Comportamento de um sistema híbrido GNSS incorporado a dispositivos móveis na obtenção de levantamentos planimétricos com fins agrícolas | Behavior of a GNSS hybrid system incorporated to mobile devices in obtaining planimetric surveys for agricultural purposes

Smartphones are essentially personal computers equipped with multiple sensors. One of its most popular features is determining the user's location or navigating to a desired destination, which was trivially used only in urban areas. As its expansion was accelerated, there was also an evolution in the accuracy of its GNSS modules. The concept of connected agriculture is now being explored, allowing the farmer to monitor the performance of his machines remotely, and with automatic data transmission via cellular signal. However, little is known by the manufacturers, technical information about their location systems. Therefore, the objective of this work was to evaluate the behavior of low-cost receivers equipped with conventional GNSS technology and assisted by mobile telephony (A-GNSS), in environments characteristic of agricultural areas, which offer different levels of difficulty to obtain planimetric. In order to do so, we estimated the horizontal accuracy indexes by means of static positioning, where the treatments were composed by the combination of two factors: vegetation cover (Pasture and Pinus) and five GNSS receivers (one navigation and four smartphones), constituting a total of 10 treatments, evaluated in four replications, during a period of 10 hours of collection. After the data acquisition, the effect of the treatments was verified by Kruskal-Wallis non-parametric test, where 5% significance differences were detected among at least two of the treatments for the accuracy indexes. The Kruskal-Wallis Multiple Comparisons supplementation procedure was then performed to identify which pairs of treatments differed from each other, where there were significant differences between all combinations of vegetation cover and receiver factors. The presence of Pinus (C2) vegetation cover, independent of the receiver used, provided the greatest positional errors, reducing the number of visible satellites in the horizon, and causing loss in the quality of the geometric distribution of the satellites, being the best index of accuracy in this condition, obtained by receiver R2, indicating a possible performance improvement offered by the mobile telephone operator through the A-GNSS system. The use of a single satellite constellation (GPS) signal tracking system, available only at the R3 receiver, presented the worst accuracy indices compared to multi-constellation systems (GPS + Glonass). For the environment with pasture cover (C1) the best index of accuracy was obtained by the R1 navigation receiver, which also demonstrated greater stability and experimental precision of the data throughout the collection period. In this case, the smartphones presented unstable, with high sample variability. Finally, it was found that the R2 smartphone can successfully compete with the R1 navigation receiver, and both can be used in agriculture and forestry activities that require horizontal accuracy between 3 and 10 meters.

Smartphones são essencialmente computadores pessoais equipados com vários sensores. Um de seus recursos mais populares, é a determinação da localização do usuário ou a navegação até um destino desejado, que trivialmente era utilizado somente em áreas urbanas. A medida em que sua expansão foi acelerada, também houve uma evolução na precisão de seus módulos GNSS. Atualmente, já é explorado o conceito da agricultura conectada, que permite ao produtor acompanhar o desempenho de suas máquinas remotamente, e com transmissão automática de dados via sinal de telefonia celular. No entanto, são pouco divulgadas pelos fabricantes, informações técnicas acerca de seus sistemas de localização. Logo, o objetivo do trabalho foi avaliar o comportamento de receptores de baixo custo equipados com tecnologia GNSS convencional e assistida por telefonia móvel (A-GNSS), em ambientes característicos de áreas agrícolas, que oferecem diferentes níveis de dificuldade para a obtenção de posicionamentos planimétricos. Para isso, foram conduzidas estimativas de índices de acurácia horizontal, através de posicionamentos estáticos, onde os tratamentos foram compostos pela combinação dos níveis de dois fatores, sendo estes: cobertura vegetal (Pastagem e Pinus) e cinco receptores GNSS (um de navegação e quatro smartphones), constituindo um total de 10 tratamentos, avaliados em quatro repetições, durante um período de 10 horas de coleta. Após a aquisição dos dados, o efeito dos tratamentos foi verificado pelo teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, onde foram detectadas diferenças com significância de 5% entre pelos menos dois dos tratamentos para os índices de acurácia. Posteriormente, foi realizado o procedimento complementar de Comparações Múltiplas de Kruskal-Wallis, para identificar quais pares de tratamentos diferiram entre si, onde houveram diferenças significativas entre todas as combinações dos fatores cobertura vegetal e receptor. A presença de cobertura vegetal de Pinus (C2), independente do receptor utilizado, proporcionou os maiores erros posicionais, reduzindo o número de satélites visíveis no horizonte, e ocasionando perda na qualidade da distribuição geométrica dos satélites, sendo o melhor índice de acurácia nesta condição, obtido pelo receptor R2, indicando uma possível melhoria de desempenho oferecida pela operadora de telefonia móvel através do sistema A-GNSS. O uso do sistema de rastreamento de sinais de apenas uma constelação de satélite (GPS), disponível apenas no receptor R3, apresentou os piores índices de acurácia em comparação com sistemas multi-constelação (GPS+Glonass). Para o ambiente com cobertura vegetal de Pastagem (C1) o melhor índice de acurácia foi obtido pelo receptor de navegação R1, que também demonstrou maior estabilidade e precisão experimental dos dados ao longo do período de coleta. Neste caso, os smartphones apresentaram-se instáveis, com alta variabilidade amostral. Por fim, constatou-se que o smartphone R2 pode competir com sucesso com o receptor de navegação R1, e ambos podem ser utilizados em atividades de agricultura e silvicultura que demandem acurácia horizontal entre 3 e 10 metros.