Desenvolvimento de Estratégia de Geolocalização Bidimensional com Base em Ondas Sonoras

Abstract

O presente trabalho visou aferir a posição de um objeto emissor de ondas sonoras a partir da criação de um sistema automatizado capaz de apontar o ponto onde está posto do objeto principal. O projeto de pesquisa se insere no contexto da demanda do grupo de foguetemodelismo da Universidade Federal do ABC, Rocket Design, de possuir uma nova forma de análise da trajetória de seus foguetes durante seus lançamentos, e poder, a partir dela, extrair informações importantes como a velocidade e aceleração de lançamento. Além disso, o projeto fundamenta métodos de utilizar placas de desenvolvimento para a aplicação em problemas de engenharia. Em termos específicos, o projeto visou o desenvolvimento de um sistema automatizado capaz de medir a posição de um objeto em um plano 2D através da aferição do intervalo de tempo de demora para a onda sonora percorrer um determinado espaço. O objeto de estudo possuiu um emissor de som e utilizou a técnica de triangulação por latência de tempo de diferença de chegada (TDoA – Time Difference of Arrival) para a determinação da posição do objeto através de diversos sensores sonoros ao redor do objeto principal. Para a conquista do objetivo, criou-se um sensor com Arduino capaz de captar ondas sonoras em forma de tensão de entrada para posterior análise, assim como um sensor capaz de captar a temperatura ambiente do meio de testes. A coleta definitiva de som pôde ser realizada e a posição de emissor de ondas sonoras bidimensionalmente aferida através da criação de um código de varredura, capaz de apontar a posição do emissor de ondas sonoras com base na temperatura ambiente e diferença de tempos de chegada entre pares de sensores. A partir da criação de um código de gabarito das posições dos componentes, consolidou-se os meios de executar a comparação entre os dados colhidos com a realidade. Portanto, os resultados captados pelo sensor foram que a posição encontrada para o emissor de ondas esteve entre 42 centímetros e 2 metros afastada da posição real dele, em um plano de testes de 10,93 x 2,90 metros. A partir dos resultados colhidos, ainda retomou-se a literatura para a investigação dos fatores limitantes para o desenvolvimento de um sistema de melhor acurácia e precisão. O sistema ainda poderia ser expandido para um panorama dinâmico: ao se analisar posições consecutivas da trajetória de um objeto se poderá extrair informações da cinemática do objeto. Em estudos futuros, mediante aprimoramento do sensor utilizado, seria possível retornar pontos da trajetória de foguetes da equipe Rocket Design em seus lançamentos e, dessa forma, poderá, então, executar melhorias estruturais para otimização de tais valores.