Vehicle monitoring using virtual antennas based on IoT and GNSS technologie

Orientadores: Henrique Candido de Oliveira, Diogenes Cortijo Costa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: As tecnologias GNSS (Global Navigation Satellite System) e GSM (Global System for Mobile Communications) estão mudando de forma inteligente várias áreas de pesquisa, uma delas é a área de logística e transporte. Os conceitos da Internet das Coisas (IoT) criaram o tema "smart transport", que é uma evolução das redes veiculares ad hoc (VANET) e está sendo chamada de a Internet dos Veículos (IoV). Essa evolução tecnológica vai de encontro a necessidade de modernização e adequação dos equipamentos que irão atuar nas atividades de prevenção, fiscalização e repreensão ao furto e roubo de veículos e cargas no Brasil. O Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) vem tentando desde 2006 a implantação de sistemas com esse propósito. Entretanto, em função de críticas que alegam invasão de privacidade o Sistema Integrado de Monitoramento e Registro Automático de Veículos (SIMRAV) foi suspenso. Já o Sistema Nacional de Identificação Automática de Veículos (SINIAV) que utiliza a radiofrequência (RFID) no monitoramento dos veículos foi mantido, mas até hoje não foi implantando em função dos prazos não serem suficientes. Este trabalho apresenta um novo método para o monitoramento de veículos em tempo real, por meio da virtualização das antenas de monitoramento. A diferença desse método em relação aos outros encontrados na literatura, como estado da arte, é a manutenção da privacidade dos veículos monitorados e a lógica de aquisição, armazenamento e envio dos dados que foi desenvolvida em um dispositivo de baixo custo, para evitar a ausência de dados posicionais nos locais onde a comunicação não alcança. Experimentos foram realizados para a avaliação do erro posicional e da velocidade média obtida com o dispositivo de baixo custo. Foram desenvolvidas três aplicações que validaram o método de virtualização utilizando a tecnologia IoT em estudos de caso que simularam o SINIAV; a fiscalização de velocidade média e a cobrança automática de pedágio por km percorrido. As aplicações foram hospedadas em plataforma web que foi desenvolvida com linguagem de programação e software livre. Os resultados, assim como comparações com métodos existentes, indicam que o método proposto apresenta contribuição ao estado da arte no monitoramento automático de veículos, visto que a virtualização dos locais de monitoramento, garantindo a privacidade nos mesmos moldes da tecnologia por RFID, assim como, permite a integração com outras tecnologias, alinhado com os desenvolvimentos futuros que caminham rumo à conectividade dos veículos. Além disso, a estratégia de armazenamento dos dados posicionais permite a ampliação da área de atuação desses sistemas, independe de investimentos na infraestrutura dos sistemas de comunicação. Outra contribuição relevante para área da segurança, obtida a partir dos experimentos de validação da velocidade média, foram as recomendações de ajuste das tolerâncias aplicadas, bem como, um novo modelo matemático que calcula a velocidade considerada em função do erro máximo admitido no registro da velocidade medida Abstract: Global Navigation Satellite System and GSM technologies are intelligently changing several areas of research one of which is the area of logistics and transportation. The Internet of Things (IoT) concepts created the "smart transport" theme, which is an evolution of the ad-hoc vehicular networks (VANET) and is being called the Internet of Vehicle (IoV). This technological evolution meets the need for modernization and adaptation of equipment that will act in the activities of prevention, inspection, and reprimand for stealing and theft of vehicles and cargo in Brazil. The National Traffic Council (CONTRAN) has been trying since 2006 to implement systems for this purpose. However, due to criticism alleging invasion of privacy, the Integrated Vehicle Monitoring and Registration System (SIMRAV) was suspended. Meanwhile, the National Automatic Vehicle Identification System (SINIAV) that uses radiofrequency (RFID) in-vehicle monitoring has been maintained, but it has not been implemented until today, apparently due to insufficient deadlines. This work presents a new method for monitoring vehicles in real-time, through the virtualization of monitoring antennas. The difference of this method concerning others found in literature reviews is the maintenance of privacy of monitored vehicles and the logic of acquisition storage and sending of data, developed in a low-cost device which avoids the absence of positional data in places where not reach communication. Experiments were carried out to evaluate the positional error and average speed obtained with low-cost devices. Three applications were developed that validated the virtualization method using IoT technology in case studies that simulated SINIAV-SIMRAV applications; the average speed inspection and the automatic toll collection per km traveled. The results, as well as comparisons with existing methods, indicate that the proposed method contributes to the state of art in automatic vehicle monitoring, since the virtualization of monitoring locations, guarantees privacy along the same lines as RFID technology, as well as, allows integration with other existing technologies, in line with future developments that are moving towards vehicle connectivity. In addition, the positional data storage strategy allows the expansion area of these systems operation, regardless of investments in the infrastructure of communication systems. Another relevant contribution to the safety area, obtained on average speed validation experiments, were recommendations for adjusting the applied tolerances, as well as a new mathematical model that calculates speed considered as a function of maximum error allowed in the speed measured Doutorado Transportes Doutor em Engenharia Civil