significa que se a primeira amostra tiver um sinal de GPS fraco, o resultado será impreciso e irá "contaminar"o resto do método fazendo com que a determinação da altitude seja imprecisa, o que torna isto numa desvantagem. Ainda como contra, há o facto de sem ligação à Internet não é possível de utilizar o método a não ser que haja um carregamento prévio da tabela da Google
Elevation API, e o principal contra é que neste método não existe fusão de informação sensorial
para determinar a altitude, visto que nunca se usa a altitude do GPS para determinar a altitude, mas sim a latitude e longitude do mesmo para aceder a uma API externa.
4.8
Variantes das metodologias
4.8.1 Interpolação linear da pressão e temperatura
Como já foi mencionado, são utilizados ficheiros GRIB fornecidos pelo NOAA, para obter as previsões da pressão e temperatura ao nível médio do mar, estes ficheiros fornecem essa informação de forma matricial onde as linhas representam latitude a e as colunas a longitude. Deste modo, com as coordenadas geográficas do GPS é possível aceder aos ficheiros GRIB e obter a pressão e temperatura ao nível do mar o mais próximo da localização em que o dispositivo se encontra. Como é óbvio, esses valores não são previstos para todos os pontos do planeta, por isso busca-se o ponto mais próximo da localização reportada.
Além disso, essas previsões meteorológicas da pressão e temperatura ao nível médio do mar não são reportadas continuamente a nível temporal, essas previsões são feitas com intervalos de hora em hora. Por isso utilizar esses parâmetros iniciais para o cálculo barométrico pode levar a erros nesse mesmo cálculo, visto que são previsões e só por si pode acarretar erros e porque as condições podem variar bastante e com o usar dos valores iniciais não se acompanham essas mudanças meteorológicas. A tabela 4.1 mostra um exemplar de dados recolhidos de ficheiros GRIB, na tabela está representada a pressão em hectopascal e a temperatura em Kelvin, ambos referentes ao nível médio do mar.
Tabela 4.1: Exemplo de dados recolhidos dos ficheiros GRIB
10:00 11:00
Pressão (hPa) 998.27 1001.03
Temperatura (K) 287.43 286.17
Portanto, o que se pretende realizar é uma interpolação linear assente nos valores reportados pelos ficheiros GRIB, a interpolação será realizada tanto para a pressão como a temperatura, e
34 Capítulo 4. Metodologias para a determinação da Altitude
em teoria, pode permitir valores mais próximos do valor real desses parâmetros para o cálculo da altitude barométrica e é este o objetivo de implementar a interpolação linear. Porém, tanto a pressão como a temperatura não variam linearmente, na figura4.5 é mostrado um caso em que a interpolação linear até obtém resultados mais distantes do valor real da pressão, mas é um risco que se corre na tentativa de melhorar a determinação da altitude por parte do barómetro, que depois também será utilizada nos métodos já explicados.
Figura 4.5: Interpolação Linear
A figura4.5 mostra uma reta a preto, que representa a interpolação linear realizada à pressão ao nível médio do mar, com base nos dados dos ficheiros GRIB, também está representando a azul a pressão real. Em geral, pensa-se que a interpolação linear pode trazer valores mais próximos do real, em vez de usar só o valor inicial - tanto para a pressão como para a temperatura -, isto iria melhorar o resultado do cálculo da altitude barométrica. Contudo, podem acontecer casos como o que está representado na figura, onde na maioria dos tempo a interpolação está mais próxima do valor real da pressão que o valor inicial da pressão. Mas por exemplo, no instante 10:30, seria melhor utilizar a pressão inicial que a pressão interpolada, porém não se sabe esse valor real e é um risco que se corre.
Assim sendo, será aplicado aos métodos descritos anteriormente nesta secção esta variante, de interpolar a pressão e a temperatura para o cálculo barométrico. Posteriormente os resultados com esta variante serão comparados com os resultados de quando a altitude barométrica só é calculada com os valores incidais de pressão e temperatura. Resultando assim na seguinte equação barométrica (24), onde PGri e TGri representam, respetivamente, a pressão e a temperatura interpolada, ambos no instante i.
4.8. Variantes das metodologias 35
4.8.2 Aplicação de uma janela temporal deslizante
Antes da explicação do que consiste esta variante em concreto, é de referir que a aplicação de uma janela temporal deslizante não foi aplicado a todos os métodos expostos, foi apenas aplicado aos métodos 4.3"Regressão linear simples aplicado ao ponto de referência", 4.5"Kalman Filter aplicado ao ponto de referência" e 4.6"Ponto de referência através da média".
Esta variante, consiste em usar apenas parte das amostras, as últimas, em substituição de usar as amostras na sua totalidade. O motivo para usar esta variante é na tentativa de evitar usar dados que possam estar desajustados do valor real e errados - quer sejam dados do GPS, do barómetro ou mesmo das previsões dos ficheiros GRIB -, evitando que esses dados contaminados influenciem negativamente resultados futuros. Deste modo os dados errados só influenciam os resultados enquanto estiverem incluídos na janela temporal, quando esta os ultrapassar não influenciam mais a determinação da altitude.
Assim sendo a janela é temporal e deslizante, supondo um tamanho de janela é de 20 minutos, ou seja, uma janela temporal de 1200 segundos (todos os dados são reportados de segundo a segundo), enquanto a recolha de dados não chega à 1200a amostra são usadas todas as amostras recolhidas, a quando da recolha da 1201a para determinar a altitude no instante 1022 só são utilizadas as amostras entre a 1a e a 1201a. O mesmo acontece quando se recolhe a 1022aamostra, só se usam as amostras entre a 2a e a 1022a para determinar a altitude no instante 1023 e assim sucessivamente. Nos métodos que utilizam o ponto de referência, este passa a ser o primeiro ponto da janela temporal deslizante.
A janela temporal deslizante é aplicada a todo tipo de dados, sejam eles os do GPS, do barómetro ou dos ficheiros GRIB, quando a janela temporal passa pelos dados estes não voltam a ser utilizados nem a influenciar a determinação da altitude. De modo a compreender melhor este processo, observe-se a figura 4.6 onde o quadrado a tracejado representa a janela temporal deslizante e dentro desta estão os dados que são utilizados para o cálculo da altitude. Como a figura é meramente explicativa, foi usada uma janela de apenas 6 amostras.
36 Capítulo 4. Metodologias para a determinação da Altitude