Antenas Caseiras

O que é o sistema GPS ?

Já muita gente ouviu falar do sistema GPS e muitos já “brincam” com isto. Existem em aparelhos isolados ou até mesmo associados a um telemóvel. Mas existe uma grande quantidade de estudo e tecnologia desenvolvidas para se ter chegado ao que hoje é um sistema acessível a qualquer pessoa.
Em primeiro lugar GPS é um acrónimo. Em inglês Global Positioning System, em português Sistema de Posicionamento Global. Com o GPS é possível saber onde estamos no planeta.
Pode parecer uma coisa simples. No entanto tem as mais variadas aplicações. Desde navegação terrestre, marítima ou aérea, na prática de desportos em que é necessário a localização precisa, tanto para alcançar um ponto como para regressar a porto seguro, o GPS é neste momento utilizado por uma variedade de actividades que incluem a agricultura, cartografia e outros estudos precisos.
Nas mãos do homem comum o seu uso pode passar por, associado a um mapa, saber por onde ir para não perder tempo precioso dos seus momentos de lazer ou horas de trabalho. Ajuda a localizar a melhor rota para o sítio que pretende. Auxilia nos desportos ao ar livre para evitar situações em que se torna difícil regressar com os meios convencionais.
Agora um pouco da história deste sistema. Este projecto foi iniciado há cerca de 30 anos atrás, pelo governo dos Estados Unidos da América, mais precisamente pelo Departamento de Defesa. Nesta altura foram lançados para a órbita vários satélites com o objectivo de ultrapassar as limitações dos sistemas de localização utilizados até então. Estes sistemas eram terrestres que utilizavam as ondas de rádio para obter uma localização. Estes antigos sistemas de localização ainda são utilizados, mas recorre-se cada vez mais ao GPS.
O sistema foi sendo constantemente melhorado e actualmente conta com 24 satélites em órbita e 6 estações de controlo em terra.

Como  é que funciona o sistema GPS?

Este sistema é constituído por 3 componentes. A primeira consiste dos satélites em órbita. A segunda componente são as estações de controlo em terra. Por fim temos o utilizador.
Existem actualmente 24 satélites em órbita. O primeiro a ser colocado foi nos anos 70. A partir de então, e com o desenvolvimento da tecnologia, foram sendo criados satélites cada vez mais precisos e autónomos. Eles encontram-se em 4 órbitas diferentes. Isto possibilita que qualquer área terrestre seja abrangida ininterruptamente por pelo menos 4 satélites. Caso contrário não seria possível a trilateração e com isso uma localização precisa.
O componente de controlo localizado em terra é onde são controlados os satélites GPS. É feita uma verificação constante destes satélites, incluindo velocidade e trajectória. Também são enviados dados necessários para a funcionalidade máxima deste sistema.
Por fim temos o utilizador, ou seja, a pessoa que tem um equipamento de recepção e envio do sinal e onde é indicado onde é que ela está.

O que é o GPS diferencial?

O GPS Diferencial (ou DGPS) é um sistema que permite aumentar a precisão dos dados e assim diminuir a margem de erro. Aqui existe um posto fixo de localização conhecida. Este corrige os erros enviando um sinal aos receptores DGPS que está constantemente a corrigir os dados recebidos por este. Para tal é necessária uma antena DGPS associada ao receptor GPS.

Utilização do sistema GPS?

Como já foi dito antes o propósito inicial deste sistema era o uso exclusivamente militar. No entanto as utilizações deste sistema vão muito para além disso.
Quando falamos de uso civil, este pode ser utilizado por pessoas que apenas querem saber a sua localização. Pode ser desde a pessoa que se encontra na cidade e quer encontrar o melhor caminho para chegar a um determinado ponto, ou o turista em aventura por um país novo e que não quer caminhar completamente perdido até ter de bater à porta do primeiro casebre que encontra após uma longa caminhada.
Também para alguém que se dedica a desportos ao ar livre, como alpinismo, caminhadas, etc., o GPS é uma ajuda preciosa a determinar a localização e como chegar ao ponto que se pretende o mais rápido possível, assim como uma ajuda para regressar rapidamente ao ponto de partida. Claro que não nos podemos esquecer de navegação marítima e aérea onde este sistema é de grande utilidade.
Pode ser ainda utilizado em vários estudos, como na cartografia, agricultura, biologia, em que são registados dados relevantes com localizações específicas, como por exemplo para determinar a extensão de uma área florestal, no caso de uma doença delimitar os danos causados nas culturas, etc.

O que é a trilateração e como é utilizada no sistema GPS?

É através da trilateração que é possível calcular a posição em que a pessoa se encontra na Terra. De uma forma simplificada, a pessoa que possui o receptor GPS recebe um sinal de um satélite. Ela “sabe” que se dentro da esfera abrangida por esse sinal. Mas apenas com um sinal de satélite não é possível saber a posição exacta. Imagine que lhe dizem que está no raio de 100 quilómetros da sua cidade. Pode-se encontrar a norte ou a sul da mesma. Mas com 4 satélites é possível localizar o ponto de intersecção na Terra das 4 “esferas” relativas aos sinais enviados e assim ter com relativa precisão a localização. Se termos em conta que os satélites estão em constante movimento e podem alterar a sua velocidade no seu percurso, pode parecer complicado. Para isso existem os postos de controlo em terra que recolhem todos os dados relativos aos satélites em órbita, assim como fazem as correcções necessárias.
Um ponto importante é o tempo. O sinal leva um determinado período de tempo a chegar à Terra. Isto tem de ser incluído nos cálculos. Os próprios satélites têm um relógio extremamente preciso, que juntamente com o relógio incorporado no receptor GPS, permite que o cálculo seja exacto.

Factores que afectam a precisão da localização num GPS!

Um dos factores que afecta a precisão da localização é uma degradação do sinal, feita intencionalmente pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Recorde-se que inicialmente este sistema destinava-se apenas a uso militar. Só mais tarde é que foi permitido o seu uso a civis. Assim há uma degradação do sinal que faz com que exista uma margem de erro de cerca de cem metros. O satélite envia na verdade dois sinais. Um bastante preciso, que pode ser utilizado por militares ou entidades devidamente autorizadas. O outro sinal é recebido pelos aparelhos utilizados pelos civis e contem esta margem de erro. O objectivo é que este sistema não seja utilizado com fins não pacíficos.
As condições atmosféricas também podem afectar a propagação do sinal. Como o sinal leva mais tempo a chegar ao receptor, pode indicar que o satélite se encontra mais longe e com isso aumentar a margem de erro.
Não só as condições atmosféricas, mas também montanhas ou edifícios podem afectar a recepção do sinal. Por isso deve-se estar sempre em espaço aberto para receber o sinal nas melhores condições possíveis.
Mais um detalhe que pode afectar a precisão dos cálculos. A localização dos satélites. Se os quatro satélites se encontrarem na mesma área do céu, a informação vinda dos satélites virá mais ou menos da mesma área afectando por isso a precisão da localização. Caso a distância seja maior, o que se irá passar é que a área abrangida pelo sinal dos satélites será maior e por isso também a precisão, o que fará com que a margem de erro seja reduzida.