GPS ECOBATÍMETRO

FUNDAMENTOS DA NAVEGAÇÃO
ELETRÔNICA
GPS
GLOBAL POSITION SYSTEM
ECOBATÍMETRO
FISHFINDER
AUTOR: PROF. DR. FABIO GONÇALVES DOS REIS
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
UNICAMP
BRASIL
2004
EDIÇÃO REVISADA
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, 11.000 milhas,
significa que estamos em algum ponto da
esfera imaginária que é centrada no satélite
com raio de 11.000 milhas.
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11
.00
0
M
A
7
Se ao mesmo tempo
soubermos que estamos à
12.000 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
13.000 milhas, a intersecção das três esferas será somente dois pontos, uma
será nossa posição e a outro um ponto louco.
A
C
B
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
Pólo Magnético Sul
φ = 74° 00,’0 N
λ = 101° 00,’0 W
φ = 60° 00,’0 S
λ = 144° 00,’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.
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« - 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 - DmgÉ 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).
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