GPS GLOBAL POSITION SYSTEM

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1 FUNDAMENTOS DA NAVEGAÇÃO ELETRÔNICA GPS GLOBAL POSITION SYSTEM ECOBATÍMETRO FISHFINDER AUTOR: PROF. DR. FABIO GONÇALVES DOS REIS UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS UNICAMP EDIÇÃO REVISADA BRASIL 2004

2 6 CAPÍTULO 01 Sistema GPS Global Position System Como Funciona o GPS. A base do sistema é a TRIANGULAÇÃO DOS SATÉLITES. 1- Para medir o tempo de percurso, o GPS precisa de relógios muito precisos. 2- Precisa-se saber exatamente onde os satélites estão no espaço, isto é, suas efemérides. 3- Usando o tempo de percurso de uma mensagem de rádio transmitida pelo satélite é determinada a sua distância. Com essas distancias é feita a triangulação. 1- Idéia básica - Triangulação dos satélites O sistema GPS calcula a uma posição na terra, medindo a distância de um grupo de satélites no espaço em relação a essa posição. Os satélites atuam como um ponto de referência preciso para nós. Vamos supor, inicialmente, que podemos determinar exatamente onde um satélite está no espaço e também exatamente a distância que ele está de nós. O conceito Básico do GPS é simples: Vamos supor que estamos perdidos e estamos tentando nos localizar. Se soubermos que estamos a uma distância do satélite A, isto é, milhas, significa que estamos em algum ponto da esfera imaginária que é centrada no satélite com raio de milhas M A

3 7 Se ao mesmo tempo soubermos que estamos à milhas de um outro satélite B, obviamente estaremos na intersecção das duas esferas, cujo lugar comum é um círculo. Se ainda determinarmos a distância de um terceiro satélite C, sendo de milhas, a intersecção das três esferas será somente dois pontos, uma será nossa posição e a outro um ponto louco. A C B

4 8 Como se decide qual dos dois pontos é o verdadeiro? a- Podemos fazer uma quarta medida de um outro satélite. Note que a intersecção do quarto satélite eliminará o ponto louco. b- Um dos pontos geralmente não está na terra, e podemos usar a quarta esfera como sendo a localizada no centro da terra, pois no mar a altitude é zero. Para que a precisão seja boa, utilizamos (explicaremos mais a diante) o DATUM local, que é a forma geométrica da Terra em que o microprocessador do receptor utiliza como a quarta esfera. 2- Medindo a distância entre o satélite e o observador A distância é medida com a equação simples e bem conhecida d = velocidade x tempo Se alguma coisa se deslocar com uma velocidade conhecida de um ponto A para o ponto B e se medirmos o tempo gasto na viagem, determinaremos a distância.

5 67 CAPÍTULO-3 O RUMO MAGNÉTICO A possibilidade de se utilizar o rumo magnético, que é o indicado pela BUSSOLA, é uma das opções do GPS. No nosso modelo podemos colocar o GPS operando COM RUMO MAGNÉTICO utilizando-se da seguinte seqüência: Quando pressionamos duas vezes a tecla MENU, aparece, na tela, a página do menu Principal com suas opções características (fig. ao lado) Com a tecla ROCKER Seleciono o item Setup e pressiono a tecla ENTER. Passamos para a página OPÇÕES DO SETUP Onde podemos visitar os seguintes assuntos: GENERAL TIME UNITS LOCATION ALARM INTERFACE O que nos interessa é a opção Location e chegamos nela com a tecla ROCKER.

6 68 Selecionamos a opção North Reference - TRUE e pressionamos a tecla ENTER Aparece as opções do Rumo Auto Mag Var - indica o rumo em relação ao norte Magnético que é calculado automaticamente com a declinação determinada de sua atual posição True - indica o rumo em relação ao norte verdadeiro Grid indica o rumo relacionado a uma grade de referencia. User Mag Var - permite que seja colocado manualmente a declinação magnética, e o rumo terá como referencia o norte Magnético com esta declinação introduzida. Seleciono Auto Mag Var teclo ENTER e ficamos no modo de Rumo Magnético com a declinação introduzida automaticamente.

7 69 Vamos mostrar em seguida a teoria que explica e usa a Bússola como um meio de navegação. O APARECIMENTO DO SISTEMA GPS, de certa forma, inibiu a utilização da Bússola como um dos principais instrumentos de navegação. Basicamente a bússola indica a Proa da embarcação como um Rumo Magnético.Veremos adiante a explicação dos conceitos magnéticos. Como o receptor GPS calcula o Rumo Verdadeiro. Só quando a embarcação está em movimento o GPS pode calcular o rumo seguido, pois em intervalos de segundo vai determinando sua posição e com dois pontos o 01 e o 02 (veja figura), facilmente determina o rumo entre eles. Esse rumo verdadeiro é do deslocamento do receptor. Note que se a embarcação sofre algum processo de corrente, sua proa pode não coincidir com o rumo dado pelo GPS, portanto quando programo o receptor GPS a utilizar o Rumo magnético, a proa da embarcação que é dada pela bússola,isto é, o rumo da bússola não coincidirá com o rumo magnético do GPS.

8 70 EXPLICAÇÕES E DEFINIÇÕES QUE ENVOLVEM O RUMO MAGNÉTICO. A AGULHA MAGNÉTICA NA NAVEGAÇÃO - A agulha magnética, é constituída por uma agulha ou barrinha de ferro magnetizada, posta a girar livremente na horizontal sobre um eixo com um grau mínimo de resistência ao atrito. - A propriedade fundamental da agulha magnética é de se alinhar com o campo magnético produzido por outro imã grande. Se aproximarmos a agulha de um imã, notaremos que a ponta preta da agulha sempre aponta para uma direção enquanto movemos a agulha através de uma linha imaginária. Essas linhas imaginárias que envolvem o imã são chamado de Campo Magnético. A experiência prova que a agulha magnética se alinha com o campo magnético provocado por um outro imã. - Como este efeito é percebido também na superfície da Terra, conclui-se que a terra se comporta como um grande Imã. Podemos considerar que os dois pólos magnéticos o Norte e o Sul, como os Geográficos, estão localizados em: Pólo Magnético Norte φ = 74 00, 0 N λ = , 0 W Pólo Magnético Sul φ = 60 00, 0 S λ = , 0 E A agulha não deve ter na sua proximidade a presença de outros materiais Magnéticos, ou circuitos eletrônicos, que interfiram no campo magnético terrestre, podendo acarretar um erro anormal na direção apontada pela agulha.

9 71 - Do fato do Pólo Geográfico não coincidir com o Pólo Magnético, faz com que a agulha não aponte para o Norte Verdadeiro e sim para outra direção que é denominada de Norte Magnético. - Declinação Magnética - Dmg- É a diferença angular formada pelas direções: do meridiano do Lugar e da direção que a agulha aponta naquele lugar (eixo magnético). A Declinação Magnética representa, em navegação, o principal fator de erro que afeta as agulhas magnéticas em virtude destas, tomarem orientação que não seja a do Norte Geográfico. Resumindo: A direção que a agulha aponta, se chama Norte Magnético, então a declinação magnética pode ser dita como o ângulo entre o Norte Verdadeiro (Nv) e o Norte Magnético (Nmg).