Ambiente Integrado para Posicionamento em Operações Militares

Gustavo Moreira Pierre

Orientadores:Marcelo Gattass

Roberto de Beauclair Seixas

SumárioIntroduçãoUtilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

Soluções – Hardware e SoftwareEmprego

ResultadosTrabalhos Futuros e Conclusão

IntroduçãoPopularização de equipamentos portáteis nas diversas áreas (transportes, mapeamento, lazer e esporte)Popularização no meio militar – receptor GPS e PDA

IntroduçãoOperações Militares

Bússolaou receptor

GPS

Obtenção

Planejamento Execução

Impressão

Computador

IntroduçãoOperações Militares

Obtenção

Transferênciade extratos

de planos, mapase calcos

Receptor GPS

PDA

Planejamento Execução

Computador

IntroduçãoObjetivo:

Modelo de um ambiente integrado envolvendo hardware e software para posicionamento em operações militares

IntroduçãoMetas:

Geração, no PC, de arquivo contendo mapa rasterou vetorial e outras informações para PDAAnálise do formato da imagem mais adequado para uso no PDAAcompanhamento, no mapa, da posição fornecida pelo receptor GPSManipulação de observações e medição de distâncias

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesHardware PC geração do arquivo de banco de dados (PDB e

PRC) Receptor GPS: Garmin eTrex baixo custo, resistente,

NMEA0183, conexão com PC (serial), modo simulado PDA Workpad C505 da IBM baixo custo, conexão

com PC (serial), emulador, frágil. Cabos e conectores

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesHardware

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados PDB registros – imagens vetoriais ou raster para

desenho pixel a pixel PRC recursos – imagens raster (recurso bitmap) Leitura de um arquivo de projeto - ASCII Geração byte a byte Limitação do tamanho de um registro/recurso (64k)

Cabeçalho do Bancode Dados do PalmLista de Entradas

de Registros/Recursos...

Bloco SortInfo(opcional)

Sequência deregistros ou recursos

.

.

.

Bloco AppInfo(opcional) Recursos ou registros específicos da aplicação

Informações específicas da aplicação (tamanho variável)

Cabeçalho padrão PDB/PRC (Inclui lista de entradas de registros/recurso de tamanho variável)

Banco de Dados

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PDB

• Formato da imagem vetorial shapefile• Várias imagens vetoriais vários PDB • Simplificações no shapefile sem atributos, polígonos simples

e sem preenchimento.

Fim do arquivode projeto PRJ?

não

Ler arquivo SHP

Fim do arquivode projeto PRJ?

Vai para o início doarquivo de projeto PRJ

Ler arquivo SHP

FIM

sim

sim

não Atualiza valoresda caixa

envolvente do Projeto

Cria PDB:•Grava cabeçalho•Grava lista de entradas de registros•Grava registros

Geração PDBs

D:\mapa\viascom.shp 5

D:\mapa\cnivel.shp 4

Arquivo de projeto (PRJ)

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PRC

• Formato da imagem bitmap 8 bits sem compressão• Uso do recurso bitmap desenho pixel a pixel é bem mais

lento do que desenho de um recurso bitmap• Conceito de janela – limite da janela em offscreen (420 x 420) –

não é suficiente para operações militares• Divisão em blocos

420

240

420 420 163

Blocos

Bloco Bloco Bloco

Bloco Bloco Bloco

Blocos

420

240

420 420 163

Bloco ?

Blocos com faixas em comum

420

400

420 420163420

Bloco Bloco Bloco Bloco

Bloco Bloco Bloco Bloco

Bloco

Blocos com faixas em comum

420

400

420 420163420

Bloco

Blocos pequenos sem faixas em comum

Janela emoffscreen

Bloco

160 160 160 160 160 160 43

160

160

160

160

20

Blocos pequenos sem faixas em comum

Janela emoffscreen

160 160 160 160 160 160 43

160

160

160

160

20

Blocos pequenos sem faixas em comum

Janela emoffscreen

160 160 160 160 160 160 43

160

160

160

160

20

Tamanho (em Kbytes) dos arquivos gerados conforme o modo de divisão dos blocos

420x420 com faixas em comum

160x160 sem faixas em comum

Bitmap original

246

9782199

3908

2611027

2301

4080

430

2156

5204

9573

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PRC

• Modificação devido a operação de zoom

Original

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PRC

• Modificação devido a operação de zoom– API do PalmOS

Original Zoom com API do PalmOS

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PRC

• Modificação devido a operação de zoom– API do PalmOS x outro bitmap

Original Zoom com API do PalmOS Zoom com outro bitmap

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PRC

• Modificação devido a operação de zoom– API do PalmOS x outro bitmap

Satélite

Fotografia aérea

Mapa

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PRC

• Modificação devido a operação de zoom– API do PalmOS x outro bitmap– Arquivo de projeto único PRC com um ou mais bitmaps– Arquivo de projeto limites da imagem – latitude e

longitude (UTM)– Índices dos recursos importante

Índices 5.000 5.001 5.002 5.003 5.004 5.005 5.006

5.100 5.101 5.102 5.103 5.104 5.105 5.106

5.200 5.201 5.202 5.203 5.204 5.205 5.206

5.300 5.301 5.302 5.303 5.304 5.305 5.306

5.400 5.401 5.402 5.403 5.404 5.405 5.406

10.000 10.001 10.002 10.003

10.100 10.101 10.102 10.103

10.200 10.201 10.202 10.203

10.300 10.301 10.302 10.303

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Geração de Banco de Dados Geração PRC

• Modificação devido a operação de zoom– API do PalmOS x outro bitmap– Arquivo de projeto único PRC com um ou mais bitmaps– Arquivo de projeto limites da imagem – latitude e

longitude (UTM)– Índices dos recursos importante – Recurso appinfostr: número de imagens, número de blocos

na horizontal e na vertical e limites da imagem

Geração PRC

não

Ler arquivo BMP

Fim arquivo de projeto PRB?

Vai para o início do arquivo de projeto PRB

Grava o recurso appinfo

sim

sim

nãoAcrescenta

informações ao appinfo.

Grava a lista de entradas de

recursos

sim

FIM

Grava cabeçalho do arquivo PRC

nãoDivide a imagem e grava os blocos

como recursos

Fim arquivo de projeto PRB?

Fim arquivo de projeto PRB?

Ler arquivo BMP

Ler arquivo BMP

Vai para o início do arquivo de projeto PRB

30 D:\mapas\rio0.bmp 675000 7455000 690000 74650001 D:\mapas\rio1.bmp 679000 7456500 686000 74605002 D:\mapas\rio2.bmp 679000 7457500 684000 7460500

Arquivo de projeto (PRB)

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Transmissão para o Palm Palm Desktop

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Comandos no Palm

Alterna entre os seguintes modos de operação:• Movimento (MOV);• GPS (GPS);• Zoom (ZOOM);• Distância (DIST); e• Observação (OBS).

No modo de Zoom(ZOOM) executa as operações de zoom in ezoom out.

No modo GPS (GPS) ativa/desativa a comunicação com o receptor GPS conectado ao Palm. No modo Observação(OBS), exibe a janela de observação. No modo Distância (DIST), inicializa a distância acumulada.

No modo de Movimento (MOV) move o mapa para cima, para baixo, para esquerda e para direita.

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Visualização da imagem raster Imagem 160 x 150 pixels – 10 pixels barra de status

Zoom Centro da tela em coordenadas da

tela

Centro da tela em coordenadas da

janela em offscreen

Transforma

Centro da tela em coordenadas do

mundo

Transforma

x_view, y_view,indexblock_w e indexblock_h

Centro da tela em coordenadas da

janela em offscreen

Centro da tela em coordenadas do

mundo

Transforma

Inicializa dados da nova imagem

Calcula

Desenha o buffer e a tela

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Aquisição de Dados do receptor GPS Botão ativa/desativa Reinicia contador para sleep mode Sentença GPRMC do protocolo NMEA

$GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W,001.9,336.9,170698,013.6,E*6E

Hora(Greenwich)

Latitude(DDMM.MMM)

NorteLongitude(DDMMM.MMM)

Oeste

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – As Observações Caneta software Graffiti ou

teclado na tela

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Visualização da imagem vetorial Limite da janela em offscreen x limite de desenho (clipping)

Área útil de desenho(janela em offscreen)

Área possível de desenhar, cujo desenho será descartado.

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Visualização da imagem vetorial Zoom

Janela em offscreen= bloco

Janela em offscreen= bloco

Janela em offscreen= bloco

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Visualização da imagem vetorial Zoom

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

SoluçõesSoftware – Visualização da imagem vetorial Divisão em blocos no Palm – 460 x 460 com faixas em comum

Janela em offscreen

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

EmpregoDiminuição do tempo de obtenção de posição, marcação no mapa e comparação com outras informações emprego da fração certa no lugar e momento certosAtualização de informações observaçõesMenor desgaste físico das fraçõesAproveitamento de receptores GPS existentes nas Organizações Militares

Utilização de Dispositivos Portáteis para Posicionamento em Operações Militares

EmpregoFacilidade de utilização rápida prontificaçãoBaixo custo maior aquisição maior número de frações utilizando

ResultadosImagens raster x vetorial

Tempo de carregamento

3s14s

2s

Raster - Quatro bitmaps (1011x1014, 936x611, 910x509 e 899x527)(Itaoca)

Vetorial - Curvas de nível e estradas (Itaoca) - 133.818 vértices

Raster - Um bitmap de 1011x1014 (Itaoca)

ResultadosImagens raster x vetorial

Tempo de desenho (buffer + tela)

1s52s

1s

Raster - Quatro bitmaps (1011x1014, 936x611, 910x509 e 899x527)(Itaoca)

Vetorial - Curvas de nível e estradas (Itaoca) - 133.818 vértices

Raster - Um bitmap de 1011x1014 (Itaoca)

ResultadosImagens raster: pixel a pixel x recursos bitmap

Tempo de carregamento

1s67s

13s

200 x 200 pixels (recurso bitmap)

400 x 400 pixels (pixel a pixel)

200 x 200 pixels (pixel a pixel)

400 x 400 pixels (recurso bitmap)

1s

ResultadosImagens raster: pixel a pixel x recursos bitmap

Tempo de desenho (buffer + tela)

1s66s

16s

1s

200 x 200 pixels (recurso bitmap)

400 x 400 pixels (pixel a pixel)

200 x 200 pixels (pixel a pixel)

400 x 400 pixels (recurso bitmap)

Conclusão e Trabalhos FuturosConclusão

Imagens raster usando recursos bitmap melhor do que vetorial ou raster pixel a pixelUtilização de outras imagens para operações de zoomVantagens: Utilização de receptores GPS existentes Diminuição do tempo de obtenção de posição em relação à situação Facilidade de transporte – peso e dimensões

Desvantagens: Fragilidade da conexão do Palm com seu cabo serial Fragilidade do Palm a quedas e a água

Conclusão e Trabalhos FuturosTrabalhos Futuros

Implementação de desenho no mapa visualizado no PDACompressão de dados – na geração do Banco de Dados e no manuseio deles no PDA Aplicativo, no PC, para tratar as alterações feitas no Palm

FIM