Navegação | Motos e GPS - 1ª parte

Navegação -  hoje

Para os motociclistas, navegar de um ponto a outro,  antigamente era uma tarefa bastante exigente. Utilizar na estrada mapas em papel, exigia alguma habilidade e tempo, ocupava bastante espaço, pois obrigava a transportar diversos mapas e exigia muita atenção para continuamente aferir a sua posição num determinado momento. Tudo isto ao mesmo tempo e, por vezes, em condições atmosféricas adversas. Nos últimos anos, a navegação por satélite tornou-se acessível e disponível para os consumidores em geral, devido à abertura da sua utilização para uso civil, produção em massa, queda nos preços e equipamentos cada vez com menores dimensões. Em particular, o GPS tornou-se muito útil para os motociclistas.

No entanto, parece que muitos resistem a adoptar esta tecnologia por dificuldade em percebê-la e por não saberem utilizá-la de forma eficiente.

Este artigo, o primeiro de três, irá explicar de forma muito simples como funcionam os sistemas de navegação por satélite e como utilizá-lo de forma proveitosa, como importar rotas criadas por outros utilizadores e aquelas que considero as melhores práticas na concepção de rotas a partir do zero. Explicarei também em que consistem rotas e trajectos e outras funcionalidades do receptor de satélite, diferentes tipos de equipamentos, a base de dados (BD) do receptor, a sua montagem, ligação eléctrica e muito mais.

Porém, primeiro, vou começar por enumerar alguns conceitos básicos que facilitarão a aprendizagem gradual de tópicos mais avançados. Tentarei simplificar ao máximo as explicações para que a compreensão também seja fácil.

Tipos de Sistemas de Navegação por Satélite

A designação navegação por satélite é usada, porque se trata de um termo mais genérico que GPS (Global Positioning System), que verdadeiramente não é mais do que um sistema operado pelo Departamento de Defesa dos EUA e que foi inicialmente concebido para uso militar, mas mais tarde disponibilizado para uso civil. Há outros Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS), tais como o russo GLONASS, ou o europeu Galileo, que tudo faz crer, deverá estar operacional em 2020. Este sistema, prevê-se que possa vir a ter muito maior precisão do que os actuais sistemas. A designação GPS tornou-se tão popular, que hoje é usado pela maioria das pessoas como sinónimo de navegação por satélite. 

Como funciona a navegação por satélite

Então, o que é um Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) e como funciona? 

Trata-se de uma constelação de satélites que gravitam no espaço próximo, em torno da Terra. Cada satélite possui um relógio atómico extremamente preciso, que emite uma determinada mensagem a intervalos de tempo, utilizando um sistema de comunicação de ondas de rádio. Todos os satélites são sincronizados com o mesmo tempo de referência, e basicamente enviam uma mensagem que é semelhante à seguinte: "Eu sou o satélite número X  e meu tempo neste preciso momento é 15: 08: 04:. 00".

Calcular o tempo correcto

Quando um receptor de satélite (aparelho ao qual vulgarmente chamamos GPS) escutar a mensagem transmitida pelo satélite, conquista a possibilidade de ficar a conhecer o tempo actual com elevada precisão, em praticamente qualquer ponto da Terra. Isto, só por si, resolve o mistério para muita gente, de descobrir a razão pela qual o seu receptor GPS mostra sempre a hora correcta e nunca precisa de ajuste.

Determinar a localização e a distância

O receptor de satélite, em terra, possui uma antena interna (por vezes externa), que está permanentemente à escuta destas transmissões de rádio. Desta forma, ele mede a diferença de tempo entre o seu próprio tempo e o tempo do satélite. Esta diferença de tempo, é convertida em distância. Tal como aprendemos na escola, a distância é igual ao tempo, multiplicado pela velocidade, sendo esta  a velocidade da luz, uma vez que a mensagem emitida pelo satélite viaja como sinal de rádio.

Imagine-se uma esfera, onde o satélite está no seu ponto central, que é calculado a partir da identidade do satélite descodificada na mensagem (desde que a rota utilizada pelo satélite seja previamente conhecida). A distância a partir de um satélite significa que o receptor se encontra situado em algum ponto da superfície da referida esfera. Há infinitos pontos possíveis, todos à mesma didtância do centro dessa esfera. Mas qual dos ponto é o correcto? 

Para que o receptor consiga determinar o ponto correcto, ele precisa de conhecer quatro distâncias, recorrendo a um processo chamado de triangulação. Ele recebe mensagens de tempo de outros satélites e calcula quatro distâncias. As distâncias entre cada satélite são ligeiramente diferentes, pois encontram-se em rotas geoestacionárias diferentes e porque é necessário tempo para o sinal de rádio viajar desde cada um dos satélites até ao solo e, mesmo que a velocidade da luz seja muito rápida, é porém, uma velocidade finita, e diferentes distâncias resultam em diferenças de tempo (embora muito pequenas). O receptor, então, cruza as quatro esferas representadas pela distância de cada um dos satélites e concentra-se num único ponto solo, que não é mais do que o ponto onde o receptor está localizado.

Naquele momento, o receptor fica a conhecer a sua localização exacta, ou seja, as suas  coordenadas tridimensionais em relação ao centro da Terra, que ele convertirá em latitude, longitude e altitude. Se seleccionarmos a opção 'Onde estou?' no nosso GPS, obteremos precisamente esta informação.

Determinar a velocidade

Com o resultado desse cálculo na mão, poderemos ficar a conhecer mais coisas interessantes. Se o ponto for recalculado em intervalos de tempo regulares (a cada um segundo, por exemplo), o receptor pode medir a distância entre o ponto anterior e o ponto actual, e dividir o resultado pelo intervalo de tempo. Isso dar-nos-ia a velocidade. Da próxima vez que olharem para o GPS e virem a velocidade exibida, já sabem como foi calculada.

A distância total percorrida e a direcção de deslocamento são calculados de forma semelhante.

Pergunta-se por vezes: "Como é que a velocidade indicada no conta-quilómetros da moto é diferente da apresentada no GPS?"

As motos, tipicamente medem a velocidade a partir da roda da frente ou da transmissão. Ambas as formas são imprecisas. Por exemplo, a medição pode ser afectada pelo diâmetro do pneu, que vai diminuindo com o desgaste, o tamanho, ou a pressão. Até mesmo a relação de transmissão adoptada. São tudo factores causadores de erros. Mas, o principal problema ocorre, porque alguns fabricantes intencionalmente aumentam a velocidade exibida em até 10% (por razões legais). Por fim, a velocidade registada no GPS é muito mais precisa do que a medição de velocidade apresentada no conta-quilómetros da moto.