O uso do GPS na pescaria

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O Sistema GPS 
    Atualmente, qualquer pessoa consegue se localizar no planeta, com uma precisão que, até há pouco tempo, não era imaginada por navegantes e aventureiros. O sofisticado sistema que tornou esse sonho realidade é chamado “G.P.S.” – Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global)….

 Apesar de ter sido concebido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, no início da década de l960, sob o nome de “projeto NAVSTAR”, o sistema só foi declarado totalmente operacional em l995.
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    Para o seu funcionamento, 24 satélites orbitam a terra a 20.200 km, duas vezes por dia, emitindo simultaneamente sinais de rádio codificados. Testes realizados em 1972 mostraram que a pior precisão do sistema era de 15 metros e a melhor, 1 metro. Preocupados com o seu 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 contém: código 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 hora-padrão GPS é passada para o receptor do usuário.
    Os receptores GPS em qualquer parte do mundo mostram a mesma hora, minuto, segundo,… até mili-segundo. A hora-padrão é altamente precisa, porque cada satélite tem um relógio atômico. É a referência de tempo mais estável e exata jamais desenvolvida. Chama-se atômico por usar as oscilações de um átomo como “metrônomo”. 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 mantêm seus almanaques acurados. Os sinais gerados pelos satélites contêm um “código de identidade” (ou pseudo-randômico), dados efêmeros (de status) e dados do almanaque. O código de identidade (Pseudo-Random Code – PRN) identifica qual satélite está transmitindo. Usa-se como referência dos satélites seus PRN, de 1 a 32.
    O código pseudo-randômico permite que todos os satélites do sistema compartilhem a mesma freqüência sem interferências. É um sistema engenhoso que torna o GPS prático e relativamente barato de se usar. Ao contrário dos satélites de TV, que estão em órbitas geo-síncronas (estacionários no céu) e transmitem poderosos sinais para refletores parabólicos em terra, o satélite GPS envia sinais com poucas informações e de baixa potência para antenas do tamanho do dedo polegar. De fato, os sinais GPS são tão fracos que não são maiores que o ruído de fundo (de rádio) inerente a Terra.
    Os dados efêmeros (de status) são constantemente transmitidos e contêm informações de status do satélite (operacional ou não), hora, dia, mês e ano. 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 – bi-dimensional. (Deve-se entrar com o valor aproximado da altitude para melhorar a precisão). Com a recepção de quatro ou mais satélites, um receptor pode determinar uma posição 3D, isto é, Lat/Long/Altitude.Pelo processamento contínuo de sua posição, um receptor pode também determinar velocidade e direção do deslocamento.
    Basicamente, no tocante à pesca, o GPS serve para localizar pesqueiros, pontos de pesca, rotas e, claro, para o seu fim principal: localização pura e simples.

 Fatores que afetam a precisão do sistema    
     O sistema GPS foi originalmente projetado para uso militar, mas, em l980, uma decisão do então presidente Ronald Reagan liberou-o para o uso geral. Na época, o Departamento de Defesa americano implantou um erro artificial no sistema chamado “Disponibilidade Seletiva”, para resguardar a segurança interna do país. Este erro, no entanto, foi cancelado por um decreto do Presidente Clinton, em maio de 2000, pois o contínuo desenvolvimento tecnológico permitiu ao Departamento de Defesa obstruir a precisão do sistema onde e quando os interesses americanos exigissem. Com o decreto, o erro médio de 100 metros na localização do receptor ficou dez vezes menor.
    Um 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 quatro 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 provêm da mesma direção geral. Isto significa que a triangulação é pobre e a área comum da intersecção 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 quatro satélites, se espalhados em todas as direções, a precisão melhora drasticamente.
    Suponhamos que os quatro satélites estejam separados em intervalos de 90º a norte, sul, leste e oeste. A geometria é ótima, pois as medidas provêm de várias direções. A área comum de intersecção é muito menor e a precisão muito maior. A geometria dos satélites torna-se importante quando se usa o receptor GPS próximo de edifícios ou em áreas montanhosas ou vales. Quando 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.
    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.

Rastreamento dos satélites
    Um receptor rastreia um satélite pela recepção de seu sinal. Sinais de apenas quatro satélites são necessários para obtenção de uma posição fixa tridimensional, mas é desejável um receptor que rastreie mais de quatro satélites simultaneamente. Como o usuário se desloca, o sinal de algum satélite pode ser bloqueado repentinamente por algum obstáculo, restando satélites suficientes para orientá-lo. A maioria dos receptores rastreia de 8 a 12 satélites ao mesmo tempo. Um receptor não é melhor que outro por rastrear mais satélites. Rastrear satélites significa conhecer suas posições. Não significa que o sinal daquele satélite está sendo usado no cálculo da posição. Muitos receptores calculam a posição com quatro satélites e usam os sinais do quinto para verificar se o cálculo está correto.

Canais
    Os receptores não funcionam acima de determinada velocidade de deslocamento. O número de canais determina qual a velocidade máxima de uso. Mais canais não significa necessariamente maior velocidade. O número de canais não é fator importante na escolha do receptor, e sim, sua velocidade de operação. Depois que os sinais são captados pela antena, são direcionados para um circuito eletrônico chamado canal, que reconhece os sinais de diferentes satélites. Um receptor com um canal lê o sinal de cada satélite sucessivamente, até receber os sinais de todos os satélites rastreados. A técnica é chamada “time multiplexing”. Ela leva menos de um segundo para processar os dados e calcular a posição. Um receptor com mais de um canal é mais rápido, pois os dados são processados simultaneamente.

Entrada de dados
    Os receptores GPS são projetados para serem compactos, não possuindo teclado alfa-numérico. Todos os dados são digitados; uma letra ou número ou símbolo por vez. Se o receptor não permitir rápida mudança de caracteres, NÃO COMPRE. Caso deseje usar o receptor associado a outro equipamento, opte por um com essa capacidade. Embora a maioria dos receptores possa enviar dados para equipamentos periféricos, nem todos podem recebê-los.
 
 Aplicações de entrada e saída de dados    
     Alguns equipamentos apenas recebem informações de um receptor GPS.
    Os dados são continuamente enviados para o equipamento acoplado ao receptor, que os utiliza para outras finalidades, tais como:
  – Mapa dinâmico: o receptor envia a posição para um computador portátil que a visualiza através de um ícone sobre um mapa da região.
  – Piloto automático: o receptor alimenta continuamente um piloto automático com dados atualizados, que os utiliza para ajustar a direção e permanecer no curso.
  – Registro automático de dados: transferência dos dados obtidos durante o deslocamento para a memória do equipamento acoplado ao receptor.

    O receptor pode também receber dados do computador. Os usos comuns são:
  – Transferência de pontos, trilhas ou rotas plotados no computador para o receptor.
  – Transferência dos dados armazenados no receptor para o computador, liberando a memória do receptor.
  – Transferência das coordenadas de um ponto selecionadas em um mapa na tela de um computador para o receptor.
  – Plotar pontos no receptor pode ser cansativo devido à ausência de teclado alfa-numérico. Um editor permite a entrada de dados rápida e facilmente. Os dados são digitados no teclado do computador e transferidos depois para o receptor. Outra maneira de plotar os pontos no computador é usar um mapa da área na tela e selecionar os pontos a serem plotados com um mouse. O computador transfere automaticamente as coordenadas dos pontos para o receptor.

Sobre mapas e cartas
    O conceito de Cartografia tem suas origens na inquietação do ser humano em conhecer o mundo que habita. O vocábulo introduzido em 1839 continha na sua concepção inicial a idéia do traçado de mapas, a despeito de seu significado etmológico – descrição de cartas. Com o passar do tempo, Cartografia passou a significar a ciência, a técnica e a arte de representar a superfície terrestre. A utilização da carta topográfica associada ao GPS é uma poderosa ferramenta de localização e navegação.

 Receptores GPS     
     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 receberem e decodificarem 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 possibilitam a interação entre receptor e usuário.
Principais características de um receptor
  – Permitem armazenar pontos em sua memória, através de coordenadas lidas em uma carta, 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, possibilitam 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 se deve manter para chegar ao próximo ponto da rota e muito mais. 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 se 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.
  – 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.

Site da Garmin, principal fabricante de GPS
http://www.garmin.com/

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