APLICAÇÃO DE DRONES EM MEDIÇÕES DE PROPAGAÇÃO

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1 APLICAÇÃO DE DRONES EM MEDIÇÕES DE PROPAGAÇÃO Painel: Drones Eng. Ângelo Canavitsas - D. Sc. - PETROBRAS 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 1

2 Sumário Preâmbulo Objetivo Grupo Ad Hoc Propagação Estudos sobre Difração Utilização da plataforma aérea Comentários Conclusão 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 2

3 Preâmbulo As informações desta apresentação foram obtidas em mídias públicas. O interesse no drone é devido a possibilidade de efetuar medidas de propagação inéditas, por meio de uma plataforma aérea não tripulada. Os estudos e resultados aqui apresentados foram desenvolvidos pelo Grupo Ad Hoc Propagação. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 3

4 Objetivo Apresentar a capacidade dos drones como plataforma aérea de suporte às medições de propagação. Mostrar o desenvolvimento dos dispositivos utilizados pelo Grupo Ad Hoc Propagação e os resultados obtidos. Grupo Ad Hoc Propagação instalando dispositivos de medição de propagação no drone. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 4

5 Grupo Ad Hoc Propagação Grupo Ad Hoc Propagação 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 5

6 Grupo Ad Hoc Propagação (Cont.) Site: Termo de Referência da ANATEL Coordenador: Eng. Ângelo Canavitsas - D. Sc. - PETROBRAS ( ) Vice Coordenador: Eng. Frederico Neves M. Sc. ANATEL Secretário Comitê técnico UFF EMBRAPA INMETRO PETROBRAS PUC e outras entidades Reuniões trimestrais 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 6

7 Grupo Ad Hoc Propagação (Cont.) Principais estudos em andamento Difração; Propagação Ionosférica; Condutividade do Solo; e Rádios Cognitivos. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 7

8 Estudos sobre Difração (Contribuições do Brasil para a UIT 2018 Montreal - Canadá) Difração Doc. 3J/197-E - 15 June 2018 IMPROVEMENTS TO RECOMMENDATION ITU-R P PROPAGATION BY DIFFRACTION Drone Doc. 3J/196-E - 14 June 2018 INFORMATION PAPER USE OF UNMANNED AERIAL VEHICLE FOR PROPAGATION MEASUREMENTS * O document sobre drone foi apresentado nos 4 Subgrupos de Estudo do SG 3 da UIT. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 8

9 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. Estudos sobre Difração (Cont.) Working Party 3J (WP 3J) - Propagation fundamentals Document 3J/197-E - 15 June 2018 Brazil (Federative Republic of) IMPROVEMENTS TO RECOMMENDATION ITU-R P PROPAGATION BY DIFFRACTION Eng. Ângelo Canavitsas D. Sc. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 9

10 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Tests environment and methodology All of the measurements were performed in Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil, in the illustrated region. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 10

11 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Preliminary improvement proposal A first question to be solved is to understand why the diffraction predictions fails, in some cases, and propose a method to improve the appropriated Recommendation. Our thesis is based on the lateral leakage of energy, which is probably not taken into account by an existing model. A basic representation of this scenario is represented in the Figure bellow. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 11

12 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Preliminary improvement proposal (Cont.) In order to make clear our methodology, a hypothetical link (longitudinal link profile) is represented in the Figure bellow and in the next Figure a transversal profile with some parameters that can characterized the obstruction geometry. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 12

13 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Preliminary improvement proposal (Cont.) The transversal profile with some parameters that can characterized the obstruction geometry is represented in Figure. Remark: The hypothetical points [C Δd] and [C + Δd] need to have the same altitude of point C. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 13

14 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Preliminary proposed formulation to diffraction losses correction The clearance parameters are indicated in previous Figure. Cd = Clearance Difference Ca = Clearance Average Δd = where: Fresnel Radius 2 Cd = Clearance (B-1) - Clearance (B+1) Ca = Clearancea B 1 + Clearancea B + Clearancea B+1 3 Ctp = Correction due to transverse profile Ctp = Cd*(0.047) + Ca*( ) [ db ] Compensation: If Ctp is greater than zero, add 3 db. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 14

15 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Practical example In this example were used the data captured by Passage 4. The points selected are from Index 6227 to Index 6397, all of them in the diffraction propagation, according to ITU-R P. 526 results. The Figure bellow shows the region and the selected Indexes sequence. Transmitter site Sugar Loaf Mountain Diffraction generator 815 m Analyzed points of passage 4 [ 6227 up to 6397 ] Index 6397 Passage 4 [ 869 Test points ] Index /07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 15

16 Embarcação utilizada nos testes da Baia de Guanabara 30/07/2018Adicionar um rodapé XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 16 16

17 * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Preliminary improvement proposal (Cont.) Calculate Ctp Correction due to Transverse Profile. Ctp = Cd*(0.047) + Ca*( ) [ db ] Ctp = *(0.047) +( )*( ) [ db ] Ctp = [Compensation: If Ctp is greater than zero, add 3 db.] Correction = [ db ] Insert the correction on Prediction of Reception Signal Level (From Table 1). Reception Signal Level = dbm [Prediction] Reception Signal Level corrected = = dbm [Prediction + Correction] Measured Level: Prediction: [Error 10 %] Prediction + correction: [Error 1.3 %] 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 17

18 Level [ dbm ] * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Obtained improvements Diffraction Measurements, Prediction & Proposed Correction Method Measured Level (dbm) ITU-R P. 526 Predicted Level (dbm) Proposed Correction Method /07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 18 Index

19 Percentage Percentage * Trecho da Contribuição do Brasil para a UIT 2018 Montreal Canadá. (Cont.) Obtained improvements (Cont.) The mean square error was reduced, as indicated: Mean square error - ITU-R P.526: 4.67 db Mean square error - Proposed method: 2.55 db The Figures bellow shows the Recommendation ITU-R. P.526 prediction square errors histogram (left) and the proposed method square errors histogram (right). ITU-R P. 526 Prediction - Square erros histogram Proposed correction method - Square erros histogram Frequency interval errors Frequency interval errors 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 19

20 Utilização da plataforma aérea Grupo Ad Hoc Propagação Desenvolvimento de dispositivo para capturar e registrar o sinal transmitido do Sumaré. A Universidade Federal Fluminense- UFF apoiou o Ad Hoc e desenvolveu o sistema. Antena montada pelo Ad Hoc. Peso do material inicialmente embarcado: 452 gramas. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 20

21 Utilização da plataforma aérea (Cont.) Grupo Ad Hoc Propagação Trabalhos de calibração em Campo. Prof. Dr. Pedro Castellaños, Ruan UFF e Robson - ANATEL. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 21 21

22 Utilização da plataforma aérea (Cont.) Grupo Ad Hoc Propagação Vídeos de decolagem e calibração do drone. Dados de altitude, coordenadas, temperatura, hora GPS, azimute de apontamento da antena e outros. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 22

23 Utilização da plataforma aérea (Cont.) Medições em campo na Urca Escola de Educação Física do Exército. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 23

24 Comentários Vantagens: Alta capacidade de posicionamento horizontal e vertical, oferecendo novas e inéditas possibilidades de medição. Limitações: Autonomia dependente de peso, vento e tempo de baterias. Pontos de aprimoramento: Medições mais precisas com menor tempo de varredura do espectro radioelétrico investigado. Gravação de imagens: Fornece amplas possibilidades de estudo, pois as fotos e vídeos podem ser georeferenciados, inclusive com a altitude. Desenvolvimento da plataforma: Destaque para os componentes do Ad Hoc Propagação e entidades que apoiaram o projeto como a ANATEL, UFF e, as demais participantes. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 24 24

25 Conclusão A plataforma aérea desenvolvida tem grande potencial para as medições de propagação. O drone pode ser utilizado nos trabalhos da fiscalização da ANATEL. O sistema mostrou uma estabilidade muito satisfatória. Há limitações referentes à autonomia. Antenas, captação de sinal e armazenamento ainda precisam de aprimoramento. 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 25 25

26 Modelo do Drone 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 26 26

27 OBRIGADO! Eng. Ângelo Canavitsas - D. Sc. Site: canavitsas@openlink.com.br 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 27

28 Referências: Grupo Ad Hoc Propagação ANATEL - CBC2 ANATEL - GRR5 UIT - ITU Radiocommunication Sector UIT - Study Group 1 (SG 1) - Spectrum management & Study Group 3 (SG 3) - Radiowave propagation 30/07/2018 XVII Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2018 Rio de Janeiro - RJ 28