concebida pelo NMEA National Marine Electronics Association Esta norma estipula o formato e conte do das mensagens enviadas pelos receptores Algumas mensagens servem apenas para ver a validade da informa o transmitida outras t m informa o PVT completa ainda 6 existem outras com v rios tipos de informa o como por exemplo a orienta o do receptor num dado trajecto Mais informa o sobre esta norma assim como a sua utiliza o neste trabalho est o presentes no Anexo A 2 3 Bluetooth 2 3 1 Introdu o A tecnologia Bluetooth um sistema de comunica es sem fios cujo objectivo substituir os cabos de liga o entre aparelhos electr nicos fixos e m veis As caracter sticas principais da tecnologia Bluetooth s o a robustez o baixo consumo e o baixo custo Muitas caracter sticas das especifica es s o opcionais o que permite uma diferencia o de produtos A Figura 5 mostra o exemplo de um receptor Bluetooth para ligar a uma porta USB de outro dispositivo Figura 5 Receptor Bluetooth para ligar a uma porta USB F3 O sistema Bluetooth consiste num transceptor transmiss
38. connection cables between electronic devices The system consists of a radio frequency RF transceiver and a set of protocols which enable various types of data to be traded between different devices This technology operates in the 2 4 GHz band The low cost and low consumption allows it to be used on all kinds of devices with a wide range of applications A detailed explanation of this technology can be seen in 5 C Mobile Communication Systems At the moment there are several technologies that allow users devices to connect to the Internet These can be from the 2 or 3 generations of mobile communication systems The technologies commonly used that allow for data packets transfer are e General Packet Radio Service GPRS is a data bearer service based on packet switching that is delivered as a network overlay for Global System for Mobile Communications GSM networks More information can be seen in 6 and 7 e Enhanced Data rates for GSM Evolution EDGE is an improvement over GPRS increasing data rates by up to three fold EDGE new features and capabilities are shown in 7 8 and 9 e High Speed Packet Access HSPA is an improvement over the 3G mobile telecommunication base data transmission technology Wideband Code Division Multiple Access WCDMA increasing its data rates by over three times HSPA is a combination of two technologies High Speed Downlink Packet Access HSDPA and High Speed
39. dados Para al m disso este projecto foi tamb m desenvolvido utilizando uma linguagem de programa o de n vel mais baixo que o TFC 210 com o intuito de obter um melhor desempenho Na Figura 15 podem ver se as janelas das aplica es desenvolvidas para estes dois projectos 23 TECIO pockatpo 4 Til ai 4 37 Pop MZ a ee a a TFC 210 b Geocommunicator Figura 15 Janelas de duas aplica es de posicionamento coordenado desenvolvidas para PDA 23 19 3 3 Arquitectura do Sistema 3 3 1 Duas possibilidades Servidor Clientes e Peer to Peer 3 3 1 1 Servidor Clientes A arquitectura Servidor Clientes um modelo computacional de organiza o de uma estrutura de aplica es distribu das que partilham tarefas entre os diferentes intervenientes De um lado a parte que fornece um determinado servi o ou recurso o servidor do outro a parte que utiliza esse recurso ou servi o o cliente Normalmente os clientes e servidores comunicam numa rede de computadores em dispositivos separados embora ambos possam co existir no mesmo Um servidor um host que est a correr determinadas aplica es com o intuito de partilhar os seus recursos ou servi os com clientes Um cliente n o partilha os seus recursos mas pede servi os e recursos a um servidor Por esta raz o normalmente s o os clientes que iniciam a comunica o com o servidor que se encontra espera de liga es 25 Na Figura 16 est
40. de 2009 http www dallasces org talks IEEE CE Dallas Wifi may12 2009 pdf 8 Kowoma de Control Segment Monitor Stations 2009 www kowoma de en gps control segment htm 9 Website da tecnologia Bluetooth http Avww bluetooth com 10 Website da TMN http www tmn pt portal site tmn menuitem 13aad151ea0dd79ae8f48210751056a0 vgnextoid 6f181639addae010VgnVCM1000005401650aRGRD 11 Usha Communications Technology GPRS General Packet Radio Service white paper 2000 http www mobilein com GPRS pdf 12 Nokia Enhanced Data Rates for GSM Evolution EDGE white paper 1999 13 Ericsson The evolution of EDGE white paper 2009 14 Rysavy R Data Capabilities GPRS to HSDPA white paper for 3G Americas 2004 http www rysavy com Articles rysavy data sept2004 paf 15 Tapia P Jun Liu Yasmin Karimli Martin J Feuerstein HSPA Performance and Evolution John Wiley amp Sons Ltd 2009 16 Codd E F A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks revista Communications of the ACM 1970 http citeseerx ist psu edu viewdoc download doi 10 1 1 98 5286 amp rep rep1 amp type pdf 17 Chamberlin D D amp Boyce R F SEQUEL A Structured English Query Language Proceedings of the 1974 ACM SIGFIDET now SIGMOD workshop on Data description access and control 1974 http www almaden ibm com cs people chamberlin sequel 1974 pdf 18 Co
41. de UM ceeeeeceeeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeeeeeeeaeeeeeeeaeens 110 Figura F 17 Janela com imagem onde se mostram os pontos de georreferencia o 111 Figura F 18 Lista de mapas com coordenadas de georreferencia o extra 111 Figure G1 Coordinated Positioning Systems architecture 114 Figure G2 Example of a coordinated position system interface i 114 Figure G3 Georeferencing error Different latitudes along an horizontal line of pixels 115 Figure G4 Calculation of a user s representation on a map 115 Figure G5 a Window with georeferencing points marked b Representation of the squares calculated 115 Figire G6 Test iMag sirenenet ese cds anepi oerda betta ardei ras fiat dane eeteateledes piven ak een 116 Figure G7 Test case 1 grid with 5 POINtS eeeceeeeeceeceeeeeeeeeeeeeeseeeeeeeaeeeeaeeseeeeeseaeeesaeeseeeeeaes 116 Figure G8 Test case 1 grid with 13 points cee eeeeaeeeeaeeeeeeeeseaeeesaeeseneeeeaes 116 Figure G9 Test case 1 grid with 41 points rrenan 116 Figure G10 Test case 1 grid with 145 points rear 116 Figure G11 Increase in georeferencing points raras 117 Figure 1 Segments of the GPS system area raeearee arara aaaraa nana 120 Figure 2 Garment System cee eeseaeseeaeeseeeeeceaeeeeaaesseeeeseaeeesaeseeeeseneeesaees 121 Figure 3 TF
42. de cria o de novo esquema Cada segmento desenhado sem levantar o dedo do ecr ou mantendo o bot o esquerdo do rato pressionado Caso se deseje anular a cria o do esquema pode pressionar se a tecla Esc do teclado Quando se pressiona o bot o Fim surge a janela presente na Figura F 13 onde se podem introduzir os dados finais do esquema Nota opcional Nota 1 Destinat rio s do esquema Cancelar Figura F 13 Janela para finalizar a cria o de um esquema Nesta janela pode introduzir se uma nota para o esquema e quais os destinat rios do mesmo Os destinat rios s est o presentes depois do Cliente se ligar ao Servidor pelo menos uma vez Caso o Cliente ainda n o o tenha feito quando se ligar ao Servidor esta janela volta a aparecer para cada esquema inacabado Depois do Servidor validar o esquema ele atribui lhe um D e transmite o para a rede de acordo com as permiss es que o utilizador tem na base de dados O ltimo submenu o submenu Pontos Georreferec tem op es referentes aos pontos de georreferencia o das imagens e pode ser observado na Figura F 14 109 Tias Enviar para a rede i P Mostrar Pontos my IR Novo Receptor NE Novo Manual Dian 7 f e 1 ovo sp q Pontos Georreferenc Figura F 14 Submenu Pontos Georreferenc A op o Novo Manual permite adicionar manualmente um ponto de georreferencia o imagem O utilizador deve pressionar
43. doesn t pose a problem if the image is manipulated for example with the pan feature as the window is refreshed every 5 seconds The problem is when the image is being manipulated because the window is repainted with very small intervals 300ms in the case of pan A solution would be to only paint the users markers when the image is stationary D Precision of Orientation Calculations To test the precision of the orientation feature of the client application the values calculated were stored for a 10min interval and then the average and standard deviation were calculated and compared to a known value In the time interval used the number of points gathered was around 120 since the window is repainted every 5 seconds The average value X was calculated using 9 where x t are the gathered values and n the total number and the standard deviation o using 10 z xx p HO 9 xI2 o EEE 9 129 Fig 27 shows the image used on this test with the calculated orientation of the user and the real orientation marked Figure 27 Real and calculated orientations marked on the application window With a real value of about 21 the average value obtained was 20 57 with a standard deviation of 2 97 which includes the real value An acceptable orientation value is only achieved with very favorable conditions for the GPS system The surrounding area must be clear to avoid excessive reflections so the receiver
44. gt lt LineString gt lt Placemark gt lt Placemark gt lt name gt subida 1 lt name gt lt description gt ID 2 Segmento 1 04 11 2010 09h29 lt description gt lt styleUrl gt fl lt styleUrl gt lt LineString gt lt coordinates gt 9 13711 38 7369 9 13729 38 7368 9 13753 38 7368 9 13778 38 7368 9 13807 38 7368 9 13822 38 7368 9 13835 38 7368 9 13824 38 7369 9 13819 38 7369 9 13818 38 7369 9 13818 38 7369 9 13836 38 7369 9 13853 38 7368 9 13856 38 7368 9 13856 38 7368 9 13843 38 7367 9 1383 38 7367 9 13819 38 7366 9 13816 38 7366 lt coordinates gt lt LineString gt lt Placemark gt lt Document gt lt kml gt Como se pode observar o ficheiro parece ter tr s esquemas mas atrav s das suas descri es pode ver se que dois deles t m o mesmo D o que indica que s o dois segmentos do mesmo esquema Uma vez que o Google Earth liga todos os pontos de uma linha n o poss vel separar segmentos como na aplica o Cliente Para contornar este problema criam se tantas linhas quanto o n mero de segmentos no esquema mas todos com o mesmo ID e indica o de qual o segmento que representam Todos os esquemas s o desenhados com o mesmo estilo de linha estilo que definido no in cio do ficheiro Sendo linhas e n o pontos utiliza se o elemento LineString em vez do elemento Point E 3 Network Link para ficheiro inicial Este ficheiro apenas cont m a liga o para que o fich
45. levar a por o da imagem mostrada na janela at ao seu limite a aplica o n o permite que se arraste mais novamente para n o mostrar o fundo da janela O cursor captado em intervalos de tempo regulares e n o sempre que a sua posi o se altera visto que com um intervalo de tempo suficientemente pequeno o resultado id ntico devido velocidade de movimenta o humana Todas estas funcionalidades s o controladas por vari veis internas da aplica o para que esta saiba o que o utilizador deseja fazer Sem comandos nenhuns a aplica o abre apenas um mapa que ocupa integralmente a janela mesmo que para isso tenha de o redimensionar Em cima do mapa a aplica o coloca uma marca que representa a posi o do utilizador se existirem coordenadas v lidas recebidas do receptor GPS que calculada com base nas coordenadas de georreferencia o da imagem As coordenadas s o recebidas do receptor GPS uma vez por segundo e armazenadas A cada 5 segundos a aplica o faz uma m dia dessas coordenadas e esse o valor considerado para a posi o do utilizador cuja representa o no mapa tem de ser calculada Georreferencia o o processo de associa o de uma imagem a um conjunto de coordenadas geogr ficas Este processo est associado a alguns erros que s o explicados na sec o 4 2 onde se testa a qualidade da georreferencia o utilizada Para al m dos erros o processo de georreferencia o utilizad
46. operacionais em rbita e a sua disposi o passou a ser n o uniforme ou seja o n mero de sat lites por plano orbital n o o mesmo Os sat lites adicionais permitiram aumentar a precis o dos c lculos dos receptores que por sua vez passaram a ter ao seu dispor medidas redundantes Este aumento do n mero de sat lites elevou assim a fiabilidade e disponibilidade do sistema em caso de falha de alguns deles Na Figura 2 pode ver se a disposi o da constela o 2 3 Figura 2 Constela o do sistema GPS 4 Os sat lites s o agrupados em blocos de acordo com a sua gera o O bloco inicial bloco que contava com 11 sat lites encontra se j desactivado assim como o seu sucessor o bloco Il com nove sat lites no total A constela o actual conta com sat lites operacionais dos outros blocos que se seguiram o bloco IIA 19 sat lites em rbita no total IIR 12 sat lites lan ados com sucesso no total IIR M oito sat lites em rbita no total e IIF que actualmente conta com apenas um sat lite em rbita 5 6 Os dados transmitidos pelos sat lites s o e Hora do sat lite e Posi o do sat lite no espa o efem ride do sat lite e Posi o aproximada de todos os sat lites almanaque da constela o e Condi o de opera o do sat lite operacional ou n o e Correc o da hora do sat lite para hora do sistema GPS e Estimativa de atrasos no sinal provenientes dos efeitos da a
47. os que s o desenhados na janela de modo a estar vis vel apenas informa o considerada necess ria A op o Novo quando seleccionada esconde todos os bot es de interface e faz aparecer o bot o Fim como pode ser visualizado na Figura 34 Figura 34 Interface de cria o de um esquema 34 O diagrama n o mais que um conjunto segmentos onde cada segmento corresponde a um conjunto de pontos ligados entre si Cada ponto armazenado primeiro em mem ria e depois em ficheiro como um par de coordenadas geogr ficas latitude e longitude e um outro valor inteiro que pode ser 0 se o ponto corresponder ao in cio de um segmento ou 1 caso contr rio O c lculo das coordenadas geogr ficas a partir das coordenadas da janela ocorre de modo inverso marca o de posi es no ecr ou seja convertem se as coordenadas da janela em coordenadas do mapa e depois essas coordenadas em coordenadas geogr ficas O valor inteiro associado depende se o bot o esquerdo do rato estava a ser pressionado ou n o antes da marca o do ponto Se se tratar de um novo segmento o bot o esquerdo do rato pressionado na mesma altura em que o ponto marcado As coordenadas da janela necessitam ser calculadas uma vez que a aplica o recolhe do sistema a posi o do cursor relativa ao ecr e como a janela pode n o se encontrar maximizada isto provocaria um erro A Figura 35 ilustra este problema e indica as vari veis utilizadas n
48. permite a consulta de dados de uma ou mais tabelas ou express es Normalmente a declara o SELECT n o tem efeitos permanentes na base de dados uma vez que a sua fun o apenas de consulta Uma consulta inclui uma lista de colunas a serem mostradas como resultado final a seguir declara o SELECT Em vez desta lista poss vel ter o caracter o que indica todas as colunas das tabelas consultadas Uma vez que qualquer tipo de informa o pode ser consultado e o resultado mostrado de acordo com as colunas escolhidas pelo utilizador a declara o SELECT considerada uma das mais complexas da linguagem SQL Seguidamente s o explicadas algumas das palavras chave e cl usulas utilizadas com esta declara o e MIN Ap s a consulta apenas o menor valor retornado e DISTINCT Retorna apenas valores diferentes de modo a n o haver repeti es e FROM Indica a tabela a ser consultada A seguir a esta cl usula pode utilizar se a subcl usula JOIN de modo a juntar tabelas de determinada maneira Esta jun o pode ser de v rios tipos LEFT JOIN ou RIGHT JOIN que retornam todas as linhas da tabela da esquerda ou direita respectivamente se n o existirem dados comuns com a outra tabela da jun o INNER JOIN que s retorna linhas se existirem resultados em ambas as tabelas FULL JOIN que retorna linhas desde que hajam resultados numa das tabelas e WHERE Cl usula que serve de predicado de compara o de modo a
49. pinta a sua janela e mostra a ao utilizador maximizada Na Figura 22 mostra se a janela do cliente iii La oe a ps ey ips Tam gt Figura 22 Janela da aplica o Cliente Como se pode observar existem cinco bot es de interface na janela e Menu Faz aparecer o menu de op es e Prox Mapa Altera o mapa desenhado na janela para o mapa seguinte da lista onde o cliente se encontre e Zoom Diminui o zoom do mapa e Zoom 0 Coloca o mapa a abranger toda a janela 25 e Zoom Aumenta o zoom do mapa Todo o interface foi criado a pensar na possibilidade de utilizar um ecr t ctil para manusear a aplica o tendo em conta a escolha da plataforma de hardware As funcionalidades acima descritas assim como todas as restantes s o explicadas em pormenor na sec o 3 5 8 3 5 3 Funcionalidades As funcionalidades do cliente podem ser divididas em partes sendo uma delas a parte visual da aplica o e as restantes divididas de acordo com as sec es do menu como pode ser visto na Figura 283 para ser mais f cil a sua compreens o e Parte Visual Funcionalidades relativas apresenta o do programa e Receptor GPS Funcionalidades relativas ao funcionamento do s receptor es GPS e Rede Funcionalidades associadas rede e Esquemas Funcionalidades relativas aos diagramas que podem ser desenhados nos mapas e Pontos Georreferenc Funci
50. ponto calculado pela aplica o e o ponto marcado na imagem como refer ncia obt m se o erro de c lculo da representa o do utilizador no mapa ou seja o erro de georreferencia o Na Figura 52 apresentam se os resultados deste teste As dist ncias de erro obtidas foram depois medidas no Google Earth de modo a obterem se valores para os erros c tr s pontos extra d quatro pontos extra Figura 52 Resultados do teste a Um ponto extra b Dois pontos extra c Tr s pontos extra d Quatro pontos extra 48 Como se pode observar pela Figura 52 e foi medido no Google Earth para o caso a o erro corresponde a uma dist ncia de aproximadamente 3m para o b um erro de cerca de 1m e para os casos c e d um erro de menos de 50cm 4 2 3 Conclus o Como o caso na Figura 52 d n o apresenta melhorias relativamente ao caso c da mesma figura considerou se este o caso com o melhor resultado Em termos de qualidade do c lculo e para o tipo de utiliza o das aplica es o erro obtido no caso da Figura 52 b tamb m aceit vel Os pontos deste caso limitam uma rea de aproximadamente 4 51 de longitude e 2 07 de latitude aproximadamente 110m por 40m enquanto os do caso c correspondem a uma rea de aproximadamente 2 75 de longitude e 1 03 de latitude aproximadamente 55m por 20m O n mero de pontos de georreferencia o necess rios para cobrir o mapa utilizado por inteiro no caso da Figura 52 c 41 en
51. posi o Caso um receptor n o possua toda ou parte desta informa o ou porque n o ligado h algum tempo ou porque a sua localiza o foi alterada enquanto estava desligado come a de forma sistem tica a tentar ligar se a um sat lite Quando uma liga o estabelecida o receptor obt m o almanaque da constela o facilitando assim a localiza o dos restantes sat lites Nos receptores utilizados neste trabalho os tempos variam desde cerca de 40 segundos quando n o t m informa o nenhuma cold start at 1 segundo quando t m informa o v lida partida hot start Para os casos em que t m apenas parte da informa o necess ria os tempos de aquisi o de sinal s o de cerca de 35 segundos Dependendo do receptor este pode escolher o melhor conjunto de sat lites para calcular a sua posi o ou pode utilizar todos os sat lites operacionais para os quais tenha linha de vista all in view Esta segunda solu o leva a uma posi o mais exacta mas necessita de receptores mais complexos e com maior capacidade de processamento Os receptores podem estar incorporados noutros equipamentos como o caso dos aparelhos de navega o por GPS utilizados em ve culos ou podem ser receptores que podem ser ligados a qualquer dispositivo por cabo USB Universal Serial Bus ou via Bluetooth 1 Na Figura 4 pode ver se um exemplo de cada um desses tipos b Figura 4 a Receptor integrado num aparelho F1 e
52. posicionamento dos utilizadores Na Figura F 17 podem visualizar se os pontos de georreferencia o de uma imagem 110 ESS ie Ponto de Georeferencia o Figura F 17 Janela com imagem onde se mostram os pontos de georreferencia o A op o Enviar para a rede tal como no Servidor envia para a rede as coordenadas de georreferencia o extra para o mapa seleccionado depois do Servidor lhe dar autoriza o baseado nas permiss es existentes na base de dados Quando a op o seleccionada surge a janela que se mostra na Figura F 18 que igual janela que surge na aplica o Servidor Figura F 18 Lista de mapas com coordenadas de georreferencia o extra F 4 Problemas Conhecidos Se os ficheiros de configura o tiverem erros com os espa os e linhas a aplica o pode apresentar erros Se isto acontecer deve voltar a executar se a aplica o Se ocorrerem dois erros seguidos porque seguramente existem erros nos dados introduzidos Se dois utilizadores com o mesmo D de Utilizador tentarem ligar se ao Servidor este pode apresentar erro pelo facto do Servidor n o saber qual dos utilizadores manter e qual desligar Se durante o envio de um mapa para a rede o Servidor sair com erro deve reiniciar se o Servidor e seguidamente tentar novo envio 111 112 Anexo G Artigo WPMC 11 Georeferencing for coordinated positioning applications Tiago Barroso Jos Sanguino Ant nio Rodrigu
53. quina de estados dos clientes 2 Estados X E CM Entradas b b b b b b 10R DpEnv S_21 DpEnv 10R a E_0 b S 20 E CM 10R S_100 10R S_100 NotOk4 S last NotOk4 S last NotOk4 S last b NotOk1 NotOk3 NotOk1 NotOk3 NotOk1 NotOk3 A Close A Close A Close b b b b b A_pCM esi a E 0 CrdsR S 100 A pCM A SetlDs b b CrdsR a E_0 CrdsR S_100 A_pIDs 30R b E O b b b DpPed A_SetD 30R S_100 A_SetCrd A_SetCrd A_SetCrd A_SetCrd S_11 4 S 11 4 S 11 4 S 11 4 b b b b a 20 w8 DpEnv S 21 DpEnv S 20 E CM 20 w8 3 w8 S_3 E_ 30 3_w8 DpPed S 4 E 40 DpPed 51 w8 S 51 E i501 51 w8 S 0 b S 11 3 A Close 77 Tabela B 11 M quina de estados dos clientes 3 Estados X Entradas NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A Close R 100 b NotOk4 S_last NotOk1 NotOk3 A_Close NotOk4 S_ last NotOk1 NotOk3 A Close R 22 b A pD 40Rec S 0 E 41 40Rec S 100 A_pD 41Rec a E 0 41Rec S_100 OutroD S_40 40Env E i41 40Env E_E40 OutroD a E_0 401R OutroD S_40 40Env E_i41 40Env E E40 OutroD a E_0 401R S_100 b b b A_SetCrd A_SetCrd A_SetCrd S_11 4 S_11 4 S_11 4 b b a 20 w8 DpEnv S 21 DpEnv S 20 E CM 2
54. um alcance superior 9 2 4 Sistemas de Comunica es M veis 2 4 1 Introdu o Actualmente para aceder de modo remoto Internet existem diversos tipos de dispositivos que permitem velocidades de comunica o diferentes de acordo com as tecnologias dispon veis Tendo por base os dispositivos utilizados pela operadora de comunica es m veis TMN estes utilizam as tecnologias GPRS e EDGE de GSM e HSDPA HSUPA e HSPA de UMTS 10 Estas tecnologias s o descritas de forma breve nas subsec es que se seguem 2 4 2 GPRS GSM O GPRS um servi o de transmiss o de dados por pacotes para comunica es sem fios utilizado nas redes GSM ou 2G O GPRS aplica o princ pio de comuta o de pacotes packet switching de modo a transferir pacotes de dados de forma eficiente entre as esta es de base GSM e redes externas como por exemplo a Internet Segundo o princ pio de packet switching os dados a serem transmitidos s o divididos em pacotes enviados separadamente e depois reagrupados no receptor O GPRS suporta os protocolos IP permitindo assim que as redes m veis se tornem extens es sem fios das redes IP O GPRS permite a cria o quase instant nea de liga es assim como liga es cont nuas com a Internet Os utilizadores de GPRS podem ligar se a um AP para terem acesso a variados servi os ficando continuamente ligados e pagando apenas os dados transmitidos Deste modo a largura de banda dispon vel uti
55. utilizados rasante 22 3 5 Aplica o para os terminais port teis eee 24 3 071 ntrOdU O oane tea daspo asi deeds sap SIDA face pa ASUS NEEN 24 S 0 0 NICIAlIZA O setasisass E boda amada S fa Sa E Sa anther EEE ba aa 24 3 5 3 Funcionalidades ence cece araa r aaaea ae Ee aaa feae aa 26 3 6 Aplica o destinada s esta es est ticas e ttnet tn nnnt ennn ne nn nnnr ennn 40 8 621 Introdu o iarasi ariii ideii ATA AE AO EE E anda 40 EAR MICIANIZAG o AET E P A T E E anaes E E EET T 40 3 6 3 Funcionalidades carter A raO E EAE ORI KER EAKA ARa a agua nan db aa ana Adee 41 CRo elato ONKLER ETE E EA E ts UR 44 Cap tulo 4 Testes da Aplica o rr caera near nana area aaar aa aaaana nana 47 4 Introdu o ts a An Ae iat eA ee a aaa 47 4 2 N mero de pontos de georreferencia o rrenan 47 4 2 ntrodU O EREET EE ALE EN E E EE a dra E E TE ENEE 47 ADD NETE E ra E A E A A E A A 47 A 23e CONCIUSAO nrin aA E aa end ANA 49 4 3 Tempos de transmiss o de dados na rede eee 49 4 3 Aes INtTOd O sie tested east bode as ns ed ee cai S 49 As SiO MN OSTC nasais AAE EATE tnd cc sua E baias ADE a nda ak advan ca tua Oi Ra E dida CUTE DOS hana oad 49 45353 CONCIUSOCS sivas espa sria ad eres irreais ia Di Tea ie rede and dida a dad eae Rad 51 4 4 Velocidade de preenchimento da janela da aplica o
56. 0 cada ponto composto pela latitude longitude e um ndice que indica se um segmento novo do esquema ou n o FIM DE ESQUEMA cada esquema termina deste modo F 2 Servidor A aplica o Servidor uma vez inicializada n o necessita de utilizador a n o ser para determinadas opera es Antes de ser utilizada a aplica o deve ser configurada No ficheiro de configura o Config txt necess rio fornecer os seguintes par metros e Server port Porto onde o servidor fica espera de liga es e Endere o http para a pasta dos ficheiros KML Endere o http para a pasta do servidor e n o apenas o seu endere o IP e Caminho para a pasta dos ficheiros KML Caminho da forma c Program Files Servidor Pasta KML este caminho apenas um exemplo No ficheiro de configura o Config SQL txt necess rio fornecer os par metros para aceder base de dados SQL e Url do servidor Endere o para a base de dados e Seguran a integrada com Windows S ou N se esta op o estiver seleccionada na base de dados e Nome do Utilizador Nome para aceder base de dados e Password Palavra passe para aceder base de dados Uma vez configurada a aplica o pode ser iniciada A janela da aplica o pode ser visualizada na Figura F 1 Figura F 1 Janela da aplica o Servidor A aplica o reencaminha automaticamente a informa o entre utilizadores sendo necess rio um oper
57. 0 16h57 RGB 26 2 89 Coordenadas 9 38 7858886281N 9 2081019793W 0 38 785441 8868N 9 2086484562W 1 38 7730334193N 9 2229243978W 1 38 7620836989N 9 2348179458W 1 38 7678958944N 9 1475167251W 1 38 7684520417N 9 1471544539W 1 38 7686754123N 9 1488000248W 1 38 7768352789N 9 1832096493W 1 38 7832036217N 9 2059037913W 1 FIM DE ESQUEMA ID 0 Nota teste 2 Data de cria o 27 10 2010 16h57 RGB 187 21 205 Coordenadas 19 38 7279946027N 9 2373845452W 0 38 7267637849N 9 2355547686W 1 38 7216217014N 9 2150526743W 1 38 7183805477N 9 1897980731W 1 38 7192740309N 9 1875998851W 1 38 7248628551N 9 1749695144W 1 38 7334694629N 9 2295128217W 1 38 7373807286N 9 2333565806W 1 38 7386115464N 9 2403134158W 1 38 7390582877N 9 2496465045W 1 38 7386115464N 9 2514762811W 1 38 7357077280N 9 2501929814W 1 38 7320152744N 9 2489096817W 1 38 7303422738N 9 2522069637W 1 38 7254235610N 9 2597102758W 1 38 7217356660N 9 2701424585W 1 38 7210655540N 9 2677662050W 1 38 7187178829N 9 2573340223W 1 38 7172636944N 9 2490938874W 1 FIM DE ESQUEMA Como se pode observar no exemplo dado cada desenho composto por v rias propriedades e ID D interno do desenho Este D s atribu do quando o cliente envia o desenho com sucesso para o servidor At isso acontecer o ID tem valor 0 92 e Nota Informa o adicional sobre o esquema e Data de cria o a fim de ser mais facilmente identificado e RGB Informa o acerca das cores do esquema
58. 0 w8 3 w8 S_3 E_ 30 3_w8 DpPed S 4 E 40 DpPed 51 w8 S 51 E i501 51_w8 S 0 b S 11 3 A Close 78 b Tabela B 12 M quina de estados dos clientes 4 Estados X Entradas S_41 S 42 AY 42Env E 0 RO a E i42 a se a a 42Env ey E E42 E E41 R1 a a a a a a R 10 a a a a a a NotOk4 NotOk4 NotOk4 NotOk4 NotOk4 NotOk4 S last S last S last S last S last S last R 11 NotOk1 NotOk1 NotOk1 NotOk1 NotOk1 NotOk1 NotOk3 NotOkS NotOkS NotOkS NotOkS NotOkS A Close A Close A Close A Close A Close A Close S 40 S 41 f R_100 40Env a 41Env a Gone 0 a E i41 E i42 R_22 a a a a a a R_23 a a a a a a R_30 a a a a a a R4 a a a a a a R 40 a a a a a a R 41 a a a a a a R 400 a a a a a a R 401 a a a a a a R 5 a a a a a a A pM MapaR R 50 a a a a a S 0 E 500 MapaR S_ 100 Da fa fo a a a a a a A o A sec ae A_ seca A SetCrd 4 Si ESOM ECA E e E a S 11 3 A Close a g v g v 79 Tabela B 13 M quina de estados dos clientes 5 Estados X Entradas S_501 501E E 0 501E E E501 b b NotOk4 S last NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A Close NotOk1 NotOks A Close NotOk5 a S_0 A Close E 0 NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A Close
59. 2 f sin latitude Depois de se calcularem as coordenadas XYZ acha se a diferen a entre os valores correspondentes ao receptor da frente e os correspondentes ao receptor de tras do veiculo De seguida necess rio converter as coordenadas XYZ ou ECEF Earth Centered Earth Fixed em coordenadas ENU East North Up Para o c lculo do azimute apenas necess rio calcular o Este e e o Norte n que se consegue atrav s da express o 9 T T cos longitude 5 sin longitude 5 0 x Z TT TT Leco catia ds E sin longitude 5 cos longitude 5 of 0 0 1 1 0 0 0 cos E latitude sin E latitude O sin E latitude cos E latitude A partir do valor e e n calculados em 9 o azimute calcula se atrav s da express o 10 n az arctan 10 Este ngulo calculado em radianos pela aplica o sendo depois necess rio convert lo para graus Na Figura 27 apresenta se um utilizador e a sua orienta o num mapa 30 Figura 27 Apresenta o de um utilizador atrav s da sua orienta o Se o cliente estiver ligado ao servidor tamb m necess rio marcar as posi es ou direc es dos restantes utilizadores da rede O c lculo das suas posi es na janela id ntico ao c lculo do utilizador da aplica o diferindo apenas na cor dos marcadores Para al m disso quando o utilizador da aplica o se liga ao servidor o seu marcador altera se para o marcador c ou
60. C 210 a and Geocomunicator b windows 122 Figure 4 System architecture ccccccceccecesseeeeeeeceaeeeeaaeseeaeeceeeeeseaeeeeaaesgeneeseaeessaeeseaeeeseneesaees 122 Figure 5 Vehicle computer from Sunit In Vehicle Computers class d e 122 Figure 6 GPS receivers used in this project errar naeaa 122 Figure 7 Main window of the Client application seara 123 Figure 8 Converting geographical coordinates into image coordinates 123 Figure 9 Converting image coordinates into screen coordinates 124 Figure 10 Markers for the user s position onscreen ear 124 Figure 11 Markers for user s coordinates received from the Server 124 Figure 12 Orientation of a user marked on the application 124 Figure 13 Receptor GPS sub menu ii erraeaananaaaeaare arara aaa nanana 125 Figure 14 Sketches sub menu ir rrraecreeanaraaaaaa aa naaaaarea aerea aaa aa nana 125 Figure 15 Georeferencing sub menu ii rrecarea aaa naaaaaare arara aaa nanana 126 Figure 16 Image with georeferencing points marked re 126 xii Figure 17 Rectangles created with the georeferencing points as done internally by the eleja a ile 0 DOR PORRA EE RUE RECADOS O BREDA E PER ER RERE A E 126 Figure 18 Server application window arrasa canaaaare atas aaaananneaa 127 Figure 19 Se
61. E2 fcosessimertaiesaa a o vedens fes a Sa Nada ala Eos eaten fee o da e DC ASAS a CARR RED 6 Figura 5 Receptor Bluetooth para ligar a uma porta USB F3 cceeseeeseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 7 Figura 6 Rede de Bluetooth 9 cccceccccecsseceeeeeeeceeeeeeneeeeeneneeeeeenseseeseneesesnenaeeenenaeeeeneneeeeenaes 8 Figura 7 Tabela tipica de um servidor SQL reerereeara aerea 12 Figura 8 Alguns elementos da linguagem SQL numa instru o 20 12 Figura 9 Exemplo de uma instru o SQL utilizada no projecto da disserta o 13 Figura 10 Go gle Earth 22 riiin eis lend a gia ga 14 Figura 11 Funcionamento da fun o Network Link 22 15 Figura 12 Equipamento utilizado no sistema Garment parte superior 24 17 Figura 13 Equipamento utilizado no sistema Garment parte inferior 24 18 Figura 14 Funcionamento do sistema Garment 24 are 18 Figura 15 Janela do TFC 210 a e Geocommunicator b 23 esenee 19 Figura 16 Arquitectura Servidor Clientes 25 rate 20 Figura 17 Arquitectura P2P T25 Arinina tiaia AE E dan a de dente aa dana aa ad a aa 21 Figura 18 Arquitectura do sistema desenvolvido serenas 22 Figura 19 Exemplo de computador para instalar num ve culo da marca Sunit In Vehicle Computers class i ac caras em trizarese
62. EA E EA AEE EE AEGEE A 61 A T Z Mensagens UtiliZadas rriaire tiaeert irapis raiiein kaa iepa kaen AEREN Sc Ra Prado ta assess RKAS KEES 61 A 2 Utiliza o das coordenadas geogr ficas recebidas eseten ser err nenene 62 Anexo B Protocolo de Comunica es entre Servidor e Clientes 65 B 1 Formato das mensagens oen ia an nfs Gana A S ast nese edb eee 65 B 2 IDS de utiliza dOr zire usc eat coee cua ae eee ved Sonata dee aa tated Gh ov dotnet ates dever ata A 65 B 3 Mensagens S s enviada pelo servidor C s enviada pelos clientes 65 Bide hab elas sez Cessna ss A EE AE ain Saad sina ds Ta L SE dao Rida sl ss nao shana tiga satan Sedan E Sao aaa oes 67 B 5 Diagramas TemporaiS esenee na aiia a alisa da Tiga Docas spa ad DD Dean 81 B 5 1 Sequ ncia de Inicializa o sszsasizesestesespeatatessopareniaaan ses aia tas e aeania a aeiaai at 81 B 5 2 Transmiss o do nome dos grupos existentes na base de dados 81 B 5 3 Transmiss o de coordenadas ereta aaareea near nanaas 82 B 5 4 Transmiss o dos IDS dos esquemas ear 83 B 5 5 Transmiss o de esquemas rara eaara aa aaaree a naara nana 84 B 5 6 Transmiss o de mapas irun eritua k iaaea E TEAU KAA TEENA C a a 86 B 5 7 Transmiss o de Coordenadas extra de Georreferencia o cccceeeeteeeeereees 87 Anexo C Ficheiros de leitura de d
63. ECT DISTINCT Nome do Grupo FROM Bombeiros dbo GRUPOS D 4 Autoriza o para liga o Sempre que algum utilizador comunica com o servidor este utiliza a seguinte querie para garantir que ele se pode ligar rede SELECT DISTINCT Autorizado FROM Bombeiros dbo Utilizadores WHERE ID do Utilizador ID do utilizador Esta querie retorna S se o cliente estiver autorizado a ligar se rede ou N caso se verifique o contr rio D 5 Consulta de grupos a que o utilizador pertence Durante a sequ ncia de inicializa o e sempre que um cliente recebe indica o de que o servidor pode ter esquemas novos para si este envia um pedido de Ds de esquemas para o servidor Quando o servidor recebe este pedido liga se BD para retirar o nome do s grupo s a que o cliente pertence A querie executada no servidor a seguinte SELECT Grupos Nome do Grupo FROM Bombeiros dbo Grupos LEFT JOIN Bombeiros dbo Utilizadores ON Grupos ID Grupo Utilizadores Grupo WHERE Utilizadores ID do Utilizador ID do utilizador 95 Depois de receber todos os nomes de grupos o servidor compara os com os destinat rios de cada esquema para saber se o grupo deve receb lo D 6 Utilizadores da rede na mesma opera o que o utilizador da aplica o Cada vez que um cliente envia as suas coordenadas para o servidor este liga se BD para consult
64. FERENCING POINTS NEEDED FOR A UNIFORM GRID Nhalved 1 2 3 4 5 Npts 5 13 41 145 545 Nhalved is the number of times the distance between the corners of the image was halved and Npts is the number of points needed to cover the entire image with a uniform grid With the case of Fig 8 the number of points needed to create a grid is 13 and with the case of Fig 9 is 41 When we use a grid of 13 points each square created by the georeferencing points has approximately 4 51 in longitude and 2 07 of latitude approximately 110m x 40m In the case of the 41 point grid the squared needed has 2 15 in longitude and 1 03 in latitude approximately 55m x 20m V CONCLUSIONS As shown the increase in points used for the georeferencing of an image translates in an increase of the accuracy of the representation of users positions on a georeferenced image The drawback is that to have a grid of points that maintain the quality of the georeferencing over the entire map requires a large amount of points Like shown in the test cases using 13 points for georeferencing gives the application a very good accuracy on the calculations with an error of approximately 1m while to have almost a perfect accuracy with an error of approximately 50cm 41 points are needed which may be very hard of obtaining Due to the practical use of the application using 13 points of georeferencing for this image is the best opti
65. Mapa X Ss 51 Envia msg PrepIMEx X S 500 Envia msg InfoMapa X S_501 Envia msg InfoMapaEx X S_last Re envia a ltima mensagem X X 69 Tabela B 3 Predicados para o servidor e clientes PREDICADOS ID DESCRI O slc Acc Nova liga o criada ao fazer accept X UserOk Utilizador autorizado e ainda n o ligado X C_w8 Tem envio de coordenadas em lista de espera X Env23 Enviou msg CoordsMEx X CrdsE Todas as coordenadas de utilizadores enviadas X CrdsR Todas as coordenadas de utilizadores recebidas X 10_w8 Tem InfoGrupos em lista de espera X 10E Enviou InfoGrupos completa X 10R Recebeu InfoGrupos completa X 3 w8 Tem pedido de IDs em lista de espera X 30E Todos os IDs de esquemas enviados X 30R Todos os IDs de esquemas recebidos X DpEnv H esquemas novos para enviar XIX DpPed H esquemas novos para pedir xX X 40E Enviou InfoE completa xX X 41E Enviou todos os pontos do esquema xX X 42E Enviou DesdD completa X 40R Recebeu InfoE completa xX X 41R Recebeu todos os pontos do esquema xX X 42R Recebeu DesdD completa X 401E Enviou o NotOkE completo X 401R Recebeu o NotOkE completo X DRecOk O esquema recebido tem os destinat rios v lidos X OutroD A msg OkE ou NotOKE trazia novo pedido X X 5 w8 Tem um mapa para enviar X 50E Enviou todos os bytes do mapa X 50R Recebeu todos os bytes d
66. REAT ANAE 97 D 10 Permiss o para enviar coordenadas extra de georreferencia o 97 Anexo E Ficheiros KML utilizados errar nana aeee nana 99 ES MUOGA ie aenaran aara SAA AREE A RAE ESAEREN EAA AREA PEFEA RAEO AREAS A EELA 99 EZA FCNero NCA a Lad a at ube aie 99 E 3 Network Link para ficheiro inicial eternas 100 E 4 Ficheiro de actualiza es erre aarernaaaarenna near anna 100 E 5 Network Link para o ficheiro de actualiza es ea 102 Anexo F Manual do Utilizador do sistema desenvolvido 103 Fit Introdu o ss 213 22 2 ohicces bs geet A E cde thle ota heed es T fund E E a AS 103 FZ SORVIGOR o giant a arena a do dA Deu da Ea de iad ea Id Judea eds daria 104 FI COM enorme E EA E A E A EAS EAA NE T 106 F 4 Problemas Conhecidos errar aaasaa aee anarra nana naanananaa 111 Anexo G Artigo WPMCHI a aa aa aeaa a aE aaar aa a sa aaar a ane EA aa aaaananaanananaa 113 Anexo H Artigo Comit portugu s da URSI 2011 119 Lista de Figuras Figura 1 Os tr s segmentos do sistema GPS 1 arreaaraaneaa 3 Figura 2 Constela o do sistema GPS 4 a ereeearra ear naaaaaaneaa 4 Figura 3 Localiza o das esta es de monitoriza o do sistema GPS 8 5 Figura 4 a Receptor integrado num aparelho F1 e b receptor pronto a ligar a um PC
67. Uplink Packet Access HSUPA HSDPA is shown in detail in 9 and HSUPA information can be seen in 10 e HSPA is the evolution of HSPA bringing this technology a step closer to the 4 generation of mobile telecommunications in terms of data rates and features More on this technology is shown in 10 D Structured Query Language SQL The paper 11 written by E F Codd became the base of today s relational database model In 1979 the first relational database was created along with a language called Structured English Query Language SEQUEL 12 which would later be renamed SQL as seen in 13 It was published as a standard by the American National Standards Institute ANSD in 1986 and has suffered several revisions over the years All its history can be seen in 14 and the latest standard in 15 Most of the actions performed on a database are done with SQL statements An extensive SQL tutorial is shown in 16 E Keyhole Markup Language KML The application Google Earth is an Earth browser where points paths and other kinds of data can be marked on maps based on their geographical information This information can be extracted to files in the form of KML or KMZ files KML is the language used by Google Earth and also Google Maps KMZ is a compresses form of a KML file These files can also be used to add all kinds of information to the browser enabling it to show users and sketches of the network created for
68. a Se existir uma posi o v lida para o utilizador dois desses pontos s o desenhados com o marcador da Figura 34 b e delimitam o quadrado escolhido para calcular a posi o do utilizador Na Figura 42 pode ver se o mesmo mapa da Figura 40 mas agora com os quadrados marcados no mesmo 1234CCOMOOL ligado rede 1 Figura 42 Mapa com os quadrados formados pelos pontos de georreferencia o Pela observa o da Figura pode ver se que existem cinco quadrados poss veis para al m do quadrado que ocupa toda a imagem e que o quadrado 2 estava a ser utilizado para marcar a posi o do utilizador Para escolher um quadrado para marcar a posi o do utilizador no mapa seleccionam se os quadrados onde ele se insere calcula se a dist ncia entre a posi o e o centro de cada quadrado escolhendo se aquele com o centro mais pr ximo da posi o do utilizador A rela o entre o n mero de pontos de georreferencia o n e o n mero de quadrados N dada pela express o 15 sempre que todos os pontos tem valores de latitude e longitude distintos uns dos outros A ltima op o deste submenu a op o Envia para a rede permite que um utilizador envie para a rede todos os pontos de georreferencia o extra que tem armazenados para o mapa desenhado na janela se tiver permiss o para tal Esta permiss o apenas pode ser dada pelo servidor pelo que o utilizador s sabe se pode enviar os pontos para a rede d
69. a em metros 11 Separa o Geoidal a diferen a entre o elips ide WGS 84 terrestre e o valor m dio da oo altura do oceano geoid significa geoid abaixo do elips ide 61 12 Unidades de separa o geoidal em metros 13 Tempo dos dados diferenciais GPS em segundos desde o ltimo update Valor nulo quando DGPS n o utilizado 14 ID da esta o utilizada como refer ncia quando se utiliza DGPS 0000 1023 15 Checksum a soma do valor hexadecimal de todos os valores da mensagem e GPRMC Informa o m nima recomendada para navega o Na Figura A 2 esta presente a estrutura desta mensagem NMEA 1 12 1 23 45 amp 7 3 E ip ii RMC hhmmss ss A 1llll 1ll a yyyyy yyra XX X X XXxxX xX x a hh Figura A 2 Mensagem GPRMC 1 Hora UTC 2 Status V aviso de navega o do receptor 3 Latitude A N Norte ou S Sul Longitude E Este ou W Oeste Velocidade no solo em n s 0 1 2 ONO q Direc o em rela o ao Norte em graus Data em formato ddmmyy Varia o magn tica em graus E Este ou W Oeste Checksum a soma do valor hexadecimal de todos os valores da mensagem co Caso a mensagem retirada do receptor seja uma mensagem GGA come a por verificar se o indicador de qualidade do sinal e o n mero de sat lites a que o receptor est ligado Se o valor da qualidade do sinal for 1 ou 2 e o n mero de sat lites ligados for maior qu
70. a list of all the sketches stored Selecting or deselecting any of the sketches listed makes them visible or hidden respectively The command Novo 125 cleans all the menus and buttons from the map leaving only a button Fim and allows for a new sketch to be drawn Sketches are stored as a group of geographical points that are connected when drawn They are painted on the window in the same way as the users positions representations but are connected e The Pontos Georreferenc button opens a sub menu containing additional options related to georeferencing as shown in Fig 16 Mostrar Pontos n Novo Receptor s Fios bik ie SE a Novo Manual Figure 15 Georeferencing sub menu The command Novo Manual allows for an additional georeferencing point to be added manually to the image currently shown on the application window The user needs to select a point on the window as the location on the image for the georeferencing point After this a window appears and the user must insert the geographical coordinates to be associated with that point In a similar manner the Novo Receptor command allows for an additional georeferencing point to be added to an image but instead of inserting the geographical coordinates manually the application uses the coordinates gathered from the GPS receiver at the time The Enviar para a rede command sends every georeferencing point other than the
71. a n o est o estabilizadas ou o ve culo est localizado numa zona interior ou em ambiente urbano as orienta es calculadas podem ser incorrectas 4 6 Estimativa do volume de tr fego utilizado pelo sistema 4 6 1 Introdu o Nesta sec o s o feitos alguns c lculos para determinar o volume de tr fego utilizado pelas aplica es desenvolvidas no funcionamento b sico da aplica o ou seja quando apenas se transmitem as coordenadas de posicionamento dos utilizadores do sistema 4 6 2 C lculos Na maior parte do tempo as mensagens trocadas entre os Clientes e o Servidor s o mensagens com informa o acerca do posicionamento dos utilizadores da rede Hoje em dia o tr fego contabilizado s o os downloads por isso os c lculos feitos a seguir v o contabilizar apenas essa componente do tr fego No sentido do Servidor para o Cliente o utilizador recebe mensagens peri dicas com as posi es de todos os utilizadores exceptuando o receptor da mensagem Como se pode ver na Figura 58 assim como no Anexo B as mensagens t m o seguinte formato ID ID tamanho corpo checksum utilizador mensagem corpo 1 byte vari vel 3 bytes 3 bytes 1 byte vari vel 2 bytes Figura 58 Formato das mensagens trocadas no sistema No caso das mensagens de coordenadas enviadas do servidor o corpo da mensagem composto pelo n mero de IDs e coordenadas que v o ser enviados e pel
72. a parte da informa o de georreferencia o do mesmo mensagem 500 InfoMapa A sequ ncia de transmiss o entre o servidor e um utilizador apresentada na Figura 53 Esta e todas as outras sequ ncias de mensagens podem ser vistas no Anexo B 49 t t Figura 53 Exemplo de transmiss o de um mapa Os resultados obtidos apresentam se na Tabela 2 Tabela 2 Resultados do envio de um mapa para a rede N de utilizadores Tempo necess rio para o ligados ao servidor envio do mapa ms 1 607 2 866 3 1225 3 4 1521 5 5 1802 4 10 3626 5 15 5740 3 Estes resultados como se pode observar indicam como esperado que se o n mero de clientes aumentar o tempo de transmiss o tamb m aumenta Para uma melhor percep o da varia o do tempo os resultados da tabela foram convertidos num gr fico que pode ser observado na Figura 54 50 ty tempo ims 4 4 5 10 5 12 3 1a x N de utilizadores na rede Figura 54 Tempo de transmiss o de um mapa para a rede Como se pode visualizar no gr fico o aumento do tempo de transmiss o na rede y quase linear Utilizando uma recta para aproximar a recta obtida com os resultados do teste obt m se a recta dada pela express o 16 y ms 366 81x 102 38 16 Uma vez que os meios para testar a aplica o s o um pouco limitados o que impossibilita o teste em grande escala pode calcular se uma estimativa do tempo n
73. aberto num intervalo de tempo que neste caso s o 60 segundos 102 Anexo F Manual do Utilizador do sistema desenvolvido F 1 Introdu o Este anexo cont m toda a informa o necess ria para utilizar o sistema desenvolvido na presente disserta o de modo correcto e eficaz O sistema desenvolvido composto por duas aplica es um Cliente e um Servidor A aplica o Cliente dever ser utilizada num terminal port til como por exemplo um computador montado num ve culo e ter acesso a um receptor GPS a fim de utilizar todas as suas funcionalidades A liga o ao receptor GPS dever ser feita atrav s de uma porta COM virtual que pode ser efectuada por cabo ou atrav s de Bluetooth A aplica o Servidor pode ser utilizada num terminal estacion rio n o sendo necess rio nenhum tipo de hardware extra necess rio no entanto que o terminal tenha um servidor SQL onde se encontre a base de dados dos utilizadores Ambas as aplica es necessitam de liga o Internet para comunicarem com a rede As imagens utilizadas encontram se na pasta MAPAS e t m de estar georreferenciadas para que a aplica o as possa utilizar Esta georreferencia o feita a partir das coordenadas geogr ficas dos seus cantos superior esquerdo e inferior direito No ficheiro de informa o acerca dos mapas InfoMapas txt que se encontra tal como todos os outros ficheiros de conFigura o na pasta DADOS os mapas t m o formato ist jpg
74. acionadas com pontos de georreferencia o 37 Figura 38 Janela para introdu o de dados sobre novo ponto de georreferencia o 37 Figura 39 Janela para introdu o da nota para o novo ponto de georreferencia o 38 Figura 40 Janela com a op o de mostrar pontos de georreferencia o seleccionada 38 Figura 41 Marcadores utilizados para pontos de georreferencia o 39 Figura 42 Mapa com os quadrados formados pelos pontos de georreferencia o 39 Figura 43 Janela com os mapas que possuem coordenadas extra de georreferencia o 40 Figura 44 Janela da aplica o Servidor ccccceccceceeeceeeeeeeeeeceeeeeceaeeesaaeseeeeeseaeeesaeeseaeeseenees 41 Figura 45 Menu do Servidl eeececeeeeeeeceeeenneeeeeeeaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeseaaeeeeeeaeeeeeeaas 42 Figura 46 Janela de escolha de mapa a enviar erre rararaearaaaa 42 Figura 47 Janela para georreferenciar NOVO mapa e irseereraearaaa 42 Figura 48 Janela com mapas com coordenadas exira rena 43 Figura 49 Janela do Google Earth aberta pela aplica o eene senr nennen eee 44 Figura 50 Diagrama da BD SQL rear aaraaaaaaaaare arara aaa naarananaa 45 Figura 1 Mapa de teslo ei a ARE Sa ES phasis abit ait Do ANIS DbA DARE a bite ASET 48 Figura 52 Resultados do t
75. ador para as tr s opera es que surgem quando se selecciona o bot o Menu e que s o mostradas na Figura F 2 MENU Envia Mapa Coords Extra Google Earth Figura F 2 Menu da aplica o Servidor 104 A op o Envia Mapa permite enviar para a rede um mapa j utilizado pela mesma ou um totalmente novo depois de georreferenciado Quando a op o seleccionada surge a janela que se mostra na Figura F 3 Seleccione o mapa a enviar da pasta MAPAS Figura F 3 Janela para selec o de mapa a enviar Todas as imagens jog e bmp da pasta MAPAS aparecem nesta lista Se a imagem seleccionada n o estiver georreferenciada surge a janela que se pode visualizar na Figura F 4 Dados do novo Mapa Canto Superior Esquerdo Latitude graus min seg N S i WO W Longitude graus min seg W E o Canto Inferior Direito Latitude graus min seg N S TS O a Longitude graus min seg W E LO O Figura F 4 Janela para georreferenciar novo mapa Os mapas s o georreferenciados como se explica na sec o F 1 deste anexo A op o Coords Extra permite enviar para todos os utilizadores ligados ao Servidor informa o sobre as coordenadas extra de um mapa Quando a op o seleccionada aparece uma janela igual visualizada na Figura F 3 e onde est o presentes todos os mapas com mais de dois pares de coordenadas de georrefer
76. adores o tempo n o variar de forma muito uniforme para um n mero um pouco maior a varia o torna se mais linear Aproximando a linha que se obt m no gr fico por uma recta linear obt m se uma recta com a express o 17 y ms 5 592x 15 927 17 52 De acordo com a recta da express o 17 para um valor elevado de utilizadores para colocar na janela por exemplo 100 o tempo estimado para o preenchimento da janela de 575 167 ms OU seja pouco mais de meio segundo Na Tabela 4 mostram se os resultados para o mesmo teste mas com a visualiza o das direc es de movimenta o o que implica mais c lculos por parte da aplica o Tabela 4 Resultados do tempo de preenchimento da janela 2 N de utilizadores Tempo de preenchimento desenhados da janela ms 1 34 2 2 46 8 3 47 Como esperado o tempo de preenchimento da janela aumenta com o n mero de utilizadores e superior aos tempos do ensaio anterior quando apenas se colocavam as posi es dos utilizadores na janela Para se poder comparar os dois resultados colocaram se estes resultados no mesmo gr fico que os do teste anterior A compara o pode ser visualizada no gr fico da Figura 56 100 so y 6 4x 29 867 80 70 y tempo ms 60 y 5 5924x 15 927 50 40 30 Marca es simples 20 Marca es com direc o 40 de movimenta o o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x N de Utilizadores F
77. ados erre aneearee nara anananaaaaaanaaa 89 Clo ntrodu O22 2 2as ceria ite esd SADO en ais a Gee 89 Coa ie PE EATE taste Gare sea T A seelebetaree E EE 89 G 3 Config2GP Sits riaan daaa adaa aa ae darana Graded azine 90 C2 Boe Gye io ees BE Da N E E ar OR eer eeererereae ce 91 C 5 InfoMapas ixti a erie ee eine Lee 91 C 6 e TETAN ER e A A EA E AAE 92 G DestESG Ai iiaa a ea a A dec rene aa EAEE ae late py des aTe a asse ana beet AE 93 Anexo D Consultas Queries SQL utilizadas eseese nerens tenet en tenesten nren renn nennen nnt 95 D t io e U 07 o PAR RUN a DER a RR NO A EA EEE AE AEE RREA 95 D 2 Consulta de utilizadores errar aaaaaaaera cara aaar aa anaaaanaaa 95 D3 Consulta de grupos printre pudado e aean guiar seas aa e a aa Pisa aa eea d apura Aana ia a aaa Eaa 95 viii D 4 Autoriza o para liga o ee eect ee eeeeeeeeeeeeaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeseenaeeeeseaaes 95 D 5 Consulta de grupos a que o utilizador PErteENCe cc eeccsceeeesteeeeeeneeeeecseeeeseneeeeesaaes 95 D 6 Utilizadores da rede na mesma opera o que o utilizador da aplica o 96 D 7 Grupos de maior hierarquia a que o utilizador pertence eeeeeeeeeeeeeeeeteeeeeeteeeeeeeeees 96 D 8 Grupos para onde o utilizador pode enviar esquemas ccceeeeeeeeteeeeeteteeettaeeeeeeeees 96 D 9 Utilizadores de um grupo eee E
78. alterar o protocolo das comunica es assim como a aplica o Cliente e a aplica o Servidor o que seria um processo demorado e estas caracter sticas s foram consideradas durante os testes do projecto n o estando inclu das nos objectivos iniciais A aplica o Servidor encontra se preparada para receber dados de dois tipos de utilizadores diferentes uma vez que tem acesso a marcadores de posi o de duas cores Utilizando um dos tipos para os ve culos e o outro para os operacionais a p seria poss vel acrescentar rede aplica es m veis na forma de PDAs e telem veis como pedido nos objectivos do trabalho Este tipo de utilizadores n o foi contemplado de in cio pois foi necess rio criar a aplica o para os ve culos e a aplica o Servidor e o desenvolvimento de uma aplica o para dispositivos m veis teria que fazer uso de uma linguagem de programa o um pouco diferente da utilizada para as restantes aplica es Tal como dito anteriormente uma aplica o para dispositivos m veis poderia fazer uso de outros sensores como se faz no sistema Garment Uma vez criada esta terceira aplica o bastaria que ela respeitasse o protocolo de comunica es criado neste projecto para poder interagir com o sistema desenvolvido permitindo que a aplica o Cliente mostrasse os utilizadores a p depois de registados na base de dados do Servidor Atrav s da orienta o dos utilizadores calculada quando estes t m acesso a
79. any kinds of clients may be developed because as long as the same communications protocols are used they are able to connect to the network 22 To achieve the desired architecture two applications were developed one the Client is meant as a mobile terminal and is to be used on the vehicles used in civil protection operations The other application the Server is meant as a fixed station to be installed on the central of operations and with access to the permissions database This project was conceived to be used with computers equipped with touch screens like the ones available from Sunit In Vehicle Computers and shown in Fig 5 One of these units was provided to the project by Datelka g Windows Figure 5 Vehicle computer from Sunit In Vehicle Computers class d The connection to the GPS system is achieved through receivers connected using Bluetooth or integrated in the computer used Any kind of GPS receiver can be used as most deliver their information according to the National Marine Electronics Association NMEA standards which can be seen in 23 Fig 6 shows the receivers used during the development of this project and in Table H1 their specifications can be seen saGlobalSat Bluetooth GPS o v gt z lt ty gt a BT 1300 b GP 600 c BT 338 Figure 6 GPS receivers used in this project TABLE H1 GPS receivers specifications Transter Acquisition ti
80. ar metros considerados na liga o do terminal com os receptores GPS e que podem ser configurados na janela presente na Figura 30 s o os seguintes 32 e Porta COM N mero de identifica o da porta COM utilizada para comunicar com o receptor e Baud Rate Velocidade de transmiss o de dados e Byte Size N mero de bits por caracter transmitido e Parity Esquema de paridade utilizado para detec o de erros e Stop Bits N mero de bits enviados para marcar o final de cada caracter transmitido e Flow Control Exist ncia de controlo do envio e recep o da informa o Para al m dos par metros acima descritos para os dois receptores tamb m se pode seleccionar se a direc o de movimenta o do utilizador vai ser mostrada e transmitida para a rede Caso esta ltima op o seja seleccionada necess rio configurar os par metros para ambos os receptores Quando se pressiona o bot o Gravar o programa altera as defini es dos receptores em mem ria e grava essas defini es no ficheiro Config GPS txt 3 5 3 3 Rede A op o de Rede apenas abre uma outra op o como se pode observar na Figura 31 Figura 31 Submenu Rede Esta op o serve para ligar o cliente ao servidor atrav s de uma liga o utilizando Windows Sockets 2 Pelo ficheiro Config txt a aplica o sabe o endere o do servidor assim como o porto em que ele se encontra escuta de liga es Ap s inicializar tod
81. ar quais os utilizadores da rede que pertencem mesma opera o que o cliente A consulta feita atrav s de SELECT DISTINCT ID do Utilizador FROM Bombeiros dbo Utilizadores WHERE Bombeiros dbo Utilizadores Opera o SELECT DISTINCT Opera o FROM Bombeiros dbo Utilizadores WHERE ID do Utilizador ID do utilizador AND Bombeiros dbo Utilizadores ID do Utilizador l utilizador ID do Deste modo todos os Ds de utilizadores pertencentes mesma opera o que o cliente com excep o do ID do mesmo s o retornados para que o servidor saiba quais as coordenadas a enviar ao cliente D 7 Grupos de maior hierarquia a que o utilizador pertence No final da recep o de um esquema o servidor necessita validar os destinat rios escolhidos pelo cliente Para isso ele necessita de tr s consultas BD A primeira dessas queries tem como objectivo descobrir todos os grupos para os quais o cliente pode enviar esquemas Esta consulta feita do seguinte modo ELECT DISTINCT Grupos Nome do Grupo ROM Bombeiros dbo Grupos EFT JOIN Bombeiros dbo Utilizadores N Grupos ID Grupo Utilizadores Grupo HERE Utilizadores ID do Utilizador ID do utilizador ID Grupos Hierarquia SELECT MIN Grupos Hierarquia FROM Bombeiros dbo Grupos LEFT JOIN Bombeiros dbo Utilizadores ON Grupos ID Grupo Utilizadores Grupo W Sora un
82. ation with two pairs of coordinates from two receivers is composed of 71 bytes 41 bytes for the information explained above 1 byte for and 29 bytes for the coordinates of the second receiver Applying this number of bytes in a regular message with 10 users half of them using two receivers the total number of bytes is 587 18 from the header 5 times user information with one receiver and 5 times user information with two receivers Having in mind that in a minute these messages are transmitted 12 times this means that in an hour 720 messages are sent This means a consumption of about 0 4 MB h Assuming a very large number of users 100 where 50 have access to two receivers these values would be 5717 bytes in a message and a consumption of 3 9 MB h Most mobile Internet service providers provide users with 100 MB of consumption per month This means in the average case around 250 hours and in the worst case scenario 25 hours Considering that the worst case will very rarely occur the consumption is considered acceptable No calculations were considered for the Server as it s assumed it will be stationary where data consumption isn t an issue V Conclusions and Critics As proposed the system developed allows users to see the position and in some cases the orientation of other users in the same operation on the cartography used This cartography may be any kind of image from digitalized maps to aerial pho
83. azenados de forma permanente No caso de ser Cliente este ficheiro encontra se vazio a menos que o cliente ainda n o tenha tido oportunidade de enviar os esquemas para o servidor 93 94 Anexo D Consultas Queries SQL utilizadas D 1 Introdu o Tal como explicado em 3 5 3 existem duas tabelas no servidor SQL e Utilizadores Com informa o como D tipo opera o grupo e se est autorizado a ligar se ao servidor e Grupos Com infoma o acerca dos grupos e suas permiss es As tabelas s o acedidas pelo servidor sempre que este necessite de retirar algum tipo de informa o das mesmas e sempre atrav s de queries Neste anexo ser o mostradas todas as queries utilizadas pelo servidor Os elementos utilizados nestas queries s o explicados na sec o 2 4 3 da presente disserta o D 2 Consulta de utilizadores Quando a aplica o iniciada o servidor consulta a base de dados BD para retirar o De o tipo de todos os utilizadores da rede Esta consulta feita da seguinte forma SELECT DISTINCT ID do Utilizador Tipo FROM Bombeiros dbo Utilizadores Esta querie retorna um par de resultados para cada utilizador que s o o seu D seguido do tipo D 3 Consulta de grupos No in cio da aplica o e depois com base num intervalo de tempo o servidor acede BD para retirar os nomes dos grupos existentes para os enviar para os clientes A consulta feita a seguinte SEL
84. bed in 6 Like other applications it allows the use of a great range of images as long as they are georeferenced The minimum number of points required to georeference an image is two usually two opposing corners but by using more points the coordinates assigned to each pixel can become more accurate In the developed application image georeferencing is achieved with the geographical information of the upper left and bottom right corners With these two points associated with the image corners the application can calculate which image pixel corresponds to the coordinates received by a GPS receiver This method has an error associated with it because it assumes that on the image all pixels on a horizontal line have exactly the same latitude and all pixels on a vertical line have the same longitude This depends on the image projection and is false in most cases where the latitude has equal values over a curve and not a line and the same for the longitude This means that the farther away the points of georeferencing are from each other the greater the error of the position calculated This error is illustrated in Fig 3 Apart from this the image may have distortions and there may be zones where the number of pixels per degree of latitude and longitude vary due to the projection used To compensate for these errors we can assign more georeferencing points to the image minimizing the distance between a pixel and the closes
85. bela B 5 M quina de estados do servidor 1 Estados X IDLE E EC Entradas UserOk A pID S 10 E 0 UserOk S 11 IDLE NotOk4 NotOk4 NotOk4 NotOk4 NotOk4 S last S last S last S last S last NotOk1 NotOks NotOk1 NotOk1 NotOk1 NotOk1 A_Close NotOks NotOks NotOks NotOks A_Close A Close A pC DpEnv S 23 DpEnv S 22 CrdsE E 0 CrdsE E EC A_pC A_SetD DpEnv S_ 23 DpEnv S_ 22 CrdsE E_0 CrdsE E_EC S_30 30E E 0 S 30 30E 30E E E30 E E30 S 40 40Env E i41 40Env S 40 40Env E i41 40Env E E40 S_10 10E E 0 10E E_E10 a 10 w8 S 10 10E E_0 10E E_E10 10 w8 51 w8 S 51 E_i501 51_w8 DpPed S_4 E_40 DpPed 5 w8 S_5 E_i50 5 w8 S 0 b S 11 3 A Close 72 Estados X Entradas Tabela B 6 M quina de estados do servidor 2 NotOk4 S last NotOk1 NotOks A_Close S 30 30E E 0 NotOk4 S last NotOk1 NotOks A_Close a NotOk4 S last NotOk1 NotOks A Close a NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A_Close NotOk4 S last NotOk1 NotOks A_Close a a S_11 3 A_Close a S_11 3 A_Close A_pD 42Rec DRecOk S_400 DRecOk S_401 401E E_E401 DpPed E_40 DpPed E 0 42Rec S 100 S 11 4 S 11 4 S 11 4 S 11 4 S 11 4 A SetlG A SetIG A SetlG
86. ble accuracy for the representation of a user s coordinates a group of georeferencing points was marked on an image Each pair of points simulates a grid of a different size In the tests a Google Earth image of the University campus was used covering an area of approximately 18 in longitude and 8 25 in latitude approximately 440m x 258m It is shown in Fig 23 The image was used four times in the application and each time the distance between the extra georeferencing points used to calculate the pixel coordinates was shortened to simulate the use of a tighter grid Also a user with known coordinates was marked on the image and his coordinates were incorporated into the application as if they were obtained by a GPS receiver With these conditions for every map used the accuracy of 128 the given coordinates representation on the image is increased Figure 23 Test image used With the first pair of points which simulates a grid of 5 points the error between the calculated representation of the user and the real position was around 3m Using georeferencing points with half that distance meaning a grid of 13 points the error was approximately Im and again with that distance halved 41 points grid it dropped to less than 0 5m With that distance halved one last time which simulates a grid of 145 points the error wasn t reduced This last case is shown in Fig 24 Figure 24 Case of a 145 points grid
87. cal information gathered from the GPS receiver or introduced manually for any map in use All the information and data is transmitted over the network through a system of permissions and authorizations in the form of a database Also if necessary new maps can be introduced in the network without having to bring the system offline The applications developed were tested in order to assess their capabilities and viability as a commercial product Keywords GPS coordinated positioning I Introduction In situations like firefighting search and rescue evacuations and similar the forces involved need to be highly coordinated To achieve this a precise knowledge of the terrain and the position of every element either human or mechanical is needed The information about the terrain can be obtained using maps and the best way to obtain positioning information is through the use of the Global Positioning System GPS GPS provides its users with many kinds of positioning information like geographical coordinates direction and speed Some systems were developed that merge these two kinds of information terrain and positioning allowing users to be connected to a network and exchange not only positioning information but also other kinds of information like text and sketches that can be drawn over the maps The cartography used may be any kind of image from a digitalized map to an aerial photograph as long as the application has access
88. convers o Para al m das coordenadas dada a possibilidade de introduzir uma nota para o mapa de modo a ficar guardada informa o adicional acerca do mesmo Ap s as coordenadas serem convertidas apenas em graus a nova informa o guardada no ficheiro InfoMapas txt e o envio do mapa inicia se O protocolo de comunica es entre o servidor e o cliente encontra se no Anexo B 3 6 3 2 Envio de coordenadas extra de georreferencia o A op o Coords Extra do menu do servidor faz aparecer uma janela onde se encontram todos os mapas que tenham mais do que dois conjuntos de coordenadas de georreferencia o A janela que aparece aquando da selec o desta op o pode ser visualizada na Figura 48 Mapa com coordenadas extra de georreferencia o ist jpg mapa 10 jpg Cancelar Figura 48 Janela com mapas com coordenadas extra Depois de seleccionado o mapa o servidor envia para todos os utilizadores os conjuntos de coordenadas extra Esta op o tamb m existe nos clientes e tendo em conta que estas coordenadas extra s o marcadas por eles fazia mais sentido se a op o existisse apenas nos clientes A raz o para estar presentes no servidor reside no facto de quando o cliente que marcou os pontos extra e tem permiss o para os enviar para a rede o faz bastante prov vel que nem todos os utilizadores estejam ligados ao servidor o que os deixaria sem acesso a estes conjuntos de coordenadas De mod
89. cription e as suas coordenadas coordinates agrupadas no elemento Point Toda esta documenta o facilmente acedida atrav s do website da Google sobre o tema 22 14 2 6 3 Update e Network Link Control Os ficheiros KML ao serem abertos pelo Google Earth permanecem inalterados a menos que se modifiquem manualmente no browser Para se alterarem os elementos criados pelo ficheiro de forma autom tica necess rio utilizar o elemento Update que pertence ao elemento Network Link Control O Network Link Control juntamente com o elemento Network Link possibilita a abertura de ficheiros KML atrav s de um endere o http permitindo assim utilizar ficheiros que n o se encontram no terminal do utilizador bem como a sua manipula o atrav s do elemento Update O Update atrav s dos elementos Change Create e Delete permite alterar criar e apagar respectivamente elementos existentes no browser e criados inicialmente por outro ficheiro O funcionamento do Update mostrado na Figura 11 Updating Network Links O Network Link A Link originalFile kml originalFile kml Network Link B lt Update gt uses targetHref to identify origin of data to be changed Link fileWithUpdates kml lt Change gt uses targetid to identify fileWithUpdates kml the object data to be changed Figura 11 Funcionamento da fun o Network Link 22 Para que o Update a partir do Network Link funcione s o nece
90. d da Figura 26 dependendo se utilza um receptor ou dois respectivamente Na Figura 28 podem ver se os marcadores utilizados para as posi es dos restantes utilizadores a b Figura 28 Marcadores utilizados para tipos de utilizadores diferentes a tipo 1 b tipo 2 Existem duas possibilidades de utilizadores da rede tipo 1 que utiliza o conjunto a de marcadores da Figura 28 e tipo 2 que utiliza o conjunto b da mesma Figura Deste modo introduz se alguma diversidade nos utilizadores da rede podendo ser utilizada por exemplo para separar tipos de ve culos os de combate a inc ndios dos de ajuda ou apoio ou para utilizar o sistema com utilizadores diferentes por exemplo ve culos e bombeiros a p Caso o Servidor envie dois pares de coordenadas de algum utilizador da rede para o utilizador da aplica o esta calcula a sua direc o e mostra a na janela da mesma forma que o faz quando o utilizador da aplica o deseja mostrar a sua direc o 3 5 3 2 Receptor GPS Esta sec o oferece ao utilizador a possibilidade de configurar todos os par metros necess rios ao funcionamento do s receptor es GPS Quando o bot o Receptor GPS 31 pressionado aparecem ao utilizador duas de tr s op es dependendo do estado da liga o do computador ao receptor GPS principal Estas op es podem ser visualizadas na Figura 29 Configurar 4 Configurar EaD o 13 je e mr Figura 29 Op es relacionadas c
91. da Tabela B 9 B 13 As primeiras quatro da Tabela B 1 B 4 cont m os IDs e uma pequena descri o dos elementos que constituem as m quinas de estados 67 Tabela B 1 Estados e Entradas existentes para o servidor e clientes ESTADOS ENTRADAS ID DESCRI O slc ID DESCRI O slc IDLE Espera alguma entrada xX X RO Recebeu msg OK xX X E 0 Espera msg OK xX X R_1 Recebeu msg ID xX X E Acc Espera Accept X R10 Recebeu msg InfoGrupos X E1 Espera msg ID X R_11 Recebeu msg NotOK X E Res1 Espera rasultado apos X R 100 Recebeu msg Waiting X enviar msg ID E fRes1 Fspora im gacrecepce de R_20 Recebeu msg Coords msg 010 E 10 Espera msg InfoGrupos X R 21 Recebeu msg CoordsEx E E1O Espera envio da InfoGrupos X R 22 Recebeu msg CoordsM E CM e pele mica Coordeiteu X R 23 Recebeu msg CoordsMEx X CoordsMEx E_EC Espera o envio das coords X R3 Recebeu msg PedelDs X E 30 Espera msg IDs X R 30 Recebeu msg IDs X E_E30 Espera o envio dos IDs X R4 Recebeu msg PedeE XIX E_40 Espera msg InfoE X X R40 Recebeu msg InfoE XIX E E40 Espera envio da InfoE xX X R4 Recebeu msg Esquema xX X E 41 Espera msg Esquema X X R 42 Recebeu msg DestE X Eat Pela sinal para enviar x x R 400 Recebeu msg OkE x x Esquema E E41 Espera envio do Esquema X X R 401 Recebeu msg NotOkE X E 42 Espera msg DestE X R5 Recebeu msg PrepMapa
92. dctunsaecaincesadtebastauategesacnedatcetuatensaazes 1 1 3 Estrutura da DisSertaGao cece orriari anan I E ETEA EER EE RENEE EA 2 1 4 PUBIICA SS roun eee epee eri nd a RREO SR NRP ERR RR 2 Cap tulo 2 Tecnologias Relevantes c ccccccceeseeceeeeceeeeeeeeeeeeeeseaeeeseaeeeeaeeseeeeeseaeeeeaeeeeeeeeeaeess 3 4 NM ligo o U oi 0 s rye ke CRE og hashes ites che DRE RR ERR A DEAD DE PES RP RE SORO ERR DRA ee 3 2 2 Sistema de Posicionamento Global e iieereeeaaer aaa antas 3 22 A MOJGA PRANDRR EE E e e AA POR RO RAND hie 3 2 2 2 Segmento Espacials eini iana aaa a aana ible haere 4 2 2 3 Segmento de CONO lOean anaa aaa a a a a a ae aaa a a 5 2 2 4 Segmento de UtiliZad Or eee eee cee ceene cece eee aeeeeeaeeeeeeeceaeeeeaaeseeaeseeeeeseeeseaesteaeeeeeeees 6 23 BIUCIOOIN ennaa e aae ar NA aa ee 7 Zat Introdu o nnas i ia N a N E bee ie edad N ana a 7 2 3 2 Aspectos T CGNICOS i ta eh Ane a tei nt a a thee 7 2 4 Sistemas de Comunica es M veis cccccceceeeceeeeeeeeeeeceeeeecaaeeeeeeeseeeeseeeesaeeteeeeeeeeess 8 2 41 INtrOQU O 325 xc shes e tay a bods co teks A ASEE E bata vaca EE Gaee no Ando Sado b nada AAA 8 2 42 GPRS GSM qua ete ated ee tenet ieee el aioe Wile DRE Gana 9 2 4 3 EDGE GSM iiaeaae araara a aa a tats a aa a aaa a eda ended 9 2 4 4 HSDPA UMES aiian tia aeiaai aa eaaa aa p daaa pa ora aa Dana ad aaa das usa dao 9 P AA HSUPA UMES 722020224 000 0a nist ati
93. de todas as funcionalidades das aplica es desenvolvidas Segue se um cap tulo sobre testes realizados a essas aplica es o cap tulo 4 e o quinto e ltimo cap tulo composto pelas conclus es e cr ticas ao projecto desenvolvido A cr tica feita apresenta tamb m aspectos a melhorar ou que podem ser implementados como extens o do trabalho realizado 1 4 Publica es Foram submetidos dois artigos cient ficos elaborados um a partir do teste aplicacional apresentado na sec o 4 2 e outro a partir do resumo alargado deste trabalho que foram aceites nas seguintes confer ncias e Georeferencing for Coordinated Positioning Applications apresentado no 14 Simp sio Internacional sobre Wireless Personal Multimedia Communications WPMC 11 3 7 Outubro de 2011 Brest Fran a Anexo G e Coordinated Positioning System Based on GPS for Assistance of Civil Protection Operations apresentado no 5 Congresso do Comit Portugu s da URSI 11 de Novembro de 2011 Lisboa Portugal Anexo H Cap tulo 2 Tecnologias Relevantes 2 1 Introdu o Neste cap tulo descrevem se todas as tecnologias utilizadas pelas aplica es desenvolvidas ou necess rias para o seu funcionamento correcto Inicialmente descreve se o sistema utilizado para recolher informa o de posicionamento depois as tecnologias existentes e utilizadas para a comunica o entre utilizadores e finalmente as linguagens de programa o utilizadas para c
94. dois receptores GPS poss vel integrar o sistema desenvolvido com um sistema de c maras permitindo aplica o cliente apresentar o raio de vis o das mesmas nos mapas utilizados Isto poderia at permitir que clientes com permiss es mais elevadas controlassem as c maras no caso de serem c maras m veis com possibilidade de fazer pan 58 Refer ncias 1 Navigation Center NAVSTAR User Equipment Introduction Public Release Version 1996 nttp Avww navcen uscg gov 2 Daly P Dept of Electron amp Electr Eng Universidade de Leeds Inglaterra Navstar GPS and GLONASS global satellite navigation systems 40th Congress of the International Astronautical Federation Malaga Espanha 1989 3 Prater S Airmen Upgrade GPS Constellation 50th Space Wing Public Affairs Schriever AFB CO AFNS Jun 03 2010 http www spacedaily com reports Airmen Upgrade GPS Constellation 999 html 4 Wikipedia GPS constellation http en wikipedia org wiki Global Positioning System 5 United States Naval Observatory Block Satellite Information relat rio de 12 de Abril 1996 ftp tycho usno navy mil pub gps gpsb 1 txt 6 United States Naval Observatory Block II Satellite Information relat rio de 30 de Agosto 2010 ftp tycho usno navy mil pub gps gpsb2 txt 7 Lumpkins W Sr Member IEEE Sr FAE GPS and WiFi Technology apresenta o da empresa Wi2Wi 12 de Maio
95. e 0 extraem se as coordenadas geogr ficas No caso da primeira mensagem lida ser RMC verifica se o valor do Status Se for A retiram se as coordenadas geogr ficas caso contr rio a mensagem ignorada por n o ser uma posi o v lida A 2 Utiliza o das coordenadas geogr ficas recebidas Tal como observado anteriormente embora sem os ndices as coordenadas das mensagens provenientes dos receptores t m a forma hlolala ll a y1y2Y3y4ys Yy a onde l gt corresponde ao valor dos graus da latitude e Isl Il ao valor dos minutos O valor de a indica se a latitude Norte ou Sul De modo a transformar a latitude apenas num valor convertem se graus e minutos apenas em graus utilizando a express o A 1 Loraus L L 60 A 1 onde L corresponde ao valor dos graus da coordenada geogr fica L ao valor dos minutos da mesma Sabendo que o valor de latitude zero o equador consideraram se os valores com orienta o Norte como sendo positivos at 90 P lo Norte e os valores com orienta o Sul negativos at 90 P lo Sul 62 No caso da longitude o valor de y y2y3 corresponde ao valor dos graus e y4ys yy ao valor dos minutos Utilizando a express o A 1 calcula se o valor apenas em graus como se fez para a latitude Neste caso o valor de longitude zero corresponde ao meridiano de Greenwich e o valor extra do pode estar ou a Oeste deste meridiano indo at 180 ou a Este podendo ir
96. e s o os Slaves formando assim uma piconet A piconet a forma fundamental de comunica o para a tecnologia Bluetooth Numa piconet o padr o de saltos na frequ ncia determinado n o s pelo protocolo mas tamb m pelo rel gio do Master Este padr o uma ordena o pseudo aleat ria das 79 frequ ncias existentes na banda utilizada O Master pode excluir uma por o das frequ ncias se estas estiverem a ser utilizadas por dispositivos que gerem interfer ncia Tamb m existe outro tipo de saltos em frequ ncia chamado Adaptative Frequency Hopping que melhora a co exist ncia da tecnologia Bluetooth com outros sistemas que utilizam a banda ISM quando estes est o pr ximos A Figura 6 representa a arquitectura Master Slaves tipicamente utilizada nas redes de Bluetooth Slave Figura 6 Rede de Bluetooth 9 Os canais utilizados est o divididos em slots temporais e os dados a serem transmitidos via Bluetooth s o organizados em pacotes e posicionados nesses slots Em certas circunst ncias pode ser atribu do mais de um slot a um pacote O salto em frequ ncia ocorre entre a transmiss o ou recep o de um pacote Devido utiliza o dos slots temporais o sistema funciona em full duplex Em Julho de 2010 foi adoptada a vers o 4 0 de Bluetooth que permite consumos ainda mais baixos que nas vers es anteriores mantendo o baixo custo dos componentes permite uma interoperabilidade entre diferentes marcas e tem
97. e to send different kinds of information to levels above and below Each user is also given authorization to connect to the network in the database and to which operation they belong Users are only able to see the position of others users on the same operation Fig 22 shows a diagram of the database which 127 consists of two tables connected through the hierarchy groups Utilizadores 9 ND doUtizador Teo Opera o Grupos Grupo potes F 1D Grupo Autorizado Nome do Grupo Hierarquia Enviar cma Enviar mesmo Enver baixo Cords Georef Figure 22 Database tables IV Application Tests The applications developed were tested to assess the system s capabilities in terms of number of georeferencing points to be used data transmission rates window painting times calculations of user s orientation precision and traffic consumption A Number of Georeferencing Points As explained in section III C the process of assigning geographical information to an image also called georeferencing has errors associated with image distortions and the projection used To achieve a more precise representation of a user s coordinates on a georeferenced image the distance between the corners of the square used must be shorter which means the square used must be smaller and therefore the number of points needed to cover the entire image must be higher To study the size of the grid needed to achieve an accepta
98. e transmiss o de um mapa reatar 86 Figura B 9 Sequ ncia de transmiss o de coordenadas de georreferencia o extra 87 Figura F 1 Janela da aplica o Servidor erre erare aaa 104 Figura F 2 Menu da aplica o Servidor rrenan 104 Figura F 3 Janela para selec o de mapa a enviar area 105 Figura F 4 Janela para georreferenciar novo mapa area 105 Figura F 5 Janela inicial da aplica o Cliente reatar 106 Figura F 6 Bot es de interface da janela do Cliente cess ceneeeneeeeeeeereteeeeeeaaes 107 Figura F 7 Op es da aplica o Cliente re earraarrnaeaa 107 Figura F 8 Submenu Receptor GPS arrancar arara narra nanna 107 Figura F 9 Submenu Rede ira ere arara aaaa na naaaaaera aaa aa aaa aananaaa 108 Figura F 10 Submenu Esquemas re rarra aaa nanaaaare arara aaa nananana 108 Figura F 11 Janela da op o Listar dannsa SKa AEA K e ASEENA R aS aai E 108 Figura F 12 Interface de cria o de novo esquema area 109 Figura F 13 Janela para finalizar a cria o de um esquema 109 Figura F 14 Submenu Pontos Georreferene eira 110 Figura F 15 Janela para introdu o de dados de georreferencia o 110 Figura F 16 Janela para finalizar introdu o
99. ecess rio para transmitir este mapa se um grande n mero de utilizadores estiver ligado ao servidor Para um valor de utilizadores x de 100 a estimativa do tempo y de 36 783 38 ms 4 3 3 Conclus es Se o n mero de utilizadores ligados ao servidor aumentar o tempo necess rio para transmitir um mapa vai ser cada vez maior o que coloca toda a rede em espera durante um per odo cada vez mais longo Este per odo na realidade poder ser um pouco reduzido se for tido em conta que todas as aplica es tanto o Servidor como os Clientes foram executadas no mesmo terminal o que diminui a capacidade de processamento do mesmo uma vez que quanto maior o n mero de aplica es a serem executadas num computador mais lento este fica a responder Por outro lado uma vez que todas as aplica es partilharam o mesmo terminal as comunica es s o quase instant neas o que n o acontece se cada aplica o estiver num terminal diferente cada um com velocidades diferentes de transmiss o de dados Mesmo assim apesar da rede ficar ocupada durante um n mero elevado de segundos a informa o vai sendo transmitida e a rede acaba por ficar desobstru da sem consequ ncias negativas para a mesma aparte do atraso na transmiss o dos dados 4 4 Velocidade de preenchimento da janela da aplica o 4 4 1 Introdu o Com o intuito de testar a velocidade a que a janela da aplica o preenchida foi realizado um teste com um n mero de ut
100. ectura servidor clientes como visto anteriormente o sistema tem a seguinte arquitectura que pode ser vista na Figura 18 gt gt gt 4 aS JP 23 25 2S o 2 SA N j a i GPS Receiver 4 a Laptop Ye Con a User 2 User 1 Internet 9 Server Figura 18 Arquitectura do sistema desenvolvido Como se pode ver na Figura 18 existe um servidor e v rios utilizadores Estes utilizadores s o os clientes do sistema Para fazer esta diferencia o foram desenvolvidas duas aplica es uma aplica o Cliente e outra Servidor O sistema foi pensado para ser utilizado nos ve culos em uso pela protec o civil o que faz com que estes sejam os clientes do sistema Como 22 clientes do sistema desenvolvido necessitam estar devidamente equipados para o poderem utilizar Como ponto de partida os ve culos t m de estar equipados com computadores Os computadores escolhidos para este fim t m dois monitores o que permite repartir a informa o a divulgar ou mostr la em dois locais ao mesmo tempo por exemplo a parte da frente e traseira do ve culo Para al m disso os ecr s s o t cteis sendo desnecess rio o uso de rato Os modelos pensados para este fim foram os da marca Sunit In Vehicle Computers Como requisito de software estes computadores t m que utilizar o sistema operativo Windows neste caso Windows XP A Figura 19 mostra um destes modelos Windows Figura 19 Exemplo de computado
101. ed Positioning System for Civil Protection Operations MSc Thesis Instituto Superior T cnico Technical University of Lisbon 2011 7 U Blox GPS Essentials of satellite navigation document number GPS X 02007 D 2009 117 118 Anexo H Artigo Comit portugu s da URSI 2011 Coordinated Positioning System Based on GPS for Assistance of Civil Protection Operations Tiago Barroso Jos Sanguino Ant nio Rodrigues Instituto de Telecomunica es Instituto Superior T cnico Technical University of Lisbon Portugal Email tvbarroso O gmail com sanguino Olx it pt antonio rodrigues 1x it pt Abstract The purpose of this project is the development of a coordination positioning framework with the purpose of aiding civil protection operations For this the developed system makes use of the Global Positioning System GPS to gather positioning information about the users and the existing mobile communications systems of the second and third generations in order to transmit the gathered information and other data between the users The applications developed let any kind of image be used as a map from digitalized cartography to aerial photographs as long as it is associated with its geographical coordinates Other than transmitting positioning information the applications also let users share sketches that are made on the maps and can contain information like waypoints or points of interest and extra geographi
102. eiro inicial seja aberto A seguir mostra se o seu conte do lt xml version 1 0 encoding UTF 8 gt lt kml xmlns http earth google com km1 2 1 gt lt NetworkLink gt lt name gt Informa o inicial lt name gt lt Link gt lt href gt 192 168 2 1 GEarth_Init kml lt href gt lt Link gt lt NetworkLink gt lt kml gt E 4 Ficheiro de actualiza es Este ficheiro alterado uma vez por minuto para que as posi es dos utilizadores da rede sejam actualizadas assim como para marcar novos esquemas que sejam recebidos pelo servidor Para realizar as actualiza es ao ficheiro inicial utiliza se o elemento Update e dentro deste os elementos Change e Create De seguida pode ver se um exemplo deste ficheiro lt xml version 1 0 encoding UTF 8 gt lt kml xmlns http www opengis net km1 2 2 xmins gx http www google com kml ext 2 2 100 xmins kml http www opengis net kml 2 2 xmlns atom http www w3 org 2005 Atom gt lt NetworkLinkControl gt lt Update gt lt targetHref gt 192 168 2 1 GEarth_Init kml lt targetHref gt lt Style id tipol_on gt lt Icon gt lt scale gt 0 6 lt scale gt lt href gt Imagens kml_tipol_on png lt href gt lt Icon gt lt Style gt lt Style id tipol_off gt lt Icon gt lt scale gt 0 6 lt scale gt lt href gt Imagens kml_tipol_off png lt href gt lt Icon gt lt Style gt lt Style id tipo2_on gt lt
103. encia o uma vez que os dois pares correspondentes aos cantos superior esquerdo e inferior direito s o obrigat rios A op o Google Earth abre o programa Google Earth de modo a que se possam visualizar os utilizadores da rede e os esquemas Simultaneamente a aplica o abre uma janela DOS Essa janela DOS tem que ser fechada para que a aplica o possa fazer actualiza es ao Google Earth No programa Google Earth os esquemas s o marcados a vermelho enquanto que os utilizadores ligados ao servidor s o marcados com o e se forem do tipo 1 ou 2 105 respectivamente Se os utilizadores se desligarem do servidor os seus marcadores s o alterados para e O caso sejam do tipo 1 ou 2 respectivamente F 3 Cliente Antes de iniciada a aplica o Cliente necessita de ser conFigurada atrav s de dois ficheiros No ficheiro Config txt necess rio introduzir a seguinte informa o e ID do utilizador Identificador do utilizador Este nome tem que estar na base de dados do servidor e Uso de 2 Receptores para direc o S N Define se a aplica o vai mostrar a direc o de movimenta o do utilizador S se deve colocar S se o terminal da aplica o estiver emparelhado com dois receptores GPS e Server ip or name endere o do Servidor e Server port Porto onde o Cliente se deve tentar ligar no Servidor e onde este aguarda liga es No ficheiro Config GPS txt podem conFigurar se os
104. envolvido um sistema de c lculo das orienta es dos utilizadores quando estes utilizam dois receptores GPS de modo a fornecer mais informa o acerca dos ve culos A informa o da orienta o de um utilizador tamb m possibilita a integra o de certos sistemas como visto na sec o 5 2 Em rela o aos sistemas deste tipo j existentes o sistema da presente disserta o conta com a grande capacidade de armazenamento dos computadores port teis quando comparada com a dos PDAs para armazenar qualquer tipo de mapa que seja necess rio dispensando assim um sistema de mapas distribu do como o utilizado no sistema do TFC 210 27 Devido ao tamanho dos ecr s dos port teis e ao facto de serem t cteis estes podem ser manuseados no meio de uma opera o sem grande esfor o Nas aplica es desenvolvidas para PDAs o utilizador tem que utilizar uma caneta para manusear a aplica o o que pode ser dif cil em certas situa es Para al m disso as aplica es desenvolvidas utilizam ficheiros de texto para armazenar as suas defini es facilitando assim a sua inicializa o ou reinicializa o no caso da aplica o ser for ada a desligar se ou se for desligada por acidente no meio de uma opera o Nos outros casos necess rio configurar a aplica o quando esta iniciada A aplica o Cliente da presente disserta o tamb m a nica de entre os projectos analisados na sec o 3 2 que permite a visualiza o da o
105. epois de tentar Caso n o o possa fazer recebe uma indica o do servidor Quando a op o seleccionada aparece uma janela onde se encontra uma lista de todos os mapas na lista de mapas do utilizador que tenham mais de dois pontos de georreferencia o uma vez que os dois pontos iniciais os dos cantos s o obrigat rios Esta janela mostrada na Figura 43 t singe gore mapa 10 jpg OK Cancelar Figura 43 Janela com os mapas que possuem coordenadas extra de georreferencia o Depois de seleccionado o mapa o cliente envia para o servidor uma indica o que vai enviar coordenadas extra Nesse instante o servidor ou aceita e o cliente envia as coordenadas ou nega o acesso e o cliente recebe o aviso de que n o pode realizar a opera o 3 6 Aplica o destinada s esta es est ticas 3 6 1 Introdu o Nesta sec o descrevem se todas as funcionalidades da aplica o Servidor que se pretende que seja utilizada como esta o fixa do sistema Esta aplica o n o necessita de acesso a receptores GPS pois n o apresenta a sua posi o aos utilizadores Necessita no entanto de acesso a uma base de dados SQL onde est toda a informa o referente s permiss es dos utilizadores do sistema e ao programa Google Earth para apresentar as posi es dos utilizadores e os diagramas na rede Tal como a aplica o Cliente o Servidor tamb m necessita de acesso Internet para comunicar com os uti
106. es ID do Utilizador Tipo Opera o Grupos Grupo CO P ID Grupo Autorizado Nome do Grupo Hierarquia Enviar cima Enviar mesmo Enviar baixo Coords Georref Figura 50 Diagrama da BD SQL 45 Os dados da BD podem ser alterados a qualquer momento pelo administrador uma vez que o programa est constantemente a fazer consultas BD tanto a n vel de permiss es de utilizadores como em rela o aos grupos cujos nomes s o transmitidos aos clientes periodicamente Os nomes dos grupos s o utilizados pelos clientes no momento da cria o de um esquema pois necess rio escolher quais os grupos que devem receb lo Tal n o significa que todos os destinat rios escolhidos recebem o esquema uma vez que com base nas permiss es o servidor que decide a quem pode enviar o esquema informando depois o cliente se o envio foi efectuado com sucesso ou se existem grupos que n o o receberam Esta mec nica foi implementada para garantir que os carros em geral s enviem esquemas para o carro de comando para que este por sua vez e depois de avaliar a sua import ncia os envie para os restantes elementos da rede Em rela o s coordenadas extra de georreferencia o tal como no caso da propaga o de esquemas pela rede uma tarefa de responsabilidade uma vez que estas coordenadas alteram o c lculo das posi es dos utilizadores portanto s deve ser permitido a utilizadores de hierarquias mais ele
107. es Instituto de Telecomunica es Instituto Superior T cnico Technical University of Lisbon Portugal Email tvbarroso O gmail com sanguino Clx it pt antonio rodrigues 1x it p Abstract In situations of natural disasters or similar people involved in civil protection operations need the highest degree of coordination When resorting to digital means of coordination like positioning applications that rely on the Global Positioning System GPS to show users their position on digitalized cartography users expect their position to be shown as accurately as possible To achieve this the images used as cartography must be associated with accurate geographical coordinates but sometimes that is not enough because the process of associating geographical information to an image called georeferencing has errors The best way to minimize these errors is to increase the amount of geographical information in the form of georeferencing points associated with the used image In this paper the amount of geographical information needed for an image to be used as a reliable map in a coordinated positioning application is studied Keywords georeferencing GPS coordinated positioning I INTRODUCTION In situations like firefighting search and rescue evacuations and similar the forces involved need to be highly coordinated To achieve this a precise knowledge of the terrain and the position of every element either human or mechan
108. ess and control 1974 40 Chris Collins History of the SQL author s blog article 2007 41 Dr Herong Yang MySQL Tutorials Herong s Tutorial Notes book from the author s website 2009 42 ANSI ISO IEC International Standard IS DatabaseLanguageS QL Part2 Foundation SQL Foundation SQL standard 1999 43 SQL Tutorial from www w3schools com 44 Google s KML website 45 Nuno Carvalho I Garment Case Study Location and Monitoring Applications Through Satellite Communications I Garment project presentation 2005 46 R Matos D Santos J Sanguino A Rodrigues A GPS based Mobile Coordinated Positioning System for Firefighting Scenarios Proc of the 1st International Conference on Mobile Computing and Wireless Communications MCWC 2006 Amman Jordan 17 20 September 2006 pp 209 214 47 Filipe Tocha Sistema de posicionamento coordenado baseado em GPS Geocommunicator Msc Thesis Instituto Superior T cnico Technical University of Lisbon 2008 132 48 D Santos R Matos J Sanguino A Rodrigues Automatic Location based Map Distribution Service for Mobile Coordinated Positioning System IADIS International Conference WWwW Internet 2006 Murcia Spain 6 7 October 2006 vol 2 pp 305 309 49 Robin Jan Maly Comparison of Centralized Client Server and Decentralized Peer to Peer Networking semester thesis
109. este reina aeraneaaneaanaaanaaaacanaaana can aaaaaana 48 Figura 53 Exemplo de transmiss o de um mapa arenas 50 Figura 54 Tempo de transmiss o de um mapa para a rede eee eres eeeee tenet 51 Figura 55 Tempo de preenchimento da janela 1 reste 52 Figura 56 Tempo de preenchimento da janela 2 re rerraeanaa 53 Figura 57 Teste da orienta o ese cine AREA EANA 55 Figura 58 Formato das mensagens trocadas no sistema cece creer teas eeeeeeneees 55 Figura A 1 Mensagem GGA 0 cccceccceceeeeeseeeeeeeeceeeeeeaeeeeaeeeceeeeceaeeseaaesdeaeeseaeeesaesseeaeeseneeenaeees 61 Figura A 2 Mensagem RMC ccccccceeeeeeeeeeeeeeceeeeeeeaeeeeaeeeeaeeeseaeeeeaaesdeeeeceeeesaeeesaaeseeneeseeeeess 62 Figura B 1 Formato das mensagens eeeceeeeeeeeeeeenneeeeeeaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeseeaeeeeenaeeeeneaas 65 Figura B 2 Inicializa o da comunica o S C cee eeeeaeeeeeeeseeeesaeeesaeseeeseeeees 81 Figura B 3 Sequ ncia de envio dos nomes dos grupos 81 Figura B 4 Sequ ncia de troca de coordenadas eee 82 Figura B 5 Pedido de IDS dos esquemas rrenan aereas 83 Figura B 6 Sequ ncia de transmiss o de um esquema S gt 0 84 Figura B 7 Sequ ncia de transmiss o de um esquema C gt 8 85 Figura B 8 Sequ ncia d
110. face do utilizador utiliza imagens georreferenciadas para mostrar a informa o de posicionamento e O sistema suporta imagens com diversas camadas contendo diferentes tipos de informa o e Para al m de mostrar dados de posicionamento os terminais com interface gr fico trocam informa o como por exemplo mapas e desenhos feitos no pr prio interface e Para uma melhor visualiza o dos mapas e elementos da rede foi desenvolvido um conjunto de ferramentas como zoom e pan Para al m disso foi necess rio ter em conta o tipo de utilizadores alvo e as condi es em que o sistema ser utilizado tendo sido dada aten o especial s seguintes caracter sticas e Interface f cil de utilizar pelos utilizadores e Robustez das aplica es e Autonomia dos terminais m veis e Capacidade dos processadores e Atrasos nos dados de posicionamento e Custos dos dados transmitidos 1 3 Estrutura da Disserta o A presente disserta o est dividida em cinco cap tulos Ap s o cap tulo inicial o capitulo 1 de introdu o ao trabalho desenvolvido segue se uma descri o de todas as tecnologias utilizadas pelo projecto no cap tulo 2 entre elas o sistema GPS as comunica es GPRS e UMTS e as linguagens de programa o necess rias No cap tulo 3 explicado todo o sistema desenvolvido come ando com o estado da arte para este tipo de sistemas uma descri o dos dispositivos utilizados e finalmente uma descri o
111. fi INSTITUTO SUPERIOR T CNICO Plataforma de posicionamento coordenado para aux lio a opera es de protec o civil Tiago Vicente Berlinga de Almeida dos Santos Barroso Disserta o para obten o do Grau de Mestre em Engenharia Electrot cnica e de Computadores J ri Presidente Prof Jos Manuel Bioucas Dias Orientador Prof Jos Eduardo Charters Ribeiro da Cunha Sanguino Co orientador Prof Ant nio Jos Castelo Branco Rodrigues Vogais Prof Pedro Sebasti o Eng Carlos Alfaiate Dezembro de 2011 Agradecimentos Durante o processo de elabora o deste trabalho tive o apoio e ajuda de v rias pessoas Agrade o minha fam lia todo o apoio e incentivo desde o primeiro dia e em especial durante a elabora o do projecto e a escrita da disserta o e aos meus amigos pelo apoio que me deram sem o qual provavelmente n o teria feito este trabalho Um agradecimento especial ao professor Jos Sanguino e ao professor Ant nio Rodrigues por ter tido a oportunidade de fazer esta disserta o e pelo apoio incentivo e confian a que me deram para que o trabalho ficasse o melhor poss vel Por fim quero agradecer s pessoas da empresa Datelka Engenharia e Sistemas em especial aos engenheiros Carlos Alfaiate e Jo o Matos pelo apoio ajuda e ideias dados durante a elabora o do projecto Resumo Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de uma plataforma de posicionamento coordenado para ser ut
112. gem para pedir IDs dos esquemas presentes no receptor Mensagem vazia 030 IDs S Mensagem com os IDs dos esquemas presentes no utilizador Mensagem composta pelo n mero de esquemas que o receptor pode receber e pelos IDs dos mesmos separados por 004 PedeE Mensagem de pedido de um esquema Mensagem composta pelo ID do esquema pedido 040 InfoE Mensagem com a primeira parte do esquema a ser enviado Mensagem composta pelo ID data de cria o nota e n mero de pontos existentes no esquema separados por 041 Esquema Mensagem com a segunda parte do esquema a ser enviado Mensagem composta pelas coordenadas de cada ponto do esquema e informa o sobre novo segmento tudo separado por 042 DestE S Mensagem com a terceira parte do esquema a ser enviado Mensagem composta pelo nome dos grupos de destino do esquema separados por 400 OkE Mensagem de aviso de recep o total de um esquema e poss vel pedido de outro No caso de ser enviada pelo cliente a mensagem vazia ou cont m o ID de um novo esquema a pedir ao servidor se existir No caso de ser enviada pelo servidor a mensagem tamb m cont m o ID atribu do ao esquema que acabou de ser recebido uma vez que para o cliente todos os esquemas criados t m ID igual a 0 Toda a informa o separada por 66 401 NotOkE S Mensagem de aviso de recep o total de um esquema poss vel pedido de outro e aviso de impos
113. georeferencing points to it to form a uniform grid This way the representation of every possible position in the map is calculated with approximately the same accuracy Different spacing between the georeferencing points in the grid means different accuracy of the calculated pixel coordinates Lat UL CYmap Latitude Long UL Along Long BR Longitude Figure G4 Calculation of a user s representation on a map b Figure G5 a Window with georeferencing points marked b Representation of the squares calculated IV TEST CASE AND RESULTS To achieve a more precise representation of a user s coordinates on a georeferenced image the distance between the corners of the square used must be shorter which means the square used must be smaller and therefore the number of points needed to cover the entire image must be higher To study the size of the grid needed to achieve an acceptable accuracy for the representation of a user s coordinates a group of georeferencing points were marked on an image Each pair of points simulates a grid of a different size In the tests a Google Earth image of the University campus was used covering an area of approximately 18 in longitude and 8 25 in latitude approximately 440m x 258m It is shown in Fig 6 The image was used four 115 times in the application and each time the distance between the extra georeferencing points used to calculate the pixel coordinates was sh
114. hnology FCT the Instituto de Telecomunica es IT and Datelka Engenharia e Sistemas Parts of the project were developed at Datelka s installations References 28 Navigation Center NAVSTAR User Equipment Introduction Public Release Version 1996 29 Scott Prater Airmen Upgrade GPS Constellation 50th Space Wing Public Affairs Schriever AFB CO AFNS Jun 03 2010 30 Will Lumpkins Sr Member IEEE Sr FAE GPS and WiFi Technology presentation from the company Wi2Wi 12th May 2009 31 Kowoma de Control Segment Monitor Stations 2009 32 Bluetooth website http www bluetooth com 33 Usha Communications Technology GPRS General Packet Radio Service white paper 2000 34 Nokia Enhanced Data Rates for GSM Evolution EDGE white paper 1999 131 35 Fricsson The evolution of EDGE white paper 2009 36 Peter Rysavy Data Capabilities GPRS to HSDPA white paper for 3G Americas 2004 37 Pablo Tapia Jun Liu Yasmin Karimli Martin J Feuerstein HSPA Performance and Evolution John Wiley amp Sons Ltd 2009 38 E F Codd A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks Communications of the ACM 1970 39 Donald D Chamberlin amp Raymond F Boyce SEQUEL A Structured English Query Language Proceedings of the 1974 ACM SIGFIDET now SIGMOD workshop on Data description acc
115. iam com e s o finalizadas com o checksum da mensagem Existe no protocolo um certo n mero de mensagens para navega o por GPS Estas mensagens t m o prefixo GP No projecto da presente disserta o apenas se utilizaram duas mensagens a mensagem GPGGA e a mensagem GPRMC Existem outras mensagens que poderiam ter sido utilizadas mas as duas em quest o continham a informa o necess ria e foram consideradas suficientes uma vez que os dispositivos funcionam a 1 Hz logo uma vez por segundo enviam todos os tipos de mensagem para o utilizador Para al m disso os tipos de mensagem escolhidos s o dos mais simples logo est o presentes seja qual for o modelo de receptor GPS utilizado e GPGGA Dados de correc o GPS Cont m dados de correc o assim como de hora e posi o para um receptor GPS Na Figura A 1 est presente a estrutura desta mensagem NMEA 1 i wW 1111 11 a yyyyy yyra X XX X X X X M X X M X X xxxx hh Figura A 1 Mensagem GPGGA 1 Hora UTC 2 Latitude 3 N Norte ou S Sul E Este ou W Oeste Indicador de qualidade do sinal GPS a 0 Sinal n o v lido b 1 Sinal GPS v lido c 2 Sinal de GPS Diferencial DGPS 7 N mero de sat lites em linha de vista 00 12 8 Dilui o horizontal da precis o 9 Altitude da antena acima abaixo do valor m dio da altura do oceano geoid 0 1 4 Longitude 10 Unidades de altitude da anten
116. ical is needed The information about the terrain can be obtained using maps and the best way to obtain positioning information is through the use of the Global Positioning System GPS 1 2 GPS provides its users with many kinds of positioning information like geographical coordinates direction and speed Some systems were developed that merge these two kinds of information terrain and positioning allowing users to be connected to a network and exchange not only positioning information but also other kinds of information like text and sketches that can be drawn over the maps The cartography used may be any kind of image from a digitalized map to an aerial photograph as long as the application has access to the geographical information of the image The process of assigning geographical coordinates to images is called georeferencing This process is associated with errors such as distortions that may occur when the image is digitalized or when the projection used on it is unknown To minimize this we can use more information when georeferencing an image in the form of extra georeferencing points apart from the coordinates of its corners The use of these additional points can also be useful to decrease the complexity of the models used to calculate the representation of coordinates on the image like in the case of users positions In this paper the amount of geographical points needed to achieve a precise representation of
117. igura 56 Tempo de preenchimento da janela 2 Atrav s da observa o do gr fico da figura 56 considerou se que o aumento do tempo de preenchimento da janela quando se marcam as direc es de movimenta o tem um aumento quase linear em rela o aos tempos de preenchimento para posi es simples ainda que tenham sido utilizados poucos pontos Assim tal como se fez anteriormente pode aproximar se a recta obtida por uma recta linear que tem a express o 18 y ms 6 4x 29 867 18 De acordo com a express o 18 se existir um grande n mero de utilizadores ligados rede por exemplo 100 e um cliente tiver de preencher a sua janela com as direc es de movimenta o de todos eles a estimativa do tempo de preenchimento da janela de 669 867 ms Este valor cerca de 100 ms maior do que o valor estimado para a marca o de posi es simples 4 4 3 Conclus es 53 Como esperado quanto maior o n mero de utilizadores a mostrar na janela maior o tempo necess rio para que a aplica o preencha a mesma Como previsto quando se mostra a direc o de movimenta o dos utilizadores o tempo que a aplica o leva a desenh los na janela maior quando comparado com o preenchimento com posi es simples Isto acontece devido aos c lculos necess rios para encontrar o ngulo que a direc o de cada utilizador faz com o Norte e o processamento necess rio para rodar o marcador de cada utilizador para ilustrar o
118. ilizada em opera es de protec o civil como por exemplo combate a inc ndios busca e salvamento entre outras Para isso utiliza se o sistema GPS para recolher informa o de posicionamento dos utilizadores do sistema e as comunica es m veis existentes com recurso s tecnologias de segunda e terceira gera es para transmitir a informa o e dados entre utilizadores As aplica es desenvolvidas possibilitam a utiliza o de qualquer tipo de imagem como mapa do sistema desde mapas digitalizados a fotografias a reas desde que a imagem seja associada a coordenadas geogr ficas Para al m da transmiss o das coordenadas de posi o as aplica es tamb m possibilitam a partilha de diagramas que s o desenhados directamente em cima dos mapas e podem conter informa o como caminhos ou pontos de interesse presentes nos mesmos e informa o geogr fica extra que pode ser recolhida atrav s dos receptores GPS ou manualmente Todas as informa es s o partilhadas de acordo com um sistema de permiss es e autoriza es na forma de uma base de dados Se for necess rio ainda poss vel adicionar mapas ao sistema As aplica es foram submetidas a testes para determinar a sua capacidade e viabilidade como produto comercial Palavras chave GPS comunica es m veis posicionamento coordenado Abstract The purpose of this project is the development of a coordination positioning framework with the purpose of aiding civi
119. ilizadores cada vez maior primeiro apenas com as suas posi es e depois utilizando direc es de movimenta o Sempre que se utiliza uma direc o de movimenta o o ngulo que esta faz com o Norte tem que ser calculado aumentando assim o tempo de processamento 51 4 4 2 Teste Mais uma vez todas as aplica es foram iniciadas no mesmo terminal e a imagem utilizada foi sempre a mesma o Mapa 1 jpg Na Tabela 3 apresentam se os resultados do primeiro caso do teste onde apenas se utilizaram as posi es dos utilizadores Tabela 3 Resultados do tempo de preenchimento da janela 1 N de utilizadores Tempo de preenchimento desenhados da janela ms 0 15 6 1 15 2 34 4 3 31 5 47 10 70 Como se pode observar na Tabela 3 e como era previsto o tempo que a aplica o leva a preencher a sua janela aumenta de acordo com o n mero de utilizadores que tem que desenhar Para todos os casos o primeiro utilizador o utilizador da aplica o e os outros s o utilizadores que a aplica o recebe atrav s do servidor Atrav s do gr fico apresentado na Figura 55 pode ter se uma ideia melhor do crescimento do tempo com o aumento do n mero de utilizadores 80 70 60 y 5 5924x 15 927 50 y tempo MS so 30 o 2 2 3 E 5 6 7 8 9 10 x N de utilizadores Figura 55 Tempo de preenchimento da janela 1 Como se pode observar no gr fico apesar de com poucos utiliz
120. imeiro ficheiro aberto pela aplica o sempre o ficheiro Config txt Seguidamente se a aplica o for Cliente vai abrir o ficheiro Config GPS txte se for Servidor o ficheiro Config SQL txt Em ambos os casos os ficheiros InfoMapas txt Esquemas txt e DestEsq txt tamb m s o abertos para retirar os dados acerca dos mapas e esquemas De seguida apresenta se o formato de todos estes ficheiros e o seu significado C 2 Config txt Este ficheiro tem como finalidade conFigurar os aspectos mais gerais do Servidor e do Cliente Seguidamente apresenta se um exemplo para o ficheiro caso se trate da aplica o Cliente TTT Ficheiro de ConFiguragao do utilizador ATT HD do utilizador 1234CCOMO001 Uso de 2 Receptores para direc o S N N Server name TIAGO PC Server port 6000 FIM DE FICHEIRO O ID do utilizador indica qual o nome do Cliente e deve ser um D presente na base de dados do Servidor ou o Cliente n o se poder ligar ao mesmo A op o Uso de 2 Receptores para a direc o indica se a aplica o vai tentar ler a posi o de dois receptores para mostrar a direc o do utilizador ou apenas um O Server name indica qual o endere o do Servidor para o qual o Cliente se pode ligar e o Server port indica qual o porto a que o Cliente se deve ligar para criar uma liga o com o Servidor A seguir apresenta se um outro exemplo para o ficheiro para o caso do Servidor MATT
121. ina de estados do servidor 1 teaser 72 Tabela B 6 M quina de estados do servidor 2 erraram 73 Tabela B 7 M quina de estados do servidor 3 rrenan 74 Tabela B 8 M quina de estados do servidor 4 rrenan 75 Tabela B 9 M quina de estados dos clientes 1 arenas 76 Tabela B 10 M quina de estados dos clientes 2 arenas 77 Tabela B 11 M quina de estados dos clientes 3 renas 78 Tabela B 12 M quina de estados dos clientes 4 arara 79 Tabela B 13 M quina de estados dos clientes 5 arara 80 TABLE Georeferencing points needed for a uniform grid 117 TABLE H1 GPS receivers specifications ita reeeaaer aereas 123 XV xvi Lista de Siglas ANSI American National Standards Institute AP Access Point BD Base de Dados CID Canto Inferior Direito CSE Canto Superior Esquerdo DGPS Differential GPS ECEF Earth Centered Earth Fixed EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution ENU East North Up FAA For a A rea Americana GPRS General Packet Radio Service GPS Global Positioning System GSM Global System for Mobile communications HS DSCH High Speed Downlink Shared Channels HSDPA High Speed Downlink Packet Access HSPA High Speed Packet Access HSUPA High Speed Uplink Packet Access IP Internet Protocol ISM Industrial Scientific and Medical ISO International
122. ion of the user seem to match The error is less than 50cm In terms of use of the application this level of quality of the georeferencing of the maps is more than acceptable Fig 10 shows the case with four extra point of georeferencing and again shortening the distance of the points by half 116 Figure G7 Test case 1 grid with 5 points Test case 4 grid with 145 points Figure G10 As can be seen there is no improvement of the calculated point The case presented in Fig 8 is enough for most users and for most uses of the application If extremely accurate positioning is required even at very high zoom levels then the case shown in Fig 9 seems acceptable as the error of the image representation is less than a step Having in mind that the distance of the georeferencing points used was halved every time starting with the distance from the two corners of the image the number of the points needed to create a uniform grid of georeferencing points is illustrated in Fig 11 The black dots represent the number of georeferencing points needed when we halve the distance of the original georeferencing comers once and the red dots represent the increase in points when we halve that distance again Figure G11 Increase in georeferencing points Every time we halve the corner s distance each rectangle divides in four increasing the number of points needed as is shown in Table I TABLE I GEORE
123. istir uma falha cr tica nos servidores os pedidos dos clientes falham enquanto que na segunda os recursos est o distribu dos por v rios utilizadores Se um ou mais falharem os restantes continuam a poder responder aos pedidos da rede 21 3 3 4 Arquitectura utilizada no projecto da disserta o Apesar de numa fase inicial o projecto da disserta o ter sido implementado como uma rede Peer to Peer a necessidade de utilizar permiss es levou implementa o do sistema numa arquitectura Servidor Cliente Esta escolha tamb m facilita a altera o do estatuto e permiss es de um utilizador em qualquer altura atrav s do servidor SQL presente no Servidor da rede Uma vez que devido ao sistema de permiss es todos os pedidos de informa o e dados t m que passar pelo servidor a arquitectura escolhida foi considerada a melhor op o de entre as equacionadas A arquitectura Peer to Peer facilita a distribui o dos mapas pela rede mas tendo em conta que as unidades dos utilizadores t m grande capacidade para armazenar mapas esta funcionalidade n o ser muito utilizada O servidor funciona como uma central para distribuir os dados pelos clientes autorizados com possibilidade de introduzir novos mapas e dados sobre mapas existentes na rede Todos os clientes necessitam de estar registados na base de dados do servidor antes de se conseguirem ligar rede 3 4 Sistema proposto e dispositivos utilizados Utilizando uma arquit
124. iza o Network Link para o ficheiro inicial para iniciar o browser Google Earth e ap s decorridos tr s segundos inicia o segundo Network Link que mostra no browser os dados armazenados Na Figura 49 apresenta se a janela do browser utilizado o Google Earth k 7 A v P hey wr Carroi ER Data Data das imager 2 38 44 09 44 N 951 Figura 49 Janela do Google Earth aberta pela aplica o 3 6 4 Servidor SQL Como discutido anteriormente o servidor funciona como um hub para distribuir dados pelos clientes autorizados Para que isto fosse poss vel foi necess rio criar um sistema de permiss es na forma de uma base de dados SQL que est presente no terminal do servidor Existem BD duas tabelas de dados Utilizadores e Grupos A tabela Utilizadores tem a seguinte informa o 44 IDs dos utilizadores ID que deve ser o mesmo do ID de um utilizador que se tenta ligar Tipo Tipo de utilizador Neste momento podem existir dois tipos de utilizador que correspondem a diferentes cores quando se mostra a sua posi o no ecra Opera o Opera o a que o utilizador pertence Este valor serve para separar utilizadores a actuar em diferentes incidentes Grupo ID do grupo a que o utilizador pertence O grupo vai ser respons vel por todos os tipos de informa o que o utilizador possa transmitir e receber da rede O ID retirado da tabela de Grupos Autorizado Verifica se o utilizador se pode ligar a
125. l gt lt kml gt Como se pode observar este ficheiro cont m v rios estilos de pontos uma vez que todas as posi es dos utilizadores s o marcadas a partir dele Existem estilos para tr s tipos de utilizadores que podem ser considerados online ou offline Todos os pontos e posi es s o marcados com um id para poderem ser alterados posteriormente com o elemento targetid Para que este ficheiro consiga actualizar o ficheiro inicial a liga o que se encontra no elemento targetHref deve ser da forma http devido a restri es de seguran a impostos pela Google E 5 Network Link para o ficheiro de actualiza es Este ficheiro tal como o Network Link para o ficheiro inicial nunca alterado depois de criado A seguir pode ver se o seu conte do lt xml version 1 0 encoding UTF 8 gt lt kml xmlns http earth google com km1 2 1 gt lt NetworkLink gt lt name gt Informa o actualizada lt name gt lt Link gt lt href gt GEarth_Update kml lt href gt lt refreshMode gt onInterval lt refreshMode gt lt refreshInterval gt 60 lt refreshInterval gt lt Link gt lt NetworkLink gt lt kml gt Tal como o Network Link descrito em E 3 este ficheiro muito reduzido pois cont m apenas a liga o para o ficheiro que vai abrir Ao contr rio do Network Link anterior este ficheiro tamb m composto pelos elementos temporais refreshMode e refreshinterval para que o ficheiro de actualiza es seja
126. l protection operations For this the developed system makes use of the GPS system to gather positioning information about the users and the existing mobile communications systems of the second and third generations in order to transmit the gathered information and other data between the users The applications developed let any kind of image be used as a map from digitalized cartography to aerial photographs as long as it is associated with its geographical coordinates Other than transmitting positioning information the applications also let users share sketches that are made on the maps and can contain information like waypoints or points of interest and extra geographical information gathered from the GPS receiver or introduced manually for any map in use All the information and data is transmitted over the network through a system of permissions and authorizations in the form of a database Also if necessary new maps can be introduced in the network without having to bring the system offline All the applications developed were tested in order to assess their capabilities and viability as a commercial product Keywords GPS mobile communications coordinated positioning vi ndice Gap t lo RES aj io o U 65 16 WAR MARS DARE PEA ela PR ORNE DR relay DRA SRP ia iiaea ae 1 TA Motiva o oeio esto EE T EA ofensas Las a E esto E AAE AE TA 1 T2 ODIOCUVOS At ceases tisnedeace toSceudeihecasdetunes oedahcuvadiaedoraedahedus
127. lites 2 in an orbit with an average altitude of 20 200 Km above the Earth surface arranged in six planes each with an uneven number of satellites which transmit various kinds of data like satellite time position of the satellite in space ephemeris approximate position of all the satellites constellation almanac _ satellite s condition difference between the satellite time and GPS time and signal delays estimate This information is transmitted in two frequencies Link 1 L1 with a central frequency of 1574 45 MHz and Link 2 L2 with a central frequency of 1227 6 MHz 3 e A control segment which can be divided in three parts one main control station responsible for monitoring and managing the satellite constellation various monitoring stations which track all satellites in line of sight in order to obtain distance data used for ephemeris and satellite time calculations and several fixed antennas used to transmit this information periodically to the satellites 1 4 e A user segment which encompasses all devices capable of receiving the messages transmitted by the satellites This devices need to receive decode and process the data received in order to create PVT information This process is explained in greater detail in 1 120 SPACE SEGMENT Figure 1 Segments of the GPS system 1 B Bluetooth Bluetooth technology is a wireless communication system created with the aim of replacing
128. lizada de forma muito mais eficiente que anteriormente quando se utilizava comuta o de circuitos circuit switching onde os utilizadores ficavam ligados ocupando um canal at desligarem a comunica o uma vez que os canais s o atribu dos aos utilizadores com base na necessidade de transmiss o dos pacotes As velocidades de transmiss o utilizando GPRS variam de acordo com a classe de GPRS dispon vel no dispositivo Classes mais elevadas utilizam mais times ots para a transmiss o de dados atingindo assim maiores velocidades Estas velocidades s o de cerca de 56 kbps para classes superiores 11 2 4 3 EDGE GSM O EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution uma tecnologia de transmiss o de dados superior ao GPRS que aproxima um pouco mais as redes 2G das redes 3G em termos de velocidades de transmiss o de dados atingindo velocidades superiores a 200 kbps Em rela o tecnologia GPRS foram alterados diversos aspectos como a modula o e os esquemas de codifica o de dados Em termos de implementa o na maior parte dos casos o EDGE precisa apenas de um upgrade de software numa rede que j utilize GPRS 12 13 14 2 4 4 HSDPA UMTS O UMTS utiliza uma tecnologia WCDMA Wideband Code Division Multiple Access para transmiss o de dados Esta tecnologia permite uma alta efici ncia espectral para voz e dados a transmiss o em simult neo de voz e dados servir uma grande densidade de utilizadores com um baixo cus
129. lizadores e um IP p blico para os utilizadores terem um endere o conhecido onde se ligar De seguida vai ser descrito todo o processo de inicializa o da aplica o desenvolvida sendo depois listadas e caracterizadas todas as funcionalidades da mesma 3 6 2 Inicializa o A aplica o Servidor inicia se de modo muito parecido ao Cliente A grande altera o reside na leitura do ficheiro Config GPS txt que o servidor n o necessita visto n o dar a conhecer rede 40 a sua posi o Em vez disso o servidor abre juntamente com o ficheiro Config txt o ficheiro Config SQL txt retirando deles o porto onde deve escutar por liga es o endere o url e o caminho na forma C etc para a pasta onde ficam armazenados os ficheiros KML e ainda todos os dados necess rios para se ligar BD Depois de retirar a informa o til dos ficheiros de configura o o servidor l do ficheiro InfoMapas txt a informa o sobre os mapas utilizados na rede e dos ficheiros Esquemas txt e DestEsq txt os dados dos esquemas criando uma lista Seguidamente e utilizando os dados retirados dos ficheiros de configura o o servidor liga se a BD para retirar os Ds dos utilizadores da rede criando uma lista com essa informa o e os nomes dos grupos de utilizadores para criar uma outra lista lista esta que ser enviada para os clientes que se tentarem ligar Os nomes dos grupos s o retirados da BD periodicamente para o caso de serem alterados pelo
130. llins C History of the SQL artigo do blog do autor 2007 http ccollins wordpress com 2007 05 20 history of sal 59 19 Yang H MySQL Tutorials Herong s Tutorial Notes livro no site do autor 2009 http www herongyang com MySQL About MySQL Tutorial Book html 20 ANSI SO IEC International Standard IS DatabaseLanguageSQL Part2 Foundation SQL Foundation documento do standard de SQL 1999 http Awebdocs cs ualberta ca yuan courses db readings ansi iso 9075 2 1999 paf 21 SQL Tutorial http Avww w3schools com sgl 22 Website de KML do Google http code google com intl pt PT apis kml documentation 23 Tocha F Sistema de posicionamento coordenado baseado em GPS Geocommunicator Disserta o de Mestrado Instituto Superior T cnico 2008 24 Carvalho N Garment Case Study Location and Monitoring Applications Through Satellite Communications apresenta o do projecto Garment 2005 25 Maly R J Comparison of Centralized Client Server and Decentralized Peer to Peer Networking Tese de semestre Maio de 2003 ftp ftp tik ee ethz ch pub students 2002 2003 Wi SA 2003 16 pdf 26 Sanguino J Material de apoio disciplina Sistemas de Navega o do curr culo de Mestrado em Engenharia Aeroespacial do Instituto Superior T cnico Universidade T cnica de Lisboa 2010 27 Santos D Matos R Sanguino J Rodrigues A Au
131. mazenar dados relativos s situa es de combate a inc ndios e dar a conhecer as posi es dos bombeiros a actuar no terreno O equipamento integrado no fato de bombeiro pode ser visto nas Figuras 12 e 13 b Sem casaco de protec o Figura 12 Equipamento utilizado no sistema Garment parte superior 24 17 Right Band site inner trousers Prost finos trousers Rock tener trousers Leri nant sede inner reweers c Sensores existentes nas cal as Figura 13 Equipamento utilizado no sistema Garment parte inferior 24 Como se pode observar nas figura 12 e 13 os v rios sensores est o ligados a uma mochila transportada s costas do utilizador que transmite os dados para os ve culos que por sua vez os retransmite para a central O funcionamento deste sistema pode ser visto na Figura 14 Terrestre Sat lite GSM GPRS Liga o directa por fios Centro de Comando M vel Centro de Comando Agente Operacional Comandante Gerente do Centro M vel Gerente do Sistema Figura 14 Funcionamento do sistema Garment 24 O Garment trata dados recolhidos apenas pelo utilizador a p enquanto o sistema desenvolvido para a presente disserta o como vai ser explicado neste cap tulo trata os dados recolhidos pelos ve culos que s o depois trocados entre si atrav s de um servidor na 18 central No cap tulo 5 s o discutidas altera es e poss veis expans es do projecto alguma
132. me Model Rate Channels Hot Warm Cold bps BT 1300 QStarz 115200 66 1 33 35 sec GP 600 ANYCOM 38400 15 8 38 45 sec BT 338 GlobalSat 38400 20 1 38 42 sec To connect to the network any kind of wireless Internet modem used by any of the Internet Service Providers ISP available may be used Some vehicle computers even have integrated modems C Application for Mobile Devices This application was designed to be used on computers installed on vehicles that are used on civil protection operations This type of computers usually has touch screens meaning it can be used without resorting to a mouse The interface of the application was created taking this into account so all the buttons are big so they can be easily selected even in the middle of an operation The standard window of the application can be seen in Fig 8 Figure 7 Main window of the Client application This window shows the user s position if he is present in the area covered by the map and if the user is connected to the Server the positions of every other user online The process of calculating the representation of a user on the cartography being used has two steps first the conversion of the geographic coordinates into map coordinates and second from map coordinates into screen coordinates Fig 9 shows the calculations involved in the first step Lat UL Latitude Long UL Along Long BR Longitude Figure 8 Conver
133. mostrada na janela metade da original Se o centro do zoom in for demasiado pr ximo de um dos limites da 26 imagem este ajustado para que os limites da imagem coincidam com os da janela Deste modo evita se que se mostre o fundo da janela que n o tem qualquer informa o ou finalidade N o existe limite de zoom in embora depois de se fazer tr s ou quatro vezes a imagem fique quase impercept vel O processo de zoom out similar ao de zoom in com a diferen a que s poss vel faz lo atrav s do bot o apropriado Mais uma vez de modo a evitar mostrar o fundo da janela o centro do zoom out que sempre o centro da janela pode ser alterado pela aplica o Para al m disso e pelo mesmo motivo o m ximo zoom out poss vel quando a janela mostrar a imagem completa O processo de zoom out associa os pix is da imagem mostrados na janela a um quarto dos pix is da janela metade em x e metade em y e centra a imagem ou seja com cada ocorr ncia de zoom out a rea da imagem mostrada na janela quadruplica Arrastar a imagem ou fazer pan s poss vel depois de se fazer pelo menos uma vez zoom in Isto ocorre como discutido anteriormente para n o se mostrar o fundo da janela Para se arrastar a imagem basta clicar no ecr e arrastar o cursor De acordo com o movimento do mesmo o programa calcula a direc o do movimento e move a imagem no mesmo sentido criando a ilus o de arrastamento Se o arrastamento
134. n 1 2 5 The use of a larger number of georeferencing points helps to reduce the errors associated with the georeferencing process These errors can come from image distortions in which the value of latitude or longitude per pixel is not always the same throughout the image The projection used can also be associated with these errors since it is assumed that the latitude is the same in an horizontal line and that the longitude is the same in a vertical line which is false in most cases where those values are the same in curves and not in lines D Application for Stationary Devices This application was designed to be used in civil protection operations management centers It was assumed that the computers that use it have access to the Internet and to a user database After properly configured the application is able to process data autonomously unless if new maps or georeferencing information need to be added to the network The main window is presented in Fig 18 Figure 18 Server application window The only interface button available to the user is Menu Like the Client application this opens another menu with other options which are Envia Mapa Coords Extra and Google Earth This menu is shown in Fig 19 MENU Envia Mapa Coords Extra Google Earth J Figure 19 Server application s menu e The command Envia Mapa is used to transmit new images to the network It
135. n PASO 10 246 HS PALI MS E Mowe st cans SOR D aos des ite Mae teen ht DOSE ab ca SD Rd 10 2 5 Structured Query Language SQL rear areeanarra aaa nanananeaa 11 220 1 NtFOQU O e a ds tes Aa dna aaa O A Sat ada Gard eee Gabe GS aa aa 11 2 5 2 Vis o geral dos elementos da linguagem rear 12 2 5 3 Consultas Queries iria aaaraaareeacaraa aaa aa nana aa nara anar aa aaas anna 13 2 6 Keyhole Markup Language KML aerea aaarranaa 13 2 6 51 IntFOdU O cesses esi veareacvt dec A R E Ea E a a AAEE EA 13 2 6 2 Vis o geral dos elementos da linguagem errar 14 2 6 3 Update e Network Link Control err aaaraaaaaaaaane aaa aaarna nana 15 Cap tulo 3 Sistema Desenvolvido rare aaraanaeeanarea aaa naaaaa areas 17 3 15 IMtrOdUG OF aina E AEN ah ak ene eine eels 17 Se Estado da AE Tauna tada Sd as dente cts hides ana ia ae ad a dante Au idee anna ada 17 3 3 Arquitectura do Sistema erre ere arara ana rananaaaanea aaa aaanaa nana 20 3 3 1 Duas possibilidades Servidor Clientes e Peer t0 PeOP cccccscccccsteceesteeeeeees 20 3 3 2 Vantagens da arquitectura Servidor Clientes face P2P 25 21 3 3 3 Desvantagens da arquitectura Servidor Clientes perante a P2P 25 21 3 3 4 Arquitectura utilizada no projecto da disserta o 22 3 4 Sistema proposto e dispositivos
136. nada horizontal e calcula se atrav s da express o 1 e y a coordenada vertical calculada atrav s da express o 2 A imagem tem como origem o canto inferior esquerdo CXmapaAlongy x EE 1 Along _ CYmapaAlaty y Alat 2 Para marcar a posi o do utilizador na janela necess rio ter em conta o zoom aplicado imagem para se saber qual o comprimento da imagem que est desenhado na janela A Figura 25 ilustra este problema 28 Janela topo c vel Posi o utilizador CYyis vel S4 visivel CXyis vel Figura 25 C lculo da posi o do utilizador em coordenadas da janela Sabendo o comprimento horizontal e vertical da imagem vis vel na janela CXvis vel CYvis vel respectivamente as coordenadas da imagem correspondentes s fronteiras esquerda e superior da janela eSQyis vel tOpOvisivel respectivamente a posi o do utilizador na imagem x e y e ainda as dimens es horizontal e vertical da janela CXjaneia CYjanela respectivamente calcula se a posi o do utilizador no ecr Ao contr rio das coordenadas de imagem a origem da janela encontra se no canto superior esquerdo Para calcular a posi o horizontal do utilizador na janela x utiliza se a express o 3 e para calcular a posi o vertical do utilizador na janela yu Utiliza se a express o 4 _ W esSqyis vel CX janela Xu 3 CXvis vel topo janeta Y CY janela du ea 4 CYvis vel Uma
137. ni aa ca E RE OTA AT EENE EAEE 23 Figura 20 Receptores GPS com liga o Bluetooth teares 23 Figura 21 Modems para acesso Internet m vel arraia 24 Figura 22 Janela da aplica o Cliente ariana aereas 25 Figura 23 Monu d Clete ssiassesassansesasis arena savers AAE ESN RE A RE E dire seas bu ASStB as suas le S 26 Figura 24 C lculo da posi o do utilizador em coordenadas do mapa 28 Figura 25 C lculo da posi o do utilizador em coordenadas da janela 29 Figura 26 Marcadores utilizados rr AAS SEE NENET ENTARA AA TEER ANSA 29 Figura 27 Apresenta o de um utilizador atrav s da sua orienta o 31 Figura 28 Marcadores utilizados 2 rear ENEE KARENAN EPERRA 31 Figura 29 Op es relacionadas com os receptores GPS 32 Figura 30 Janela de configura o dos receptores GPS 32 Figura 31 SUBMENU Rede pienia peine kadia aaa aa anna aa anna aaas aaa aan aan anaaa 33 Figura 32 Op es relacionadas com os esquemas eternas 34 Figura 33 Janela com a lista de esquemas rear earernaarenaa 34 Figura 34 Interface de cria o de um esquema ii reraeaararaaaanana 34 Figura 35 C lculo da posi o do cursor scence ceaeeesaaeeseneeseeeesaeessaeeteneeseaees 35 Figura 36 Janela utilizada para finalizar um esquema reitera 36 Figura 37 Op es rel
138. nly difference between main user s markers and the two classes of received users is the color The two classes can be used to distinguish different types of users like operatives on foot and vehicles or two kinds of vehicles direct and support roles While the application user s markers are yellow class 1 users markers are orange like shown in Fig 11 a and class 2 users markers are blue as illustrated in Fig 11 b i b Figure 11 Markers for user s coordinates received from the Server Fig 12 shows a zoomed image used by the application as a map with the orientation of the user marked on it Figure 12 Orientation of a user marked on the application As shown back in Fig 7 the main window of the application presents the user with five possible commands Prox Mapa Zoom Zoom 0 Zoom and Menu Prox Mapa the first command available to the user allows the application to cycle through a list of stored maps The system uses a configuration file InfoMapas txt to store the georeferencing information of all the images in use With the file the application can switch maps and continue to show all the users positions and sketches The command Zoom can be accessed by the corresponding button or by double clicking any part of the map If the button is pressed the center of the zoomed image is the same as the one shown in the window at that moment
139. nterval gt onde se coloca qual esse intervalo 22 Os ficheiros utilizados no projecto podem ser visualizados no Anexo E 15 16 Cap tulo 3 Sistema Desenvolvido 3 1 Introdu o Neste cap tulo descreve se o sistema desenvolvido para a presente disserta o Na sec o acerca do estado da arte s o descritos os sistemas j existentes na rea de posicionamento coordenado Seguidamente discutem se as hip teses existentes para a arquitectura de um sistema deste tipo que se conclui com a escolha e justifica o da arquitectura utilizada A seguir descrita a arquitectura do sistema desenvolvido e os dispositivos utilizados e finalmente todas as funcionalidades das aplica es criadas s o descritas e caracterizadas 3 2 Estado da Arte Actualmente existem in meros dispositivos capazes de mostrar a localiza o de um utilizador num mapa atrav s de coordenadas GPS Muitos deles tamb m j possibilitam a marca o de caminhos atrav s da utiliza o de waypoints Normalmente estes dispositivos n o partilham informa o em tempo real uns com os outros n o permitindo que se construa uma rede de partilha de dados No entanto existem alguns sistemas que permitem trocas de dados nomeadamente o sistema I Garment desenvolvido pela Y Dreams em conjunto com o Instituto de Telecomunica es de Aveiro para utiliza o dos bombeiros Este sistema funciona como um sistema de recolha de dados individuais permitindo ar
140. o Manual Estes novos pontos apenas s o guardados no ficheiro InfoMapas txt quando a aplica o terminada A op o Mostrar Pontos tal como o nome indica serve para mostrar na janela a localiza o de todos os pontos de georreferencia o existentes para o mapa actualmente desenhado na janela Cada conjunto de dois pontos d origem a um quadrado onde se poder calcular a posi o do utilizador O quadrado escolhido como ptimo o quadrado onde a posi o do utilizador se encontra e cujo centro est mais pr ximo da mesma A partir das coordenadas dos cantos superior esquerdo e inferior direito do quadrado escolhido a posi o do utilizador calculada com maior precis o Na Figura 40 mostra se um exemplo de um mapa com quatro pontos de georreferencia o ae o SDS We SS DESEN ago AE Ge orreterencia o Figura 40 Janela com a op o de mostrar pontos de georreferencia o seleccionada 38 Como se pode observar na Figura 40 os pontos de georreferencia o dos cantos superior esquerdo e inferior direito embora parcialmente escondidos est o presentes Para al m deles tamb m se podem ver outros dois pontos Os pontos utilizados para fazer esta marca o podem ser visualizados na Figura 41 a b Figura 41 Marcadores utilizados para pontos de georreferencia o a Ponto existente no mapa b Ponto utilizado nos c lculos Todos os pontos s o desenhados com o marcador da Figura 34
141. o a evitar que os clientes tenham que enviar as coordenadas v rias vezes 0 que congestionaria bastante a rede o servidor pode utilizar esta op o quando grande parte dos clientes ou clientes espec ficos estiverem ligados a si 3 6 3 3 Visualiza o de dados no Google Earth Uma vez que o servidor n o envia esquemas nem coordenadas directamente para clientes foi desenvolvida a possibilidade de utilizar um browser espec fico para visualiza o dos clientes e 43 esquemas da rede neste caso o Google Earth Tal como explicado na sec o 2 5 2 s o necess rios quatro ficheiros e Ficheiro com as posi es iniciais e Ficheiro com o Network Link para o ficheiro inicial e Ficheiro com as altera es e Ficheiro com o Network Link para o ficheiro de altera es O ficheiro inicial e os ficheiros com os Network Links s o criados na inicializa o da aplica o e n o s o alterados uma vez que o primeiro tem apenas os esquemas guardados inicialmente no Servidor e os outros apenas cont m liga es para os outros ficheiros estes ltimos com os dados O ficheiro de altera es criado periodicamente de acordo com os utilizadores que est o ligados ao servidor e as suas coordenadas e os esquemas guardados O ficheiro sempre escrito por cima do antigo para que apenas exista um em qualquer altura No Anexo E apresentam se os ficheiros utilizados Quando a op o Google Earth seleccionada no menu do servidor este util
142. o c lculo da posi o do cursor Figura 35 C lculo da posi o do cursor Para calcular a posi o do cursor na janela conhecendo as coordenadas horizontal Ptx e vertical Pty do ecr para o ponto marcado necess rio conhecer a dist ncia da janela origem do ecr atrav s da distancia do seu limite esquerdo direito superior e inferior Xe CXe Ye CYe respectivamente origem do ecr Tamb m se tem conhecimento acerca das dimens es horizontal e vertical da janela dadas por cx e cy respectivamente Utilizando essas vari veis calcula se a folga da janela ou seja a espessura lateral e inferior da sua caixa limitadora e7 atrav s da express o 12 cxe Xe cx el gt 12 O valor calculado em 12 corresponde espessura esquerda direita e inferior da janela A espessura superior maior uma vez que cont m o t tulo da janela e quando necess rio utilizar o seu valor faz se custa de e1 35 Atrav s de algumas subtrac es pode calcular se a coordenada horizontal do cursor na janela Xj a coordenada vertical y atrav s da express o 13 e 14 respectivamente xj Pt Xe 13 yj Pty Ye CYe Ye cyj e 14 Uma vez marcados todos os pontos do esquema o utilizador pressiona o bot o Fim o que faz aparecer uma janela onde se introduz uma nota e se podem seleccionar os destinat rios do mesmo Esta janela mostrada na Figura 36
143. o mapa X 500Env Enviou infoMapa completa X 500Rec Recebeu InfoMapa completa X 501pE Tem coords extra para enviar para o mapa X 501pR Tem coords extra para receber para o mapa X 51_w8 Tem coords extra para enviar em lista de espera XIX 501E Enviou todas as coords extra xX X 501R Recebeu todas as coords extra xX X NotOk1 Recebeu erro de acesso do utilizador 1 ou 2 X NotOK3 Recebeu erro de socket ou de comunica es XIX NotOK4 Recebeu erro de msg nao recebida xX X NotOk5 Recebeu erro da transfer ncia actual xX X OkEnv Ja tinha enviado msg OK OkE ou NotOkE xX X 70 Tabela B 4 Ac es internas ID DESCRI O Tenta ligar se ao servidor Processa ID Processa nomes dos grupos Processa Coords Processa CoordsM A pIDs Processa IDs A pD Processa Esquema qualquer uma das partes A pM Processa Mapa A pIM Processa InfoMapa A pIMEx Processa InfoMapaEx A Close Fecha o socket e faz todas as ac es associadas A PrepM Prepara o mapa para ser enviado A Liga Tenta ligar se ao servidor fazendo connect A SetD Coloca pedido de esquema s em lista de espera A SetlDs Coloca pedido de IDs de esquemas em lista de espera A SetCrd Coloca envio de coordenadas em lista de espera A SetIG Coloca envio de InfoGrupos em lista de espera A SetM Coloca envio de mapa em lista de espera e lt x x X gt lt gt lt X x gt lt x X gt lt gt lt x 71 Ta
144. o parte do pressuposto que todos os pix is numa coluna t m a mesma longitude e todos os pix is de uma linha t m a mesma latitude Sem coordenadas adicionais s se utilizam as coordenadas geogr ficas do canto superior esquerdo CSE e inferior direito CID A partir das coordenadas consegue saber se facilmente qual a posi o do utilizador sendo depois necess rio transpor essa posi o para 27 coordenadas do mapa e depois para coordenadas da janela uma vez que o mapa pode n o estar todo presente na janela Na Figura 24 ilustra se a primeira parte desta opera o o c lculo da posi o do utilizador em coordenadas do mapa CSE CXmapa Lat CSE Posi o do utilizador CYmapa Lat CID Latitude Long CSE Along Long CID Longitude Figura 24 C lculo da posi o do utilizador em coordenadas do mapa Sabendo qual a posi o do utilizador em latitude e longitude calcula se a varia o em graus entre o canto de latitude menor e a sua latitude para obter Alat De seguida faz se o mesmo para a longitude calculando a varia o em graus entre o canto de longitude menor e a longitude do utilizador para obter Along Sabendo que a varia o em graus de latitude entre os dois cantos Alat corresponde altura do mapa Cymapa que a varia o em graus de longitude entre os cantos Along corresponde ao comprimento do mapa CXmapa calcula se a posi o do utilizador no mapa onde x a coorde
145. o sentido em que se pede o que se quer consultar e n o como se deve chegar ao resultado como o caso em outras linguagens n o declarativas Mais tarde o nome foi alterado para Structured Query Language devido a disputas legais em rela o ao nome SEQUEL embora a pron ncia da palavra se mantenha 17 18 Embora o SQL tenha sido criado pela IBM rapidamente surgiram varia es desenvolvidas por outras empresas Esta expans o levou necessidade de cria o de uma norma para a linguagem Esta tarefa foi realizada pela ANSI American National Standards Institute em 1986 e pela ISO International Organization for Standardization em 1987 O SQL foi revisto ainda em 1992 e a esta vers o foi dada o nome de SQL 92 e novamente em 1999 e 2003 para se tornar SQL 1999 SQL3 e SQL 2008 respectivamente 18 11 Tal como dito anteriormente o SQL embora tenha as normas desenvolvidas pela ANSI e ISO possui muitas varia es e extens es produzidas pelos diferentes fabricantes de sistemas de BD Tipicamente a linguagem pode ser migrada de plataforma para plataforma sem grandes mudan as estruturais Na presente disserta o a linguagem utilizada a T SQL Transact SQL propriedade da Microsoft e Sybase uma vez que foi utilizado o programa Microsoft SQL Server 2008 para criar e alterar as bases de dados necess rias Na Figura 7 pode ver se um exemplo t pico de um servidor SQL neste caso utilizando o programa Microsoft SQL Server
146. o servidor ou n o Pode ser alterado em qualquer altura A tabela Grupos composta por ID do grupo Valor inteiro criado automaticamente e que serve de identificador de grupos para a tabela Utilizadores Nome do Grupo Nome atribu do pelo administrador da base de dados ao grupo Hierarquia N vel de import ncia do grupo na rede Quanto mais baixo o valor maior a sua hierarquia Enviar cima Autoriza o para enviar esquemas para grupos de n vel de hierarquia superiores Enviar mesmo Autoriza o para enviar esquemas para grupos com o mesmo n vel de hierarquia Enviar baixo Autoriza o para enviar esquemas para grupos de n vel de hierarquia inferiores Coords Georref Autoriza o para enviar para os restantes grupos coordenadas extra de georreferencia o Na Figura 50 apresenta se o diagrama da BD criada Como se pode observar as duas tabelas encontram se ligadas pelo D dos grupos para que n o seja poss vel por exemplo criar utilizadores inseridos em grupos que n o existem Para al m disso na tabela de Grupos n o poss vel criar grupos com o mesmo D uma vez que este nico para cada grupo e atribu do pelo sistema Na tabela de Utilizadores n o poss vel criar utilizadores com o mesmo D do Utilizador a n o ser que sejam adicionados a grupos distintos o que significa que o mesmo utilizador pode estar em grupos diferentes se necess rio Utilizador
147. obterem dados acerca da sua dist ncia Estes dados s o depois enviados para a esta o de controlo principal onde s o calculadas as efem rides e os par metros do rel gio de cada sat lite As antenas fixas s o utilizadas para transmitir periodicamente estes dados aos sat lites O aumento do n mero das esta es de monitoriza o levou a que actualmente cada sat lite tenha em qualquer instante linha de vista para pelo menos duas esta es o que permite um c lculo mais preciso das rbitas dos sat lites e das suas efem rides Para o utilizador final isto traduz se num aumento da precis o da posi o dada pelo sistema 1 8 2 2 4 Segmento de Utilizador O Segmento de Utilzador consiste em todos os receptores dos sinais e mensagens provenientes dos sat lites do sistema GPS cuja fun o para al m de as receber descodific las e process las Normalmente o receptor tem que receber sinal de no m nimo quatro sat lites para gerar a informa o PVT Para ter acesso informa o transmitida pelos sat lites o receptor come a por procurar quais os sat lites que tem em linha de vista Se souber de imediato quais est o em linha de vista a aquisi o de um sinal v lido demora pouco tempo mas para isso acontecer o receptor tem que ter o almanaque da constela o as efem rides de alguns sat lites provenientes de liga es anteriores informa o acerca da hora assim como uma estimativa aproximada da sua
148. om os receptores GPS a Ligado ao receptor GPS b Sem liga o ao receptor GPS Na Figura 29 a existe a op o Reset onde na Figura 29 b est presente a op o Ligar Caso o receptor principal o primeiro das op es n o se encontre ligado ao terminal estamos perante a situa o b Nesta situa o quando a op o Ligar seleccionada o programa tenta estabelecer uma liga o com o s receptor es tal como durante a fase de inicializa o Caso o receptor se encontre ligado estamos perante a op o a e pressionar a op o Reset vai desligar a comunica o com o s receptor es para depois a tentar restabelecer Esta op o pode ser utilizada para alterar os receptores ou as portas COM interfaces de comunica o em s rie utilizadas juntamente com a op o Configurar A op o Configurar tal como o nome indica permite configurar os par metros de liga o com os receptores GPS Ao ser seleccionada esta op o aparece a janela que se pode observar na Figura 30 RECEPTOR 1 Frente RECEPTOR 2 Tr s wm Porta COM Baud Rate Byte Size Porta COM Baud Rate Byte Size 115200 8 27 38400 8 Parity Stop Bits Parity Stop Bits C Even C1 C Even ea Mark Als C Mark Cas No Parity 7 No Parity Ca e Odd r Flow Odd Control C Space C Space Flow Control Utilizar o receptor 2 para mostrar a direc o do utilizador Figura 30 Janela de configura o dos receptores GPS Os p
149. on Disregarding distortions in the image which may change these conclusions to obtain a very high level of accuracy maintaining the number of georeferencing points relatively low the map in use by the application should have a grid of rectangles where each represents an area of approximately 1000 m REFERENCES 1 E Kaplan and C Hegarty Ed Understanding GPS Principles and applications 2nd Ed Boston MA Artech House 2006 2 B Parkinson and J Spilker Ed Global Positioning System Theory and applications Vol I Washington DC American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc 1996 3 R Matos D Santos J Sanguino A Rodrigues A GPS based Mobile Coordinated Positioning System for Firefighting Scenarios Proc of the lst International Conference on Mobile Computing and Wireless Communications MCWC 2006 Amman Jordan 17 20 September 2006 pp 209 214 4 F Tocha J Sanguino A Rodrigues A Coordinated Positioning System Based on GPS 2 Congresso do Comit Portugu s da URSI Compatibilidade Electromagn tica e Novos Servi os de Radiocomunica es Lisbon Portugal 20 21 November 2008 5 D Santos R Matos J Sanguino A Rodrigues Automatic Location based Map Distribution Service for Mobile Coordinated Positioning System IADIS International Conference WWW Internet 2006 Murcia Spain 6 7 October 2006 vol 2 pp 305 309 6 T Barroso Coordinat
150. onalidades associadas georreferencia o dos mapas e Sair Permite sair da aplica o MENU Receptor GPS Rede Esquemas Pontos Georreferenc Sair Figura 23 Menu do cliente 3 5 3 1 Parte Visual Relativamente parte visual da aplica o Cliente esta tem que desenhar a janela que se pode ver na Figura 22 come ando por desenhar o mapa na mesma Para isso a aplica o percorre a lista de mapas que tem em mem ria e para cada um v se a posi o do utilizador se encontra contida no mapa Isto significa que depois de ter uma posi o v lida para o utilizador os nicos mapas abertos pela aplica o s o aqueles onde o utilizador se insere Caso n o exista uma posi o v lida para o utilizador os mapas s o abertos pela ordem em que se encontram na lista da aplica o A aplica o suporta as funcionalidades de zoom e pan ou seja poss vel aproximar zoom in ou afastar zoom out a imagem assim como arrastar a mesma depois de se aproximar a imagem atrav s do uso de zoom poss vel fazer zoom in de duas maneiras atrav s do bot o apropriado no interface ou clicando duas vezes no mesmo ponto do mapa A diferen a reside no ponto que serve de centro quando se faz o zoom No primeiro caso este o centro da janela enquanto no segundo o ponto onde ocorreu o duplo clique Cada ocorr ncia de zoom in duplica o n mero de pix is do ecr associados a cada pixel da imagem ou seja a imagem
151. onfiguration time as all the parameters need to be inserted before connecting to the rest of the network GPS receivers and Server The application developed in this dissertation creates external files where all the configuration information is stored reducing the time needed to start using it The orientation feature explained earlier is also a new feature not present in previous projects The only drawbacks of the application which could be corrected if it was to be commercialized are the absence of a user password meaning that anyone with the application and a valid User ID can connect to the network if that user is not connected already This could be bypassed by using a password system when connecting to the network and by having the Server transmit a unique code key to the users and have them sending it back when they need to reconnect This was not developed because part of the communication protocols would have to be changed which would be a lengthy process Also some unexplained cases of Server crashes occurred that couldn t be reproduced at will which means that it could not be completely resolved The applications developed meets the objectives proposed from the start and having been tested in terms of performance it s considered that with a little more development in some areas it could be commercialized Acknowledgements This work was partially supported by the Portuguese Foundation for Science and Tec
152. ontrolar os sistemas de suporte s aplica es ou seja as bases de dados utilizadas e o programa Google Earth 2 2 Sistema de Posicionamento Global 2 2 1 Introdu o O Sistema GPS um sistema de informa o electr nico que fornece via r dio a um n mero ilimitado de utilizadores equipados com aparelhos receptores informa o PVT Posi o Velocidade e Tempo O sistema foi criado e desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos e concebido de forma a suportar uma utiliza o militar e outra civil No caso da utiliza o civil o sistema GPS tem elementos que protegem o sistema de spoofing ou seja imita o 1 O sistema GPS est dividido em tr s grandes segmentos o segmento espacial o segmento de controlo e o segmento de utilizador como se pode ver na Figura 1 SPACE SEGMENT n Segmento Espacial Segmento CONTROL SEGMENT de Utilizador EP MONITOR STATIONS 4 MASTER CONTROL STATION GROUND ANTENNA Figura 1 Os tr s segmentos do sistema GPS 1 2 2 2 Segmento Espacial O Segmento Espacial consistia originalmente numa constela o de 24 sat lites a uma altitude m dia de 20 200 km em rela o superf cie da Terra dispostos em tr s planos orbitais com per odo de cerca de 11 horas e 58 minutos cada um com oito sat lites Essa disposi o foi depois alterada para seis planos orbitais com quatro sat lites em cada e actualmente existem 31 sat lites
153. or e receptor de RF R dio Frequ ncias e um conjunto de protocolos que permitem trocas de v rios tipos de dados entre diferentes dispositivos O baixo custo e consumo reduzido permitem que dispositivos como rel gios e brinquedos tenham acesso a esta tecnologia sem fios Permitem tamb m que novas funcionalidades sejam incorporadas em dispositivos que j utilizam Bluetooth tais como dispositivos de desporto e fitness de assist ncia m dica dispositivos de interface humano e dispositivos de entretenimento 9 2 3 2 Aspectos T cnicos A tecnologia Bluetooth opera na banda de RF dos 2 4GHz uma banda n o reservada a que se chama banda ISM Industry Science and Medicine e composta por 79 canais O transceptor utilizado pelo sistema utiliza um m todo de transmiss o de frequ ncias alternadas frequency hopping de modo a combater a interfer ncia e o desvanecimento As opera es de RF utilizam uma modula o bin ria em frequ ncia a fim de minimizar a complexidade do transceptor com uma taxa de ritmo de transmiss o de 1Mbps Basic Rate embora exista outro modo que utiliza uma modula o PSK e que permite taxas brutas de 2 ou 3 Mbps Extended Data Rate Durante uma opera o a banda de RF partilhada por um grupo de dispositivos que ficam sincronizados com um rel gio em padr o de saltos na frequ ncia O dispositivo que coordena 7 esta sincroniza o conhecido como o Master e todos os outros ligados a el
154. ortened to simulate the use of a tighter grid Also a user with known coordinates was marked on the image and his coordinates were incorporated into the application as if they were obtained by a GPS receiver With these conditions for every map used the accuracy of the given coordinates representation on the image is increased Figure G6 Test image In the following figures the points marked in orange are the corners of the square used to calculate the representation of the user and the ones in yellow are additional georeferencing points The representation of the given coordinates is shown by the yellow and red mark The blue dot represents the true position of the test user and needs to be matched To see the difference from the marked dot to the calculated point a high level of zoom was used and the distance was measured on Google Earth The first test was made with one extra georeferencing point on the center of the image The resulting calculated position is shown in Fig 7 As can be seen the error is noticeable In meters it s around 3m Fig 8 shows the application using two points with a smaller distance between them It shows an increased accuracy of the position calculated The error was approximately Im Fig 9 shows the next case where the number of points was increased to three shortening the distance between the two points used in half and shows even better results The calculated point and the true representat
155. os IDs e coordenadas 55 dos utilizadores que pertencem mesma opera o que o receptor da mensagem Toda a informa o separada pelo caracter ASCII Fazendo os c lculos para um n mero pequeno de utilizadores por exemplo 10 e partindo do princ pio que metade dos utilizadores t m acesso a dois receptores GPS o tamanho de cada mensagem o seguinte e Cabe alho da mensagem 11 bytes ID utilizador tendo por base as identifica es dos carros dos bombeiros ou seja 4 d gitos 4 letras 3 d gitos 3 bytes ID mensagem 3 bytes tamanho do corpo 1 byte 18 bytes e Informa o de um utilizador com um par de coordenadas 11 bytes ID utilizador 1 byte 29 bytes posi o do utilizador latitude entre O e 90 com 10 casas decimais seguido da orienta o longitude entre O e 180 com 10 casas decimais seguido da orienta o 41 bytes e Utilizador com dois pares de coordenadas 41 bytes explicado no ponto anterior 1 byte 29 bytes posi o do segundo receptor 71 bytes e Divisor entre informa o de utilizadores 1 byte Aplicando este valor de bytes na mensagem acima descrita com 10 utilizadores o tamanho total ser 18 cabe alho 5 x 41 utilizador com um receptor 5 x 71 utilizador com dois receptores 9 separador entre utilizadores 587 bytes Numa hora s o transmitidos 587 x 12 n mensagens por minuto x 60 422640 bytes por hora ou seja aproximadamen
156. os integrados nos computadores caso existam e depois de devidamente configurados Na Figura 21 podem ver se alguns exemplos dos receptores utilizados pelos operadores m veis 3 gt Figura 21 Modems para acesso Internet m vel de tr s operadoras portuguesas No caso do servidor apenas necess rio um computador com liga o Internet uma vez que este se encontra no quartel e n o necessita de enviar para a rede a sua posi o ou orienta o Para al m de Windows o servidor tamb m necessita do programa Microsoft Windows SQL Server 2005 ou superior para poder interagir com a base de dados SQL 3 5 Aplica o para os terminais port teis 3 5 1 Introdu o Nesta sec o descrevem se todas as funcionalidades da aplica o Cliente que se pretende que seja utilizada nos terminais m veis que como foi discutido anteriormente s o os ve culos utilizados nas opera es de protec o civil Seguidamente vai ser descrito todo o processo de inicializa o da aplica o desenvolvida sendo depois listadas e caracterizadas todas as funcionalidades da mesma 3 5 2 Inicializa o A aplica o Cliente quando iniciada come a por abrir os ficheiros de configura o Config ixt e Config GPS txt Do primeiro ficheiro o cliente retira o seu D a escolha sobre se deve utilizar dois receptores retira o endere o do servidor e a porta atrav s da qual se deve ligar ao 24 mesmo O seu D tem que se
157. os os par metros necess rios a aplica o tenta fazer um pedido de liga o ao servidor Depois de aceite o cliente pode come ar a trocar informa o com o servidor e atrav s deste com a rede O protocolo das comunica es entre o servidor e os clientes assim como as suas sequ ncias de mensagens podem ser consultados no Anexo B 3 5 3 4 Diagramas Os diagramas na aplica o com o nome de esquemas s o desenhos que os clientes podem fazer na janela do programa em cima do mapa que l se encontra de modo a marcar caminhos avisos reas A n vel de utiliza o pelos bombeiros a implementa o de diagramas permite informar outros utilizadores acerca das condi es dos fogos e g a rea onde o fogo est activo acessos direc o da frente de fogo A sec o Esquemas do menu tem duas op es Listar e Novo como se mostra na Figura 32 33 Figura 32 Op es relacionadas com os esquemas A op o Listar cria uma lista de todos os diagramas em mem ria Os diagramas s o listados com o seu D data de cria o e Nota O D o identificador atribu do pelo servidor quando o cliente que criou o diagrama o envia para o servidor Na Figura 33 pode ver se a janela que surge quando esta op o seleccionada ID Datadecria o Nota Todos os esquemas Nenhum esquema Figura 33 Janela com a lista de esquemas Para al m de listar todos os diagramas poss vel escolher quais
158. para o cliente O n mero de mensagens necess rias para enviar cada parte n o fixo dependendo do seu n mero de bytes a A pede VAI Figura B 6 Sequ ncia de transmiss o de um esquema S gt C 84 a A Pedeg AVA Figura B 7 Sequ ncia de transmiss o de um esquema C gt S 85 B 5 6 Transmiss o de mapas O servidor pode enviar novos mapas para os clientes Come a por enviar o nome do mapa depois os seus bytes e no fim toda a informa o adicional que houver Se existirem coordenadas extra de referencia o estas s o enviadas por ltimo A mensagem PrepMapa poder ser respondida com uma mensagem NotOk se o cliente j tiver o mapa Esta troca de informa o est presente na Figura B 8 S C ED Mapa NAVV V Figura B 8 Sequ ncia de transmiss o de um mapa 86 B 5 7 Transmiss o de Coordenadas extra de Georreferencia o Um utilizador autorizado ou o servidor podem enviar para os outros utilizadores coordenadas de georreferencia o que tenham marcado atrav s da sequ ncia presente na Figura B 9 A mensagem PrepIMEx poder ser respondida com uma mensagem NotOk se algum cliente n o tiver o mapa Figura B 9 Sequ ncia de transmiss o de coordenadas de georreferencia o extra 87 88 Anexo C Ficheiros de leitura de dados C 1 Introdu o As aplica es Cliente e Servidor utilizam diversos ficheiros de conFigura o e de armazenamento de dados O pr
159. quanto no caso b da mesma figura 13 Conclui se portanto que o caso b da Figura 52 o que apresenta uma melhor rela o entre o n mero de pontos de georreferencia o necess rios e o erro de c lculo da representa o de um utilizador na imagem Isto significa que para qualquer mapa e excluindo distor es da imagem a coloca o de pontos de georreferencia o de modo a que a rea delimitada por cada par seja a mesma do caso b leva a um erro de c lculo aceit vel na representa o de um utilizador 4 3 Tempos de transmiss o de dados na rede 4 3 1 Introdu o Para testar o tempo de transmiss o de dados na rede realizou se um teste utilizando o pior caso de transmiss o de dados o caso da transmiss o de um mapa do servidor para a rede Esta sequ ncia de comunica o envia do servidor para todos os clientes ligados a si uma imagem jpeg ou bitmap seguida da informa o necess ria para a georreferenciar O mapa escolhido para o teste tem um tamanho de 346181 bytes Para al m disso foi utilizado o mesmo terminal para abrir todas as aplica es servidor e clientes 4 3 2 Teste O mapa utilizado composto por 346 181 bytes e o n mero de utilizadores ligados ao servidor foi aumentado progressivamente come ando em 1 at atingir 15 O tempo de transmiss o foi contabilizado desde que o servidor envia a primeira mensagem relativa ao envio do mapa mensagem 5 PrepMapa at o cliente que recebe a ltim
160. r nico e deve coincidir com um D presente na base de dados do servidor A op o sobre se deve ou n o utilizar dois receptores serve para a aplica o saber se deve tentar ler informa o de posicionamento de dois receptores GPS com a finalidade de mostrar a orienta o do ve culo ou se deve ler a informa o apenas de um receptor e mostrar a sua posi o no mapa O endere o e porto do servidor servem para o cliente estabelecer uma liga o com o mesmo Do segundo ficheiro s o retirados todos os dados necess rios liga o com o s receptor es GPS De seguida o cliente tenta estabelecer uma liga o com o s receptor es para que no momento em que a aplica o colocar um mapa na janela a sua posi o seja logo marcada e visualizada Caso o s receptor es n o tenha m um sinal v lido ou exista algum problema na liga o poss vel tentar de novo manualmente ap s a inicializa o do programa Seguidamente o cliente l o ficheiro InfoMapas txt de onde retira todos os dados acerca dos mapas a utilizar criando uma lista e tenta se tiver um sinal v lido de GPS descobrir qual o primeiro mapa onde o mesmo se encontra Caso n o tenha sinal v lido de GPS o cliente abre o primeiro mapa da lista Ainda antes de apresentar a janela ao utilizdor o cliente abre o ficheiro Esquemas txt de onde retira os dados sobre os esquemas guardando os noutra lista Depois de obter todos os dados necess rios ao seu funcionamento o cliente
161. r this project C Application s Window Painting Time In order to measure the time needed to paint the Client s window two tests were performed one only with the users positions and the other with the users orientations since it involves more calculations to rotate the marker Both tests were performed with a crescent number of users The results can be seen in Fig 26 Window painting times by time ms 6 simple markers onentation markers ONr of users Figure 26 Window painting time The red line corresponds to the results with only simple markers used The test was performed with a range from 0 to 15 users The results can be approximated by a line given by 7 y ms 5 5924x 15 927 7 The green line corresponds to the second test case with only orientation markers from 1 to 3 users and the results can be approximated by a line given by 8 y ms 6 4x 29 867 8 As can be seen in Fig 26 an increase in the number of users is translated into an increased time needed for the window to be painted Also if the application has to paint the orientation markers it takes more time than to paint only simple ones Using 7 and 8 the window s paint time can be estimated for a large number of users for example 100 For this number the paint time only with simple markers is 575 167 ms and for orientation markers is 669 867 ms Both these values are over half a second This
162. r para instalar num ve culo da marca Sunit In Vehicle Computers classe d Dependendo do modelo estes computadores podem ter um receptor GPS integrado assim como um m dulo GPRS EDGE ou superior e alguns ainda t m b ssola Todos os utilizadores necessitam tamb m de conhecer as suas posi es sob a forma de coordenadas geogr ficas a fim de informar os restantes membros da rede Assim todos os ve culos necessitam de um ou dois receptores GPS No caso de terem dois torna se poss vel mostrar aos outros utilizadores da rede a orienta o do ve culo Todos os dispositivos utilizados fazem uso de Bluetooth para comunicarem com os computadores com que est o emparelhados de modo a ser mais f cil manobrar o equipamento Tal n o ser necess rio se o receptor estiver integrado no computador A Figura 20 mostra os receptores utilizados no projecto e Tabela 1 algumas das suas especifica es 4Y anycom a BT 1300 b GP 600 c BT 338 Figura 20 Receptores GPS com liga o Bluetooth 23 Tabela 1 Especifica o dos receptores GPS utilizados Model Rate bps Channels HolWarm Cold Rr 115200 66 1 33 35 sec ni 38400 15 8 38 45 sec Globalsat 38400 20 1 38 42 sec Para al m disso todos os computadores da rede necessitam de liga o ao servidor liga o s poss vel utilizando os receptores m veis de liga o Internet de um dos operadores m veis existentes ou os m dul
163. ra Servidor Clientes todos os dados s o armazenados nos servidores que normalmente t m um grau de seguran a maior que a maioria dos clientes Para al m disso os servidores podem controlar melhor quais os clientes com determinados acessos atrav s de sistemas de permiss es e Uma vez que os dados s o armazenados de uma forma centralizada os updates feitos a esses dados s o mais f ceis de administrar quando comparando com uma rede P2P Nesta todos os updates t m de ser distribu dos e aplicados a cada utilizador da rede o que para al m de demorar mais tempo torna esses dados mais suscept veis a erros pois a mesma altera o tem que ser efectuada in meras vezes tantas quantas o n mero de utilizadores e Funciona com clientes de diversos tipos desde que estes respeitem os protocolos de comunica o e relativamente f cil substituir clientes uma vez que todos os recursos est o no servidor 3 3 3 Desvantagens da arquitectura Servidor Clientes perante a P2P 25 e Com o aumento de pedidos simult neos dos clientes o servidor pode ficar sobrecarregado Isto n o acontece numa rede P2P onde a largura de banda dispon vel aumenta medida que mais utilizadores s o adicionados visto que a largura de banda global deste tipo de arquitectura pode ser aproximada pela soma das larguras de banda de cada um dos peers na rede e A arquitectura Servidor Clientes n o tem a robustez de uma P2P bem implementada Na primeira se ex
164. receptor GPS e a op o Ligar tenta estabelecer uma liga o com a porta COM da conFigura o 107 A op o ConFigurar presente em a e b serve para conFigurar o s receptor es utilizado s e definir se a aplica o deve tentar ler informa o de um segundo receptor com a finalidade de mostrar a direc o de movimenta o do utilizador O segundo submenu o submenu Rede apenas cont m uma op o a op o Ligar como se pode ver na Figura F 9 Figura F 9 Submenu Rede Esta op o tenta estabelecer uma liga o com o Servidor Se for bem sucedido informa o utilizador e o centro do marcador de posi o alterado para verde O submenu Esquemas pode ser visualizado na Figura F 10 a Figura F 10 Submenu Esquemas Este submenu tem duas op es A op o Listar faz aparecer a janela tal como se mostra na Figura F 11 e onde se encontram todos os esquemas presentes no Cliente ID Datadecia o Nota Todos os esquemas Nenhum esquema Figura F 11 Janela da op o Listar Para al m de listar todos os esquemas esta janela permite ainda seleccionar quais os esquemas que se querem visualizar na janela do Cliente A op o Novo do submenu Esquemas permite criar um novo esquema que pode ser composto por v rios segmentos O interface normal da janela desaparece surgindo apenas o bot o para finalizar o esquema como se pode ver na Figura F 12 108 Figura F 12 Interface
165. receptores GPS e Porta COM Porta COM virtual a que o receptor est ligado e Baud Rate Velocidade de transmiss o de dados e Byte Size N mero de bits por byte transmitido e Paridade Even Mark No parity Odd Space Esquema de paridade e Stop Bits 1 1 5 2 N mero de bits enviados para marcar o final de cada caracter transmitido e FlowControl S N Exist ncia de controlo de envio e recep o da informa o Depois de conFigurada a aplica o pode ser iniciada Na Figura F 5 pode ver se a janela inicial as SRG Pa ey IT SASA PT Fe 1E EEN doi Figura F 5 Janela inicial da aplica o Cliente A posi o do utilizador da aplica o marcada com 6 quando este se encontra desligado do Servidor e se estiver ligado Caso a op o para mostrar a direc o de movimenta o seja seleccionada os marcadores passam a ser e esteja o utilizador ligado ao Servidor ou n o respectivamente Na marca o dos outros utilizadores se estes forem de tipo 1 os marcadores s o iguais aos do utilizador mas de cor laranja e se forem do tipo 2 s o de cor azul 106 A janela inicial tem quatro bot es de interface do lado direito que s o utilizados para controlar a imagem desenhada Esses bot es podem ser visualizados com maior pormenor na Figura F 6 Figura F 6 Bot es de interface da janela do Cliente Os bot es presentes na janela permitem as seguintes funcionalidades e Prox Mapa Al
166. restringir as linhas devolvidas pelo resultado da consulta Se o resultado de uma compara o n o for TRUE a linha n o aparece nos resultados da consulta Existem muitas mais instru es mas as apresentadas anteriormente s o as mais utilizadas no projecto da presente disserta o Na Figura 9 pode ver se uma das instru es utilizadas mais complexa onde se realiza uma consulta para encontrar um valor que utilizado na consulta principal da instru o 20 21 SELECT DISTINCT ID do Utilizador FROM Bombeiros dbo Utilizadores WHERE Bombeiros dbo Utilizadores Opera o SELECT DISTINCT Opera o FROM Bombeiros dbo Utilizadores WHERE ID do Utilizador 1234CCOM00i Bombeiros dbo Utilizadores ID do Utilizador 1234CCOM001 Figura 9 Exemplo de uma instru o SQL utilizada no projecto da disserta o No Anexo D encontra se o c digo SQL utilizado no projecto 2 6 Keyhole Markup Language KML 2 6 1 Introdu o O KML uma linguagem que serve para apresentar dados geogr ficos em browsers da Terra como o Google Earth e o Google Maps O KML um standard internacional mantido pelo OGC Open Geospatial Consortium Inc e utiliza uma estrutura com base em tags e elementos e atributos agrupados e baseada na norma da XML Extensible Markup Language 13 A Figura 10 mostra o que se pode apresentar num browser da Terra como por exemplo o Google Earth 2 6 2 Vis o geral dos elementos da linguagem
167. rg 2005 Atom gt lt Document gt lt name gt GEarth_Init kml lt name gt lt Style id 1 gt lt LineStyle gt lt color gt ff0000aa lt color gt lt width gt 2 5 lt width gt lt LineStyle gt lt Style gt lt Placemark gt lt name gt Edificios 1 lt name gt lt description gt ID 1 Segmento 1 04 11 2010 09h29 lt description gt lt styleUrl gt 1 lt styleUrl gt lt LineString gt lt coordinates gt 9 13869 38 7378 9 13874 38 7378 9 13896 38 7377 9 13902 38 7377 13899 38 7374 9 13878 38 7373 9 13867 38 7373 9 13851 38 7373 13845 38 7373 9 13839 38 7374 9 13835 38 7374 9 13834 38 7375 13833 38 7376 9 13835 38 7376 9 13838 38 7376 9 13841 38 7377 13847 38 7377 9 13854 38 7377 9 13862 38 7378 9 13868 38 7378 9 13872 38 7378 lt coordinates gt lt LineString gt lt Placemark gt lt Placemark gt lt name gt Edificios 2 lt name gt lt description gt 1 Segmento 2 04 11 2010 09h29 lt description gt lt styleUrl gt fl lt styleUrl gt lt LineString gt lt coordinates gt OO 40 OO 99 9 13849 38 7362 9 13867 38 7362 9 13877 38 7361 9 1388 38 7361 9 1388 38 736 9 1388 38 7359 9 13872 38 7359 9 13864 38 7358 z 9 13854 38 7358 9 13834 38 7358 9 13814 38 7358 9 13803 38 7358 9 13794 38 7358 9 13791 38 7359 9 13792 38 736 9 1381 38 7361 9 13828 38 7362 9 13837 38 7362 9 13844 38 7362 9 13851 38 7362 lt coordinates
168. rienta o dos utilizadores Tendo sido testado quanto s suas funcionalidades e capacidades conclui se que o projecto da presente disserta o poder atingir o n vel comercial com algumas modifica es e correc es de forma a tornar as aplica es desenvolvidas ainda mais robustas e seguras Essas modifica es s o discutidas na sec o seguinte Cr tica 5 2 Cr tica Um aspecto do sistema encontrado durante os testes ao sistema desenvolvido ocorreu durante a tentativa de liga o de dois utilizadores ao Servidor utilizando o mesmo D Quando isto sucede o Servidor n o sabe qual dos dois utilizadores deve manter ligado e por defini o desliga o segundo utilizador a tentar ligar se Para evitar este tipo de situa es assim como para impedir que estranhos se consigam ligar rede poderia ser implementado um sistema de chaves que o Servidor criaria durante a sua inicializa o e enviaria para os utilizadores na primeira tentativa de liga o destes Essa chave seria depois pedida sempre que um utilizador tentasse estabelecer uma liga o com o Servidor evitando que algu m estranho rede se 57 conseguisse ligar Para al m da chave criada pelo Servidor que s se utilizaria depois da primeira liga o estabelecida tamb m se poderia utilizar uma password que os Clientes enviariam para o Servidor durante a tentativa de liga o Estas duas caracter sticas n o chegaram a ser implementadas pois seria necess rio
169. rver application s menu ir err aaa nanaaaare arara aaa nanana 127 Figure 20 Google Earth window showing two users and a sketch 127 Figure 21 Database tables cm cassar osiasos AEE stacks SL beecuee FER ehh dete ai ae DEAL pelea anita 128 Figure 22 Testilmage USCA scaies sta ssilpssaloiorea RASE UCA ANS aba Dora sa DES Po Sha Dadas sa UEALRA Sd 128 Figure 23 Case of a 145 points grid aerea naraeaare arara aaa nanaaa 128 Figure 24 Transmission time from the Server to the network 129 Figure 25 Window painting time EAE S ASEA 129 Figure 26 Real and calculated orientations marked on the application window 130 Figure 27 Format of the messages transmitted in the network 131 xiii xiv Lista de Tabelas Tabela 1 Especifica o dos receptores GPS utilizados ss eesserereitans 24 Tabela 2 Resultados do envio de um mapa para a rede rea 50 Tabela 3 Resultados do tempo de preenchimento da janela 1 52 Tabela 4 Resultados do tempo de preenchimento da janela 2 53 Tabela B 1 Estados e Entradas existentes para o servidor e clientes 68 Tabela B 2 Sa das das m quinas de estados se ereaseearesaarareaaneareananoa 69 Tabela B 3 Predicados para o servidor e clientes rear 70 Tabela B 4 Ac es internas ee arararareanananaaaanarareaaenaaaaaanararaana 71 Tabela B 5 M qu
170. s delas com a possibilidade de poderem integrar algumas das funcionalidades do Garment no sistema 24 Para al m deste tamb m foram desenvolvidos outros sistemas do g nero como trabalhos finais de curso no Instituto Superior T cnico nomeadamente o TFC 210 desenvolvido pelos alunos Daniel Santos e Ricardo Matos em 2006 e o Geocommunicator Sistema de posicionamento coordenado baseado em GPS pelo aluno Filipe Tocha em 2008 Ambos os trabalhos foram orientados pelo professor Jos Sanguino e pelo professor Ant nio Rodrigues Os dois sistemas foram desenvolvidos com uma arquitectura Servidor Clientes onde os clientes utilizam PDAs Personal Digital Assistants como plataformas para as suas aplica es Estes sistemas n o s partilham muitos aspectos entre si como com o projecto da presente disserta o O TFC 210 devido s capacidades dos PDAs na altura do seu desenvolvimento utiliza um sistema de distribui o de mapas para garantir que em cada unidade apenas ficam armazenados os mapas essenciais 27 O projecto Geocommunicator desenvolvido posteriormente ao TFC 210 uma melhoria em rela o a este e introduz funcionalidades novas Ambos permitem a troca de coordenadas de posicionamento entre os utilizadores assim como de mensagens curtas e desenhos sobre o mapa O Geocommunicator introduziu a autentica o de utilizadores e melhorou v rios outros aspectos como por exemplo a gest o de energia e transmiss o de
171. s get clear signals and the signals must be stable so they don t vary too much Also it was assumed that both values obtained from the rear and front receivers vary in a similar manner If this doesn t occur the orientation may be very different from the real value E Traffic Consumption Estimate To get an estimate of the traffic consumed by the network a number of calculations were performed taking into account the most basic operation of the system the transmission of geographical coordinates User Message Body Check ID ID size Bady sum 1 var 3 3 1 var 2 Figure 28 Format of the messages transmitted in the network The body of a geographical coordinates message is composed of the User ID of every user on the same operation as the receiver along with their coordinates All the information is separated by The number of bytes used on every part of the message is as follows e Message header is composed of 18 bytes 11 for the User ID using 130 firefighters vehicles ID 4 numbers 4 letters and 3 numbers 3 for the Message ID 3 for the Body size and 1 for H e User information with one pair of coordinates is composed of 41 bytes 11 bytes for the User ID 1 for 29 for the user s position latitude between O and 90 with 10 decimal digits plus orientation and longitude between O and 180 with 10 decimal digits plus orientation e User inform
172. s todos os ficheiros jpeg e bitmap da pasta MAPAS como se pode ver na Figura 46 Deste modo o servidor pode n o s enviar mapas j utilizados na rede para utilizadores novos mas tamb m introduzir novos mapas na rede Seleccione o mapa a enviar da pasta MAPAS Figura 46 Janela de escolha de mapa a enviar Se o mapa escolhido j estiver georreferenciado no ficheiro InfoMapas txt o envio come a imediatamente para todos os clientes que ainda n o o possuam Se a escolha for um mapa que ainda n o esteja georreferenciado aparece outra janela desta vez para introduzir todos os dados relevantes georreferencia o do mapa para posteriormente serem gravados no ficheiro apropriado Na Figura 47 pode ver se esta segunda janela Dados do novo Mapa Canto Superior Esquerdo Latitude graus min seg N S OO MO WO Longitude graus min seg W E ig Canto Inferior Direito Latitude graus min seg N S Longitude graus min seg W E Nota do mapa o _ x cae Figura 47 Janela para georreferenciar novo mapa 42 Z Como em todos os mapas necess rio conhecer as coordenadas geogr ficas do canto superior esquerdo e inferior direito Embora no ficheiro InfoMapas txt essas coordenadas sejam guardadas apenas no formato graus e orienta o dada a possibilidade de introduzir graus minutos segundos e orienta o para que o utilizador n o necessite de fazer a
173. s utilizados pela aplica o Em seguida apresenta se um exemplo do ficheiro TTT TTT TTT TTT FICHEIRO DE INFORMA O RELATIVAMENTE AOS MAPAS E SUAS COORDENADAS TELL TTT TTT TTT _ Primeiros 2 pares de coordenadas em cada mapa sao para os HI cantos e sao indispensaveis HH TTT mapa 1 jpg 38 8086861 100N9 3115027780W 38 7004972200N9 0772361110W ist jpg instituto superior tecnico 38 7382944400N9 1408888890W 38 7351972200N9 1358305560W 38 7360111111N9 1384361111W central 16668 00_6801 00 38 7367361111N9 1393750000W torre quimica 9937 00 13304 00 Como se pode observar pelo exemplo cada mapa definido pelo seu nome uma nota se existir coordenadas do canto superior esquerdo coordenadas do canto inferior direito e coordenadas extra de georreferencia o se existirem compostas pelas coordenadas geogr ficas e a sua localiza o no mapa em quest o Todas as coordenadas est o na forma graus e orienta o estando primeiro a latitude e depois a longitude Todos os conjuntos de coordenadas podem ter notas associadas com excep o dos primeiros dois conjuntos que s o obrigat rios e t m uma localiza o conhecida no mapa 91 C 6 Esquemas txt Este ficheiro tem todos os dados acerca dos esquemas utilizados pela aplica o Em seguida apresentado um exemplo AMAT FICHEIRO DE ARMAZENAMENTO DOS ESQUEMAS MATT N DE ESQUEMAS 2 ID 1 Nota teste 1 Data de cria o 27 10 201
174. sibilidade de enviar o esquema para alguns grupos Mensagem composta pelo ID atribu do pelo servidor ao esquema acabado de receber pelo nome do s grupo s a quem o esquema n o pode ser entregue e pelo ID do novo esquema a pedir caso exista Toda a informa o separada por 005 PrepMapa S Mensagem para avisar o cliente que vai ser enviado um mapa Mensagem composta pelo nome do mapa 050 Mapa S Mensagem com o mapa Mensagem composta pelos bytes do mapa 051 PrepIMEx Mensagem a avisar que v o ser enviadas coordenadas extra para um mapa Mensagem composta pelo nome do mapa e n mero de coordenadas extra para o mesmo separados por 500 InfoMapa S Mensagem com a informa o do mapa acabado de enviar Mensagem composta pela nota e coordenadas geogr ficas dos cantos superior esquerdo e inferior direito Caso existam coordenadas extra a mensagem terminada com 1 caso contr rio com 0 Toda a informa o separada por 501 InfoMapaEx Mensagem com as coordenadas extra de um mapa Mensagem composta pelas coordenadas extra de um mapa e a sua posi o no mesmo separadas por B 4 Tabelas Para uma melhor implementa o do protocolo de comunica es na plataforma de coordena o este foi transposto para uma m quina de estados Seguidamente apresentam se as tabelas correspondentes s m quinas de estados do servidor S da Tabela B 5 B 8 e dos clientes C
175. ss rios quatro ficheiros O ficheiro com as posi es originais O ficheiro com a liga o Network Link ao primeiro ficheiro O ficheiro com as altera es a fazer ao ficheiro original O ficheiro com uma liga o Network Link ao terceiro ficheiro PORN O ficheiro inicial um ficheiro KML normal contendo apenas as posi es e linhas iniciais Todos os elementos a serem alterados posteriormente t m que estar identificados com um D nico O segundo ficheiro cont m o link para o primeiro e apenas serve para o abrir no Google Earth No terceiro ficheiro um pouco mais complicado tem que constar o nome do primeiro e todas as altera es a serem feitas a esse ficheiro Isto consegue se utilizando a propriedade targetld com o ID do elemento a ser alterado ou apagado O quarto e ltimo ficheiro cont m o link para abrir o terceiro no Google Earth mas para al m disso dever conter tamb m propriedades temporais que fazem com que o Google Earth abra o terceiro ficheiro de forma peri dica de acordo com um determinado intervalo de tempo Alterando apenas o terceiro ficheiro de forma peri dica consegue se assim uma amostragem din mica de elementos no Google Earth necessitando apenas de abrir dois ficheiros os que cont m os Network Links e apenas uma vez cada um Os elementos temporais utilizados s o o lt refreshMode gt onde se indica onlnterval para que seja uma altera o com base num intervalo de tempo e o lt refreshi
176. starts by transmitting the image then its information and compulsory georeferencing points and finally any other georeferencing points associated with the image If the receiving client has an image with the same name the operation fails e Coords Extra is used when new georeferencing information is available for an image and works exactly like the Enviar para a rede command in the client application under Pontos Georreferenc When a client updates this information the server sends it to every online user which means some of the users may not receive it With this command the server can broadcast this information to make sure every user in the network has access to the latest georeferencing information e Since the Server application doesn t have a visual interface able to show the position of the users in the network the Google Earth command serves as a way to show users and sketches on this Earth browser The application periodically creates KML files and when the button is pressed opens Google Earth with the file and then updates it once a minute Fig 21 illustrates how the network elements are shown to the user Ho Google Figure 21 Google Earth window showing two users and a sketch In addition to the features described the Server is also connected to a database where permissions are managed In this database users are grouped according to levels of hierarchy Each level is abl
177. t georeferencing point Another method more complex of georeferencing an image is described in 7 Google a Figure G3 Georeferencing error Different latitudes along an horizontal line of pixels The process of calculating the representation of a user on a georeferenced image is simple and illustrated in Fig 4 From the start we must know the width and height of the image CXmap and CYmap respectively in pixels We start by calculating the variation of the user s position s latitude from the corner with the smaller value of latitude Alat by subtracting them The same is done for the longitude values obtaining Along After that by subtracting the values of latitude and longitude of the two points used for georeferencing the image upper left UL and bottom right BR we obtain in degrees the height Alat and the width Along respectively of the area represented in the image With 1 we calculate the horizontal pixel coordinate of the user x and with 2 the vertical coordinate y CXmapaAlongy 1 Along CYmapallaty Alat 2 To select which are the best two points to calculate a position the application creates squares for every combination of two georeferencing points and measures the distance of its center to the received point choosing the one with the shorter distance The creation of these squares is illustrated in Fig 5 The safest method of georeferencing an image is to assign
178. te 0 4 MB h Admitindo um n mero de ve culos muito grande por exemplo 100 onde metade tem acesso a dois receptores os valores calculados s o os seguintes Uma mensagem tem 5717 bytes que corresponde a 4116240 bytes por hora ou seja aproximadamente 3 9 MB h 4 6 3 Conclus o Como se pode ver pelos c lculos o custo de funcionamento do sistema num funcionamento apenas com partilha de posi es dos utilizadores gasta no caso aceit vel 0 4 MB h e no pior caso 3 9MB h As redes m veis normalmente oferecem 100MB de tr fego mensal aos seus clientes que no caso normal daria para 250 horas 100 0 4 e no pior caso 25 horas Tendo estes valores em conta e considerando que o pior caso n o ocorrer na maioria das opera es o custo de funcionamento do sistema considerado como aceit vel Os utilizadores tamb m transmitem diagramas mas como cada diagrama apenas se transmite uma vez estes n o foram contabilizados nos c lculos Considerou se que como o n mero de utilizadores n o dever chegar perto do pior caso considerado a diferen a entre o caso normal e pior compensa a transmiss o dos diagramas Adicionalmente n o se efectuaram c lculos para o Servidor uma vez que se considera como uma esta o fixa e como tal com possibilidade de ter outros tipos de acesso Internet onde o tr fego n o um factor nem em termos de custo nem em termos de autonomia 56 Cap tulo 5 Conclus es e Cr tica 5
179. tera o mapa desenhado na janela para o pr ximo onde o utilizador se insere ou o pr ximo da lista caso n o exista posi o v lida do receptor GPS e Zoom Afasta a imagem at esta preencher a janela totalmente e Zoom 0 Faz reset ao zoom ou seja coloca a totalidade do mapa na janela e Zoom Aproxima a imagem Isto tamb m pode ser feito clicando duas vezes no mesmo local da imagem ficando esse ponto a ser o centro da janela Depois da imagem estar aproximada poss vel arrastar a mesma mantendo o bot o esquerdo do rato pressionado O outro bot o de interface vis vel na Figura F 5 o bot o Menu Este bot o quando pressionado abre o menu da aplica o As op es que surgem podem ver se na Figura F 7 TUENA Etc We Do SR O DO UI EO aa i MENU Receptor GPS Rede Esquemas Pontos Georreferenc Sair Figura F 7 Op es da aplica o Cliente Cada uma destas op es abre um outro menu O submenu Receptor GPS pode ser visto na Figura F 8 Receptor GPS Figura F 8 Submenu Receptor GPS a Ligado ao receptor GPS b Sem liga o ao receptor GPS Na Figura F 8 a podem ver se as op es que surgem quando a aplica o est ligada a um receptor e a receber informa o Neste caso a op o Reset serve para desligar a comunica o com o receptor para depois a tentar restabelecer A Figura F 8 b corresponde s op es que surgem quando a aplica o n o est ligada a nenhum
180. th CXyindow and height CY window Of the window we can calculate the screen representation of the user s position in screen coordinates Unlike the image the point of origin of the screen coordinates is the upper left corner The horizontal coordinate x of the user is given by 3 and the vertical coordinate yu is given by 4 Xu x rod leftyisibie CXwindow CX visible 3 Yu tOPwindow y CYwindow CY visible 4 Once the screen coordinates are obtained the representation of the user s position can be shown onscreen through the use of the markers shown in Fig 10 edeb Figure 10 Markers for the user s position onscreen Marker a from Fig 11 is used when the user is not connected to the Server and in contrast marker c is used when he is connected Both markers only show the position of the user on the map When the user has at his disposal two GPS receivers he can also show his orientation on the map and markers b and d are used when 124 offline or when connected to the Server respectively The orientation of a user is calculated by converting the geographical coordinates also called LLA Latitude Longitude and Altitude into ECEF Earth Centered Earth Fixed coordinates also called XYZ After that the azimuth is calculated This whole process is explained in 24 The markers for the users positions received from the server can be of two kinds class 1 and class 2 The o
181. this project Everything about this language is available at 17 HI System Description A State ofthe Art This project has taken into account recent and past projects in the field of GPS based coordination systems One such system is being developed by a consortium composed of Instituto de Telecomunica es TT Y Dreams Miguel Rios Designer and is called I Garment It consists of a network of users with the majority being users on foot but also vehicles and some stationary like management centers They share information through the use of several sensors some of them located in the clothes of the users This project was thought as a means of helping firefighters and civil protection operatives All the information about the development of this project can be seen in 18 In Fig 2 the architecture of this system is shown Figure 2 I Garment System 18 Also from IT but from the Lisbon pole in Instituto Superior T cnico there are two master theses worth mentioning due to the similarities between them and this project One is TFC 210 developed by Daniel Santos and Ricardo Matos 19 and the other is Geocommunicator Sistema de posicionamento coordenado baseado em GPS developed by Filipe Tocha 20 Both use Personal Digital Assistants PDA as users of their respective networks and allow geographical information to be shared They also allow users to draw and transmit sketches drawn on the cartography used
182. tilizada e falsa na maior parte dos casos onde a latitude e longitude s o iguais ao longo de curvas Isto significa que quanto mais longe est o os pontos de georreferencia o utilizados maior o erro do c lculo da representa o do utilizador no mapa A utiliza o de um n mero superior de pontos de georreferencia o serve para compensar este erro tornando as coordenadas associadas a cada pixel da imagem mais precisas Com o intuito de minimizar os erros de georreferencia o realizou se um teste de modo a perceber qual a dist ncia ideal entre os pontos de georreferencia o e qual o espa amento dos pontos de uma grelha para cobrir um mapa integralmente obtendo se assim a mesma precis o de c lculos em todo o mapa 4 2 2 Teste Foi utilizado um mapa retirado do Google Earth onde foram marcados v rios pontos de georreferencia o de modo a que cada par de pontos tivesse uma dist ncia correspondente a metade da dist ncia do par anterior sendo o primeiro par os cantos utilizados para a georreferencia o m nima Deste modo cada par simula uma rede de pontos mais compacta O mapa e os pontos utilizados s o apresentados na Figura 51 47 Figura 51 Mapa de teste Para al m dos pontos de georreferencia o tamb m foi marcado um ponto de refer ncia As coordenadas desse ponto foram depois introduzidas na aplica o Cliente como se se tratassem de coordenadas recebidas pelo receptor GPS Deste modo comparando o
183. ting geographical coordinates into image coordinates After knowing the user s position in the form of geographical coordinates we calculate the variation in degrees of the corner with the lesser latitude and the user s latitude to obtain Alat and the variation also in degrees of the corner of lesser longitude and the user s longitude obtaining Along Alat that stands for the variation of latitude between the two corners of georeferencing corresponds to the height of the map CYmapa and Along that stands for the variation of longitude between the two corners of georeferencing corresponds to the width of the map CXmapa With these associations the horizontal coordinate x can be calculated through 1 and the vertical coordinate y using 2 The origin of the image is its lower left corner X CXmapa Along Along 1 Y CYmapa Alat Alat 2 In the second step the conversion of image coordinates into screen coordinates the level of zoom used needs to be taken into account Fig 10 illustrates this step of the calculations 123 CYmap er leftyisible CXyisible Figure9 Converting image coordinates into screen coordinates By knowing the width cXvisible and height CYvisible Of the image visible on the screen the coordinates of the image corresponding to the left and upper borders of the window leftyisibie and toPyisibles respectively the image coordinates of the user x and y and the wid
184. tmosfera Os sat lites transmitem a informa o acima descrita em duas frequ ncias e L1 com frequ ncia central em 1575 45 MHz e L2 com frequ ncia central em 1227 6 MHz 2 2 3 Segmento de Controlo O Segmento de Controlo consiste numa esta o de controlo principal sediada na base Schrieverda For a A rea Americana FAA em Colorado Springs nos Estados Unidos esta es de monitoriza o e antenas fixas As esta es e antenas encontram se espalhadas um pouco por todo o mundo No in cio existiam apenas quatro esta es pertencentes FAA mas desde ent o v rias outras t m sido criadas principalmente pela National Imagery and Mapping Agency antigamente conhecida como National Geospatial Intelligence Agency Na Figura 3 pode ver se a localiza o das esta es de monitoriza o 180 SC 0 60 120 180 Longitude Air Force Monitor Stations NIMA Monitor Stations Figura 3 Localiza o das esta es de monitoriza o do sistema GPS 8 A esta o de controlo principal funciona como um centro de processamento central e respons vel pela monitoriza o e gest o da constela o de sat lites Algumas das suas fun es s o o reposicionamento de sat lites actualiza o das mensagens de navega o transmitidas pelos mesmos monitoriza o das suas condi es de operacionalidade e opera es de manuten o As esta es de monitoriza o seguem todos os sat lites em linha de vista de modo a
185. to a n vel de infra estrutura e o suporte para aplica es que necessitem de uma grande largura de banda O HSDPA High Speed Downlink Packet Access um upgrade tecnologia WCDMA que consegue atingir picos de velocidade de cerca de 14 Mbps e aumenta a m dia de velocidade para cerca de 1 Mbps 3 5 vezes superior ao WCDMA O HSDPA atinge a sua velocidade de transmiss o de dados fazendo uso de m todos similares aos utilizados pelo EDGE para superar o GPRS ou seja modula o mais eficiente codifica o vari vel e um aumento de redund ncia assim como a introdu o de novas t cnicas O HSDPA utiliza canais de alta velocidade chamados High Speed Downlink Shared Channels HS DSCH Em cada canal de r dio de 5 MHz do WCDMA podem existir at 15 canais HS DSCH O n mero de canais atribu dos a cada utilizador varia em intervalos de 2 ms valor consideravelmente menor que os 10 20 ms utilizados em WCDMA o que faz com que os recursos da rede sejam constantemente ajustados O fast scheduling atribui canais aos utilizadores com as melhores condi es de canal mas mant m sempre um n vel m nimo de velocidade para cada um num sistema de atribui o justa de canais 14 2 4 5 HSUPA UMTS O HSUPA High Speed Uplink Packet Access foi criado para aumentar a capacidade de transmiss o no sentido uplink devido s necessidades dos utilizadores que cada vez mais utilizam aplica es onde necess rio fazer upload de dados
186. tographs as long as geographical information is associated with it The information associated with each image may be increased manually or through the GPS receivers increasing the accuracy of users representation s calculations Every user can draw sketches directly on top of the cartography and select which users should receive it A system of permissions on the server application selects which users can connect to the network and which information each user can send and receive The system is able to differentiate between two types of users adding diversity to the network With the user s orientation feature the system allows for an expansion with cameras to be developed By knowing the orientation of a user and using cameras able to rotate and zoom the line of sight of each camera equipped vehicle can be shared with the network With the permissions system the network could allow selected users to control the cameras and the visual information to be shared Unlike previously developed applications in this field this project doesn t use a map distribution system as it was developed to be used with vehicle computers which shouldn t have disk space problems and can store all the maps needed These computers also have touch screens which means they can easily be handled in the middle of an operation without the need to use pens or markers like when using PDAs The applications considered in section I A need a lot of c
187. tomatic Location based Map Distribution Service for Mobile Coordinated Positioning System Confer ncia Internacional IADIS WWW Internet 2006 Murcia Espanha 6 7 Outubro 2006 vol 2 pp 305 309 NMEA 1 NMEA The NMEA 0183 Protocol v3 0 do documento de standard F1 http Awww shopping com Tomtom TomTom Go 630 T info F2 http Avww todaygadgets com 2009 02 12 io data usbgps2smd9 usb gps receiver F3 http Anww paseoramos com en electronica 38 mini bluetooth usb 20 htm l 60 Anexo A Standard NMEA e utiliza o das coordenadas recolhidas A 1 Standard NMEA A 1 1 Introdu o O National Marine Electronics Association NMEA uma associa o de fabricantes distribuidores concession rios institui es educacionais entre outras ligadas navega o por via de dispositivos electr nicos O NMEA ou NMEA 0183 define os interfaces de liga o entre esses dispositivos e os seus protocolos de comunica es NMEA 1 Actualmente esta norma encontra se na vers o 4 0 mas para a elabora o do projecto foi utilizada a vers o 3 0 A 1 2 Mensagens utilizadas No protocolo do NMEA existem in meros tipos de mensagens cada uma com tipos de informa o diferente entre as quais algumas cont m informa o de posi o outras d o a conhecer a validade da informa o fornecida por um certo dispositivo outras t m ainda informa o acerca da direc o Independente do tipo todas as mensagens se inic
188. tos e segundos se existirem A aplica o faz a convers o internamente para graus e utiliza a orienta o para definir se a coordenada positiva ou negativa A nota opcional mas dever ser preenchida a fim de identificar o local onde o ponto foi marcado O ponto marcado na janela transformado em coordenadas da imagem que s o depois guardadas na lista de coordenadas do mapa em utiliza o juntamente com as coordenadas inseridas na janela Se 37 as coordenadas inseridas n o se encontrarem dentro dos limites do mapa a opera o cancelada e os dados inseridos assim como o ponto marcado s o eliminados A op o Novo Receptor permite ao utilizador tal como a op o Novo Manual adicionar coordenadas de georreferencia o ao mapa desenhado na janela A diferen a reside no meio utilizado para atingir esse fim Nesta op o n o pedido ao utilizador para inserir as coordenadas geogr ficas do ponto escolhido no mapa pois estas s o retiradas da posi o do utilizador ou seja do valor m dio actual da sua posi o Ao utilizador apenas pedido que adicione uma nota ao ponto para facilitar a sua identifica o como se pode visualizar na Figura 39 Figura 39 Janela para introdu o da nota para o novo ponto de georreferencia o Ap s a introdu o da nota que tal como na op o anterior opcional o ponto e as suas coordenadas s o guardados do mesmo modo que na op o Nov
189. tre outras funcionalidades Apesar de todos os avan os existentes nestes dispositivos ainda n o poss vel criar uma rede onde as posi es dos utilizadores e determinados dados sejam partilhados Tamb m n o poss vel ao utilizador digitalizar cartografia e adicion la manualmente A cria o de um sistema capaz de produzir e manter uma rede de utilizadores onde as suas posi es e alguns dados s o partilhados pode ajudar todo o tipo de opera es que necessitem de uma boa coordena o como por exemplo resgate de pessoas combate a inc ndios ou simplesmente o controlo de uma frota de ve culos por parte de uma empresa No caso espec fico das opera es de protec o civil uma boa coordena o dos meios dispon veis tem um grande impacto no sucesso das mesmas assim como na seguran a dos operacionais envolvidos 1 2 Objectivos A presente disserta o teve como objectivo o desenvolvimento de um prot tipo de uma plataforma de posicionamento coordenado baseado em GPS destinada ao aux lio de opera es de protec o civil Este sistema foi desenvolvido tendo em conta os seguintes aspectos t cnicos e O posicionamento dos utilizadores baseado em GPS e As comunica es baseiam se em GPRS General Packet Radio Service ou UMTS Universal Mobile Telecommunications System e O sistema suporta esta es fixas e terminais port teis e As esta es fixas est o preparadas para coordenar v rias equipas e O inter
190. two compulsory points upper left and lower right corner to the network The information is sent to the server which in turn sends to every user online The last command in this sub menu Mostrar Pontos shows all the georeferencing points associated with the image on the application window with yellow markers except the two points used to calculate the representation of the user s position on the image which are colored orange To determine which points to use the application selects every possible combination of two 126 georeferencing points creating a rectangle between them and then calculates the center of the rectangles every time the user is inside a rectangle After that it measures the distance from the center of the rectangles to the user s geographical coordinates and whichever has the shortest distance is selected and used to calculate the representation of the user s position Fig l6 shows an image with the georeferencing coordinates marked and Fig 17 illustrates the rectangles created internally by the application Figure 16 Image with georeferencing points marked Figure 17 Rectangles created with the georeferencing points as done internally by the application The number of rectangles created N is given by 5 where n is the number of georeferencing points associated with the image This only works if all the georeferencing points have distinct values for latitude and longitude N n
191. um local da imagem onde quer que o ponto seja adicionado Seguidamente surge a janela presente na Figura F 15 onde se devem introduzir os dados geogr ficos para o ponto f a She a Figura F 15 Janela para introdu o de dados de georreferencia o Para al m da latitude e longitude do ponto tamb m se pode introduzir uma nota para melhor o identificar Se as coordenadas geogr ficas n o se encontrarem dentro da imagem o ponto descartado A op o Novo Receptor tal como a op o Novo Manual permite adicionar um ponto de georreferencia o extra imagem A diferen a reside nas coordenadas do ponto que em vez de serem introduzidas manualmente s o retiradas das recebidas pelo receptor GPS Por isto o utilizador s tem de introduzir uma nota atrav s da janela que se apresenta na Figura F 16 em Dados para o ponto marcado Figura F 16 Janela para finalizar introdu o de um ponto de georreferencia o atrav s do receptor A op o Mostrar Pontos mostra os pontos de georreferencia o associados imagem desenhada na janela da aplica o Todos os pontos s o desenhados com o marcador No entanto se existir uma posi o v lida para o utilizador dois dos pontos s o marcados com o marcador O delimitando o rect ngulo utilizado para o c lculo da representa o do utilizador no mapa Os pontos de georreferencia o extra servem para melhorar o c lculo do
192. ut S 11 4 S_11 4 S_11 4 S_11 4 T_Grps A_SetlG A SetlG A SetlG A SetlG A SetM A SetM A SetM A SetM a 10 w8 S 10 5 w8 S 0 b S 11 3 A Close 10E E 0 10E E E10 10_w8 51_w8 S_51 E_i501 51_w8 DpPed S_4 E_40 DpPed 5 w8 S 5 E i50 75 Tabela B 9 M quina de estados dos clientes 1 Estados X Entradas OkEnv IDLE RO b OkEnv a b b IDLE A pID S 1 Hl b b E Resi b A_pG 10R a A pG 10R a En R_10 E 0 10R E 0 10R b OR S 100 i S_100 E_10 S_100 E_10 mabe E fRes1 NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 NotOk4 S last NotOk1 NotOkS NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 NotOk4 S last NotOk1 NotOk3 A_Close A_Close A_Close A_Close b b b b b b b b b b b b b b b b S 40 40Env S 40 40Env S 11 3 E i41 40Env E i41 40Env A Close S 11 3 A Close E E40 E E40 b b b b b b b b b b b b b b b b S_0 E_50 S_0 E_50 b b R_50 b b b b R_51 S 0 E 501 S 0 E 501 b b R 500 b b b b R_501 b b b b DpEnv S_ 21 T Crds DpEnv S 20 A SetCrd A SetCrd A SetCrd E CM T Out S_11 4 S_11 4 S 11 4 S 11 4 C Liga A Conn E Acc b b b a 20 w8 DpEnv S 21 DpEnv S_20 E CM 20 w8 3 w8 S_3 E_30 3_w8 DpPed S_4 E_40 DpPed 51 w8 S 51 E 501 51 w8 S 0 b S 11 3 A Close 76 Tabela B 10 M
193. vadas como por exemplo carros de comando 46 Cap tulo 4 Testes da Aplica o 4 1 Introdu o Neste cap tulo s o descritos os testes realizados s aplica es desenvolvidas Inicialmente testa se a qualidade da georreferencia o e a quantidade de pontos que devem estar presentes nas imagens para que os c lculos de posicionamento sejam o mais aproximado do real poss vel O segundo teste tem como prop sito avaliar a velocidade de transmiss o de dados na rede utilizando para isso a transmiss o de um mapa para v rios utilizadores O terceiro teste serve para perceber qual o atraso de preenchimento da janela da aplica o quando se t m de apresentar as posi es de v rios utilizadores No quarto teste faz se uma estimativa da precis o dos c lculos utilizados para determinar a orienta o dos utilizadores No ltimo faz se uma estimativa do volume de tr fego transmitido pelos utilizadores 4 2 N mero de pontos de georreferencia o 4 2 1 Introdu o Tal como explicado no cap tulo 3 o processo de georreferencia o est associado a erros Esses erros podem ocorrer devido a distor es por exemplo quando se digitaliza a imagem para a utilizar No processo de georreferencia o escolhido neste projecto assume se que todos os pix is numa linha horizontal t m a mesma latitude e que todos os pix is numa linha vertical t m a mesma longitude Esta varia o da latitude e longitude depende da projec o u
194. vez calculada a posi o do utilizador no ecr desenha se um marcador para o utilizador que depende do seu estado de liga o ao servidor online ou offline e da op o sobre mostrar a direc o de movimenta o Na Figura 26 mostram se os marcadores utilizados para marcar a posi o do utilizador da aplica o o 006 a b c d Figura 26 Marcadores utilizados a offline simples b offline com orienta o c online simples d online com orienta o O marcador a da Figura 26 corresponde a n o utilizar dois receptores enquanto o marcador b corresponde op o de mostrar a orienta o do utilizador e s utilizado se as coordenadas recebidas dos dois receptores forem v lidas A direc o do utilizador calculada 29 como o ngulo desta em rela o ao Norte sendo depois o marcador rodado conforme necess rio As coordenadas no formato Latitude Longitude e Altitude s o chamadas de coordenadas LLA Para efectuar os c lculos da direc o necess rio converter as coordenadas LLA para coordenadas XYZ Isso poss vel atrav s das express es 5 para o c lculo do x 6 para o c lculo do y e 7 para o c lculo do z onde f corresponde ao ellipsoidal flattening 26 x N cos latitude cos longitude 5 y N cos latitude sin longitude 6 z 1 f N sin latitude 7 N calcula se atrav s da express o 8 onde a corresponde ao ellipsoid semi major axis a N SD EO 8 V1 f

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