GPS III

CARACTERISTICAS DO SISTEMA GPS

A tecnologia actual permite que qualquer pessoa se possa posicionar no planeta com uma precisão nunca imaginada por navegantes e aventureiros até há bem pouco tempo.

O sofisticado sistema que tornou realidade esse sonho foi o "G.P.S." - Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global). Este sistema foi concebido pelo Departamento de Defesa dos EUA no início da década de l960, sob o nome de projecto ‘NAVSTAR'. O sistema foi declarado totalmente operacional apenas em 1995. O seu desenvolvimento custou sensivelmente 10 biliões de dólares. Consiste num conjunto de 24 satélites que orbitam a terra duas vezes por dia a 20.200 km e emitem simultaneamente sinais de rádio codificados. Como todos os outros sistemas de navegação‑rádio, os satélites GPS enviam os seus sinais de rádio exactamente ao mesmo tempo, permitindo ao receptor avaliar o intervalo de tempo entre emissão/recepção. A potência de transmissão é de apenas 50 Watts.

A hora-padrão GPS é transmitida ao receptor do utilizador. Receptores GPS posicionados em diferentes partes do mundo mostrarão sempre a mesma hora até ao milissegundo. A hora-padrão é altamente precisa, porque cada satélite tem um relógio atómico, com precisão que vai até ao 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. Sistemas de controlo em terra seguem os satélites e mantém os seus almanaques sempre actualizados. Cada satélite tem códigos únicos, e o receptor pode distingui-los. Os dados do 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. Com quatro ou mais satélites, um receptor pode determinar uma posição 3D, que inclui Lat/Long/Altitude.

Pelo processamento contínuo da sua posição, um receptor pode também determinar velocidade e direcção de deslocação. A título de resumo poderemos dizer que o GPS permite responder a 5 questões fundamentais:

1) Onde é que estou? – ex: conhecer as coordenadas de determinado sítio;

2) Como chegar a determinado sitio? – ex: à descoberta de um tesouro com coordenadas conhecidas;

3) Onde se encontram todos? – ex: gerir uma frota de camiões TIR;

4) Onde estão as coisas? – ex: criação de mapas diversos;

5) Quando é que tudo acontecerá? – ex: sincronização de redes eléctricas de alta tensão.

GPS II

A navegação-rádio

O uso de sinais de rádio para uma determinada posição foi um avanço bastante significativo na navegação. O equipamento para navegação‑rádio apareceu em 1912. Não era muito preciso, mas funcionou até que a II Grande Guerra permitisse o desenvolvimento do RADAR - Radio Detection And Ranging - e a capacidade de medir intervalos de tempo entre emissão/recepção de ondas de rádio. Para determinar a posição, mede-se o intervalo de tempo dos sinais provenientes de locais conhecidos. Os sinais de rádio são emitidos de transmissores, exactamente ao mesmo tempo e têm a mesma velocidade de propagação. Um receptor localizado entre os transmissores detecta qual é o sinal que chega primeiro e o tempo até a chegada do segundo sinal. Se o operador conhece as localizações exactas dos transmissores, a velocidade das ondas de rádio e o intervalo de tempo entre os dois sinais, ele pode calcular a sua localização em uma dimensão. Ou seja, ele fica a saber onde está numa linha recta entre os dois transmissores. Se usarmos três transmissores, podemos obter uma posição bi-dimensional, em latitude e longitude. O GPS funciona baseado nos mesmos princípios. Os transmissores de rádio são substituídos por satélites que orbitam a Terra a 20.200 km e permitem conhecer a posição em três dimensões: latitude, longitude e altitude.
O sistema de posicionamento Global foi inicialmente concebido como apoio ao posicionamento e à navegação do exército americano, particularmente ligado ao Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD).

A 8 de Dezembro de 1993, iniciou-se o desenvolvimento do GPS pois os 24 satélites ficaram todos operativos nessa altura (Bloco I, II e IIA).

Outro grande evento na história do GPS teve lugar no dia 1 de Maio de 2000, quando o Presidente dos Estados Unidos anunciou a desactivação da disponibilidade selectiva.

O sistema GPS é um sistema de radionavegação à escala global baseado em observações de satélite que permitem saber a localização tridimensional, velocidade e tempo de qualquer utilizador, durante as 24 horas do dia, quaisquer que sejam as condições atmosféricas de qualquer ponto do globo terrestre.

Trata-se fundamentalmente de um sistema militar, passivo e unidirecional. Ou seja o receptor não emite sinais para os satélites.

Podem-se distinguir três componentes: a componente espacial, a componente de controle e a componente do utilizador.

GPS I

UM POUCO DE HISTORIA

Qualquer navegador digno desse nome, consegue calcular a latitude em que se encontra:

1. pela duração do dia;
2. pela altura do Sol no horizonte;
3. ou guiando-se pelas estrelas do firmamento.

O navegador Cristóvão Colombo percorreu uma linha recta através do oceano Atlântico quando <> na sua viagem de 1492. A técnica empregada tê‑lo-ia sem dúvida levado às Índias, caso as Américas não se tivessem atravessado no seu caminho.

Em comparação, a medição do meridiano de longitude é regulada pelo tempo. Para se saber a que longitude se está do mar, é necessário ter conhecimento da hora a bordo e também da hora no porto de saída ou qualquer outro local de longitude conhecida – exactamente no mesmo momento. As duas horas possibilitam ao navegador, converter a diferença de horários, numa separação geográfica. Como a Terra leva 24 horas a completar uma revolução de 360 graus, uma hora equivale a 1/24 da revolução, ou seja 15 graus. Assim, cada hora de diferença entre o navio e o ponto de partida marca o progresso de 15 graus de longitude do leste para oeste. A cada dia no mar, sempre que o navegador reajusta o relógio de bordo ao meio-dia local – quando o Sol alcança o zénite – e então consulta o relógio do porto de saída, cada hora de discrepância equivale a 15 graus de longitude.

Esses 15 graus de longitude correspondem à distância percorrida. No Equador, onde a circunferência da terra é maior, 15 graus estendem-se por 1609 km. A norte ou a sul dessa linha, porém, o valor da quilometragem para cada grau diminui. Um grau de longitude equivale a quatro minutos de hora em todo o mundo; porém, quanto à distância, um grau que equivale a 109,4 km no equador equivale praticamente a nada nos pólos.

O conhecimento preciso da hora, simultaneamente em dois locais diferentes ‑ um pré-requisito da longitude de tão fácil acesso nos dias de hoje, bastando para isso um par de relógios de pulso baratos ‑ era completamente inacessível na era dos relógios de pêndulo, pois estes atrasavam-se ou adiantavam-se, ou simplesmente paravam de funcionar. As mudanças normais de temperatura que ocorrem de um país de clima frio para uma zona tropical, fluidificavam ou engrossavam o óleo lubrificante do relógio, fazendo com que os seus componentes de metal se expandissem ou contraíssem com resultados desastrosos. A subida ou a descida de pressão barométrica, ou as variações subtis na gravidade da Terra de uma latitude para outra, podiam também acarretar ganho ou perda de tempo.

Devido à inexistência de um método prático para determinar a longitude, todos os grandes capitães da Era das Explorações se perderam no mar, apesar de se encontrarem munidos dos melhores mapas e bússolas disponíveis na época. De Vasco da Gama a Vasco Núñez de Balboa, de Fernando de Magalhães a Sir Francis Drake – todos acabaram por chegar aos seus destinos com a ajuda de forças atribuídas à boa sorte ou à graça de Deus.

(Transcrição do livro: “Longitude, A verdadeira história de um génio solitário que resolveu o maior problema científico do seu tempo”; Autor: Dava Sobel; Editora: Temas e debates)

Benguela

Benguela,

minha terra Natal... o aroma depois da chuva... a banana macaco, a goiaba, a papaia, o mamão, o marisco e o S. João... onde já olhava para os sistemas de rega por alagamento da bananeira, para as plantações de Ananás...

O mundo rural em África...