O termo GPS quer dizer Global Positioning System. Trata-se de um instrumento de navegação por satélite, criado para fins militares. O GPS é um aparelho que recebe os sinais enviados por satélite e, a partir do tempo que demora para a chegada desses sinais, determina onde a pessoa ou aquele lugar que ela busca está.
A tecnologia é recente: a primeira vez que o GPS foi usado efetivamente foi na Guerra do Golfo, em 90 e 91. Alguns anos depois, o aparelho foi liberado para o uso de civis e passou a ser comercializado. O aparelho é simples se comparado ao que se usa em aviões e navios. O GPS dos transportes é mais preciso e pode custar 50 mil dólares.
Mas o governo norte-americano diminuiu defasagem do GPS comum, acabando com um “erro” proposital que causava certa imprecisão ao aparelho. Criada por uma questão de segurança, essa defasagem era chamada de “Selected Availability” (SA) – para os GPS civis, os satélites mandavam um sinal menos apurado, evitando, por exemplo, precisão em ataques terroristas. Os GPS de aviões e navios possuem um decodificador para esse sinal, que minimizava o erro. Uma vez que o SA foi extinto, a precisão em qualquer aparelho a partir de agora é 10 vezes maior.
À pedidos – Na prática, a mudança é grande, mas principalmente para os ‘mortais’ já que os cientistas ao longo dos anos foram criando um ‘jeitinho’ para driblar o erro e chegar a localizações mais precisas. Isso fez o Pentágono constatar que o SA não estava mais adiantando. Em 96, o presidente Bill Clinton já pedia um sistema mais moderno e útil aos civis.
Com o GPS mais preciso, a expectativa é de que o mercado, que já movimenta cerca de US$ 8 bilhões, dobre em três anos. Há 18 satélites de GPS sendo construídos ou aguardando lançamento; os EUA vão implantar mais duas frequências para civis até 2005. Calcula-se que hoje um milhão de pessoas em todo mundo use o GPS, não só profissionalmente mas para viagens e aventuras. No rali Paris-Dakar, o aparelho é obrigatório.
Mais preciso, mais popular… o futuro é otimista para a indústria do GPS, ao lado do crescimento das atividades outdoor. Mas quando ele é necessário numa aventura? A primeira necessidade é quando há grandes deslocamentos. Trocando em miúdos, se alguém se perde, facilmente pode voltar ao seu carro ou abrigo usando um GPS. Ou nem chega a se perder.Orientação, trekking, off road, náutica, balonismo… são muitas as modalidades beneficiadas pelo sistema.
O aparelho, porém, não descarta o uso de mapas. Se o GPS nunca passou por determinado lugar, ele não tem aqueles dados e indica uma localização próxima à real. No mapa, pelo menos o relevo está correto.
Como escolher o seu
Primeiro é preciso escolher o programa mais amigável, que lhe permita uma leitura simples e imediata da localização, sem precisar de muitos cálculos.
Também é importante comparar peso, duração da bateria, verificar se o GPS é preenchido com nitrogênio, o que o faz à prova d’água.
Precisa fazer curso?
Um GPS pode ser uma “arma” nas mãos de quem não souber usá-lo. Se aperta o botão errado, pode-se estar voltando pensando que seguiu em frente, o que extremamente perigoso no mar, por exemplo, onde não há referências físicas.
É preciso saber interpretar os números, entender cada função. A melhor opção – e a mais rápida – é fazer um curso. Ou então, vá se acostumando utilizar o aparelho em situações que não apresentem perigo, como num sítio ou rodando com o carro pelo bairro.
Você já deve ter ouvido falar na utilização dele em provas de aventura. No meio do deserto, do sertão brasileiro ou da Mata Atlântica, ele é fundamental para que os aventureiros possam se localizar e, em caso de emergência, tenham como dar as coordenadas corretas para um possível resgate. O sofisticado sistema utilizado para este processo é o chamado “G.P.S.” – Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global) – e foi concebido pelo Departamento de Defesa dos EUA no início da década de l960, sob o nome de ‘projeto NAVSTAR’.
O sistema foi declarado totalmente operacional apenas em l995. Seu desenvolvimento custou 10 bilhões de dólares e consiste em 28 satélites em órbita ao redor da terra, duas vezes por dia, a uma distância de 20.000km, que emitem simultaneamente sinais de rádio codificados.
Testes realizados em 1972 mostraram que a pior precisão do sistema era de 15 metros, a melhor, 1 metro. Preocupados com o uso inadequado , os militares americanos implantaram duas opções de precisão: para usuários autorizados (eles mesmos) e usuários não-autorizados (civis). Os receptores GPS de uso militar têm precisão de 1 metro e os de uso civil, de 15 a 100 metros.
Cada satélite emite um sinal que contem: códigos de precisão (P); código geral (CA) e informação de status. Como outros sistemas de rádio-navegação, todos os satélites enviam seus sinais de rádio exatamente ao mesmo tempo, permitindo ao receptor avaliar o lapso entre emissão/recepção. A potência de transmissão é de apenas 50 Watts.
A hora-padrão GPS é passada para o receptor do usuário. Receptores GPS em qualquer parte do mundo mostrarão a mesma hora, minuto, segundo,… até mili-segundo. A hora-padrão é altamente precisa, porque cada satélite tem um relógio atômico, com precisão de nano-segundo – mais preciso que a própria rotação da Terra. O receptor tem que reconhecer as localizações dos satélites.
Uma lista de posições, conhecida como almanaque, é transmitida de cada satélite para os receptores. Controles em terra rastreiam os satélites e mantém seus almanaques acurados. Cada satélite tem códigos P e CA únicos, e o receptor pode distingui-los. Os códigos P são mais complexos que os CA e somente usuários militares podem reconhecê-los, pois seus receptores têm o valor para comparação na memória. Receptores civis medem os lapsos de tempo entre a recepção dos sinais codificados em CA.
O conceito da rádio-navegação depende inteiramente da transmissão simultânea de rádio-sinais. O controle de terra interfere fazendo com que alguns satélites enviem seus sinais CA ligeiramente antes ou depois dos outros. A interferência deliberada introduzida pelo Departamento de Defesa dos EUA é a fonte da Disponibilidade Seletiva -Selective Availability (AS).
Precisão militar – Os civis desconhecem o valor do erro, que é alterado aleatoriamente e está entre 15 e 100 metros. A partir de 1 de maio de 2000 a S.A. foi desativada, passando os GPS a operarem com erro de 5 a 15m. Os receptores militares não são afetados. Existe outra fonte de erro que afeta os receptores civis: a interferência ionosférica.
Quando um sinal de rádio percorre os elétrons livres na ionosfera, sofre um certo atraso. Sinais de freqüência diferentes sofrem atrasos diferentes. Para detectar esse atraso, os satélites do sistema enviam o código P em duas ondas de rádio de diferentes frequências, chamadas L1 e L2. Receptores caros rastreiam ambas as frequências e medem a diferença entre a recepção dos sinais L1 e L2, calculam o atraso devido aos elétrons livres e fazem correções para o efeito da ionosfera.
Receptores civis não podem corrigir a interferência ionosférica porque os códigos CA são gerados apenas na freqüência L1 ( l575,42 MHz ). Existem receptores específicos conhecidos como não-codificados, que são super acurados. Como desconhecem os valores do código P, obtêm sua precisão usando técnicas especiais de processamento. Eles recebem e processam o código P por um número de dias e podem obter uma posição fixa com precisão de 10 mm. É ótimo para levantamento topográfico.
Os sinais gerados pelos satélites contém um “código de identidade”, dados efêmeros (de status) e dados do almanaque. O código de identidade (Pseudo-Random Code – PRN ) identifica qual satélite está transmitindo. Referimo-nos aos satélites pelos seus PRN, de 1 a 32, e este é o número mostrado no receptor para indicar qual(is) satélite(s) estamos recebendo. Os dados efêmeros (de status) são constantemente transmitidos e contém informações de status do satélite (operacional ou não), hora, dia, mês e ano.
Satélite é que dá sinal ao GPS Foto: Pixabay
Os dados de almanaque dizem ao receptor onde procurar cada satélite a qualquer momento do dia. Com um mínimo de três satélites, o receptor pode determinar uma posição Lat/Long – que é chamada posição fixa 2D. (Deve-se entrar com o valor aproximado da altitude para melhorar a precisão). Com quatro ou mais satélites, um receptor pode determinar uma posição 3D, que inclui Lat/Long/Altitude. Pelo processamento contínuo de sua posição, um receptor pode também determinar velocidade e direção do deslocamento.
Apesar de toda a tecnologia empregada, há alguns fatores que afetam a precisão do sistema. A primeira e maior fonte de erro é a Disponibilidade Seletiva (Selective Availability – S.A.). É uma degradação intencional imposta pelo Departamento de Defesa dos EUA. O erro máximo imposto é de 100 metros, mas em geral introduz-se um erro de 30 m.
O Sistema foi originalmente projetado para uso militar, mas em l980, por decisão do então presidente Ronald Reagan, liberou-se o Sistema para o uso geral, reservando aos militares a melhor precisão. Desde então, satélites sujeitos à degradação SA têm sido regularmente lançados.
Hoje, todos os satélites permitem degradação SA. A razão principal é evitar que organizações terroristas ou forças inimigas se utilizem da precisão do sistema.
A posição dos satélites
Outro fator que afeta a precisão é a ‘Geometria dos Satélites’- localização dos satélites em relação uns aos outros sob a perspectiva do receptor GPS. Se um receptor GPS estiver localizado sob 4 satélites e todos estiverem na mesma região do céu, sua geometria é pobre. Na verdade, o receptor pode não ser capaz de se localizar, pois todas as medidas de distância provém da mesma direção geral.
Isto significa que a triangulação é pobre e a área comum da interseção das medidas é muito grande (isto é, a área onde o receptor busca sua posição cobre um grande espaço). Dessa forma, mesmo que o receptor mostre uma posição, a precisão não é boa. Com os mesmos 4 satélites, se espalhados em todas as direções, a precisão melhora drasticamente.
Suponhamos os 4 satélites separados em intervalos de 90º a norte, sul, leste e oeste. A geometria é ótima, pois as medidas provém de várias direções. A área comum de interseção é muito menor e a precisão muito maior. A geometria dos satélites torna-se importante quando se usa o receptor GPS próximo a edifícios ou em áreas montanhosas ou vales.
Quando os sinais de algum satélite é bloqueado, a posição relativa dos demais determinará a precisão, ou mesmo se a posição pode ser obtida. Um receptor de qualidade indica não apenas os satélites disponíveis, mas também onde estão no céu (azimute e elevação), permitindo ao operador saber se o sinal de um determinado satélite está sendo obstruído. Outra fonte de erro é a interferência resultante da reflexão do sinal em algum objeto, a mesma que causa a imagem ‘fantasma’ na televisão. Como o sinal leva mais tempo para alcançar o receptor, este ‘entende’ que o satélite está mais longe que na realidade.
O erro causado é de aproximadamente dois metros. Outras fontes de erro: atraso na propagação dos sinais devido aos efeitos atmosféricos e alterações do relógio interno. Em ambos os casos, o receptor GPS é projetado para compensar os efeitos.
Existem receptores de diversos fabricantes disponíveis no mercado, desde os portáteis – pouco maiores que um maço de cigarros – que custam pouco mais de 100 dólares, até os sofisticados computadores de bordo de aviões e navios, passando pelos que equipam muitos carros modernos.
Além de receber e decodificar os sinais dos satélites, os receptores são verdadeiros computadores que permitem várias opções de: referências; sistemas de medidas; sistemas de coordenadas; armazenagem de dados; troca de dados com outro receptor ou com um computador; etc. Alguns modelos têm mapas muitos detalhados em suas memórias. Uma pequena tela de cristal líquido e algumas teclas permitem a interação receptor/usuário.
Características importantes
Os receptores de GPS permitem armazenar pontos em sua memória, através de coordenadas lidas em um mapa; obtidas pela leitura direta de sua posição ou através de reportagens ou livros especializados que as publiquem.
Os pontos plotados na memória podem ser combinados formando rotas que, quando ativadas, permitem que o receptor analise os dados e informe, por exemplo: tempo, horário provável de chegada e distância até o próximo ponto; tempo, horário provável de chegada e distância até o destino; horário de nascer e do por do Sol; rumo que você deve manter para chegar ao próximo ponto de sua rota, etc.
A função ROTA é importante porque permite que o receptor guie o usuário do primeiro ponto ao próximo e assim sucessivamente até o destino. Quando você atinge um ponto, o receptor busca o próximo – sem a interferência do operador – automaticamente. A função GO TO é similar, sendo o ponto selecionado o próprio destino.
Versão mais moderna do GPS Foto: Pixabay
Grava na memória seu deslocamento, permitindo retraçar seu caminho de volta ao ponto de partida. Pode-se avaliar sua utilidade em barcos, caminhadas e uso fora-de-estrada. Os receptores instalados nos carros dos países onde existem mapas digitalizados – computadores de bordo – trazem em sua memória mapas detalhados de cidades e endereços úteis como restaurantes, shoppings, hotéis, etc. Um menu permite ao motorista ativar automaticamente uma rota até o ponto desejado, seja outra cidade, outro bairro ou um endereço específico. (No Brasil, provavelmente a General Motors sairá na frente na oferta desse opcional, no carro a ser produzido em sua unidade do Rio Grande do Sul. A filial da Mannesmann VDO AG., fabricante alemã desse equipamento, está sondando empresas especializadas para fazerem o mapeamento digitalizado das cidades brasileiras com mais de 100.000 habitantes.
Antes de comprar o seu receptor GPS, é importante saber para que ele será utilizado. Os modelos existentes no mercado atendem a fins específicos e conhecê-los é a melhor maneira de fazer uma escolha correta. Seja para fazer um trekking ou encarar uma trilha, saba quais são os receptores mais indicados para você.
Um desses modelos é o GBR. Sistema rádio receptor de sinal DGPS (GPS Diferencial) , possibilita uma boa precisão (de 01 a 05 m). Porém, o fato de, no Brasil, só funcionar no litoral, acaba sendo um limitador.
Um tipo de receptor indicado para ser utilizado em locais e obstruções geográficas ou mata densa é o modelo GPS 12. Portátil, conta com recuperação de posições rápidas e precisas em comparação a outros receptores (GPS) ou quando você precisa se mover rapidamente (alta velocidade). Por esses motivos, caracteriza-se como um bom receptor na prática de esportes de aventura.
É importante verificar a função específica de alguns desses aparelhos. O GPS 48, por exemplo, também é portátil mas é indicado para uso náutico.
O mundo na palma da mão
O desenvolvimento da tecnologia levou à criação de receptores GPS pequenos a amigáveis. Exemplo disso é o modelo E-Trex. Com botões laterais, ele facilita a operação e seu software amigável e didático é indicado para quem está começando a utilizar o GPS.
Para fins automotivos, o modelo mais sofisticado é o GPS Street Pilot Map. O aparelho opera com tela colorida, combinando tecnologia de localização via satélite com mapas eletrônicos detalhados. Um pouco mais barato, O GPS Street Pilot conta com as mesmas vantagens, mas sua tela não é colorida.
Para enfrentar as trilhas de off-road, o modelo mais moderno é o GPS 162 racing. Projetado para uso em condições extremas em carros, motos, gaiolas, caminhões, quadriciclos, etc., Desenvolvemos um suporte envolvente em Alumínio Naval com 3 mm. de espessura com um sistema de fixação resistente (4 mm).
O sistema de fixação é giratório, permitindo a instalação do equipamento em painéis horizontais, verticais ou teto. O suporte conta com um colchão de espuma especial com 5mm., funcionando como isolante térmico e anti-vibratório. A melhor pedida para quem gosta dos solavancos e aventuras do off road.
Faça um curso
Para utilizar da melhor maneira todos os recursos do receptor GPS que você escolher, a melhor opção é realizar um curso. A mais reconhecida loja de receptores do país, a Maré Náuticas Outdoor , realiza alguns desses cursos e pode indicar quem possa ajudar você em várias partes do país. O site da Maré Náuticas é www.marenauticas.com.br
Este texto foi escrito por: Marcelo Krings