In Intelligent Transportation Systems (ITS), the Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs) paradigm based on the WAVE IEEE 802.11p standard is the main alternative for inter-vehicle communications. Recently, many protocols, applications, and services have been developed with a wide range of objectives, ranging from comfort to security. Most of these services rely on location systems and require different levels of accuracy for their full operation. The Global Positioning System (GPS) is an off-the-shelf solution for localization in VANETs and ITS. However, GPS systems present problems regarding inaccuracy and unavailability in dense urban areas, multilevel roads, and tunnels, posing a challenge for protocols, applications, and services that rely on localization. With this motivation, we carried out a characterization of the problems of inaccuracy and unavailability of GPS systems from real datasets, and regions around tunnels were selected. Since the nodes of the vehicular network are endowed with wireless communication, processing and storage capabilities, an integrated Dead Reckoning aided Geometric Dilution of Precision (GDOP)-based Cooperative Positioning solution was developed and evaluated. Leveraging the potential of vehicular sensors, such as odometers, gyroscopes, and digital compasses, vehicles share their positions and kinematics information using vehicular communication to improve their location estimations. With the assistance of a digital map, vehicles adjust the final estimated position using the road geometry. The situations of GPS unavailability characterized in the datasets were reproduced in a simulation environment to validate the proposed localization solution. The simulation results show average gains in Root Mean Square Error (RMSE) between 97% to 98% in comparison with the stand-alone GPS solution, and 83.00% to 88.00% against the GPS and Dead Reckoning (DR) only solution. The average absolute RMSE was reduced to the range of 3 to 5 m by vehicle. In addition, the proposed solution was shown to support 100% of the GPS unavailability zones on the evaluated scenarios.

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Em Sistemas de Transporte Inteligentes (ITS) e Redes Veiculares (VANETs), uma miríade de aplicações foi desenvolvida nosúltimos anos com diferentes exigências de acurácia de localização. A grande maioria dessas aplicações utiliza o Sistema de Posicionamento Global (GPS) para obter a localização atual do dispositivo. Entretanto, na ausência de linha de visada para satélites, situação típica em locais como túneis, rodovias multinível e áreas urbanas densas, o sinal GPS fica exposto ao efeito de multi-caminhos, causando severa perda de informação de localização no receptor. Neste trabalho, caracterizamos o problema da indisponibilidade do sistema GPS em áreas urbanas a partir de conjuntos de dados reais de deslocamentos de ônibus e táxis. Para tal problema, propomos CP – uma solução integrada de posicionamento cooperativo baseada em três mecanismos: navegação estimada por sensores Dead Reckoning; disseminação de localização em rede veicular e seleção de nós por geometria de diluição de precisão; e ajuste de mapa. Resultados de simulações mostram que a solução proposta possibilita desempenho superior ao GPS e ao GPS integrado ao Dead Reckoning.

Agradeço primeiramente a Deus, por ter me iluminado e guiado até aqui.Agradeço a minha família, aos meus pais Sr. Paulo Libório do Nascimento (in memoriam) e Sr a Ivany Barbosa Lima por todo apoio e dedicação dispensados a mim em toda trajetória acadêmica, sem vocês jamais teria chegado até aqui.Agradeço a minha namorada Raiana Coelho, por todo amor, apoio e dedicação. Ela sempre está disposta a me ouvir e motivar nos momentos difíceis e de recompensa e alegria. Obrigado por dividir a sua vida comigo e fazer parte da minha.Agradeço ao Prof. Dr. Leandro Villas pela oportunidade de trabalhar em seu grupo de pesquisa. Obrigado pela paciência, apoio e dedicação nestes dois anos de trabalho. Agradeço também ao Prof. Dr. Daniel Guidoni pela paciência e orientação.Agradeço ao Prof. Richard Pazzi pela oportunidade de colaboração científica no Canadá. Experiência muito enriquecedora, que teve forte impacto na minha vida profissional e pessoal.Agradeço aos meu amigos, que sempre torcem muito pelo meu sucesso. Sem vocês os momentos de descanso entre uma atividade e outra não seriam os mesmos.Agradeço aos amigos do Laboratório de Redes de Computadores -LRC, pela amizade, atenção e colaboração. Eles são responsáveis pelos momentos de descontração entre códigos, experimentos, papers e deadlines.Também gostaria de agradecer a todos os autores dos trabalhos citados nesta dissertação. Sem a colaboração científica de cada um deles, este trabalho não seria possível.Agradeço à UNICAMP por ter me acolhido como aluno de mestrado e ter proporcionado um ensino de qualidade e excelência.Agradeço aos funcionários e professores do Instituto de Computação que sempre estiveram dispostos a me ajudar em diversas atividades e a resolver diversos problemas e desafios.Por fim agradeço as instituições brasileiras de fomento, FAPESP, CNPq e ao governo canadense pelo programa ELAP. ResumoDevido aos diversos problemas nos sistemas de tráfego ocasionados pela evolução dos grandes centros urbanos, existe o campo de estudo dos Sistemas de Transportes Inteligentes (Intelligent Transportation Systems, ITS), que visa prover metodologias de comunicação, processamento e armazenamento de dados voltados para o segmento de transportes e comutação de pessoas nas cidades. Neste contexto, o advento das tecnologias de comunicação sem fio, sobretudo das tecnologias de comunicação sem fio dedicadas e de curto alcance, culminaram no surgimento do padrão de comunicação sem fio IEEE 802.11p para as Redes Ad Hoc Veiculares (Vehicular Ad Hoc Netowrks, VANETs). Nos últimos anos, uma miríade de protocolos, aplicações e serviços vêm sendo desenvolvidos com os mais diversos objetivos, variando desde conforto a segurança. Muitos destes serviços confiam em algum sistema de localização, e necessitam de diferentes níveis de acurácia para seu pleno funcionamento. A solução imediata para localização em VANETS e ITS são os Sistemas de Navegação Global via Satélite (Global Navigation Satellite System, GNSS). No entanto, os sistemas GNSS sofrem problemas de inacurácia e indisponibilid...