Localizador energeticamente eficiente para Android baseado em GPS, acelerômetro e bússola

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sábado, 22 d novembro d 2014
Por João Victor Henna Sallaberry, Coop13/14

Esse artigo pretende apresentar brevemente o projeto de formatura de graduação feito por mim, João Victor Henna Sallaberry e Thales Santos, que consiste em melhorar a eficiência energética do sistema de localização GPS do Android, usando o acelerômetro e a bússula para auxiliar no posicionamento espacial.

O objetivo deste trabalho é fornecer um localizador energeticamente eficiente para sistemas Android, através da utilização do acelerômetro e da bússola, já presente nos dispositivos, em modo alternado com o GPS.

Com a expressiva evolução do hardware (processamento e tela, principalmente) a bateria se tornou um gargalo nos smartphones modernos, pois raramente são suficientes para mais do que um dia de uso. Se o uso for intenso, este fator se torna crítico pois o aparelho pode não aguentar mais do que algumas horas de uso.

O uso de aplicativos que utilizam a localização de forma intensiva também tem tido visível crescimento nos últimos anos (ex. Google Maps, Waze, etc). Além disso, muitos aplicativos utilizam a localização do usuário de forma menos explícita (ex. Facebook, Foursquare, aplicativos de mensagens, etc). Estes aplicativos baseiam-se, principalmente, no uso do GPS. Assim, verifica-se a necessidade e a utilidade de um localizador energeticamente mais eficiente.

Além disso do alto consumo elétrico, o GPS possui outros problemas, entre eles:

  • demora para ser ativado, isto é, fazer a primeira localização dos satélites.
  • perde o sinal em túneis, clima ruim ou alta poluição eletromagnética.

FUNCIONAMENTO

 

arquitetura

Figura 1: arquitetura do aplicativo

Primeiros 30 segundos: Inicialmente, o Módulo central de controle mantém o GPS ligado para obter o fator de correção de escala. Neste ponto, qualquer outra aplicação que utilize o GPS recebe as coordenadas verdadeiras medidas pelo dispositivo GPS real do smartphone.

Após os ajustes iniciais: O GPS é desligado e o Location Provider ligado. Neste momento, todas as aplicações que fizerem requisição de posição no sistema Android receberão as coordenadas fornecidas pelo Location Provider, que foram calculadas através do Sistema Inercial de Navegação.

A cada 120s: o Location Provider é desligado e o GPS ligado. O Sistema Inercial de Navegação tem suas coordenadas corrigidas (pelo valores fornecidos pelo GPS). O GPS é então desligado e o Location Provider religado, repetindo este ciclo enquanto o App estiver funcionando.

 

exemplo de tracado

Figura 2: exemplo de traçado obtido

RESULTADOS OBTIDOS

É possível ver a evolução do erro na tabela 1. No intervalo definido (120s), o erro fica menor do que 30m.

evolução do erro

Tabela 1: evolução do erro

Através da tabela 2, que retrata trajetos realizados, de 1 hora, com o GPS ou com o Sistema Inercial de Navegação, é possível estimar a economia de bateria em 8%.

consumo de bateria

Tabela 2: consumo de bateria

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