8.7 SELECIONANDO UM RECEPTOR GPS

O GPS tem uma utilidade básica que qualquer um irá utilizar de um modo ou de outro. É um sistema com um tremendo potencial [22] e uma variedade bem grande de possíveis usos. Obtendo o equipamento correto para seu uso específico requer uma análise cuidadosa de como você utilizará o receptor, que tipo de informação vai precisar dele e de que orçamento você dispõe. Antes de tomar a decisão, você necessita de uma posição fixa ocasional, ou necessita algo que irá permitir direcionamento exato. É a economia mais importante do que a exatidão, é o consumo de potência um fator importante, terá o receptor que operar em altas condições dinâmicas, experimentando acelerações e altas velocidades.

8.7.1 - Principais tipos de receptores

Com tantos receptores no mercado pode ser útil delinear os tipos principais de receptores disponíveis, suas filosofias de projeto, e algumas das vantagens e desvantagens.

Os dois maiores grupos de receptores são aqueles que podem rastrear quatro ou mais satélites simultaneamente, e aqueles que seqüenciam entre os satélites. E dentro de cada categoria existem variedades de subespécies.

8.7.1.1 - Receptores de sequenciamento

Todos os receptores GPS necessitam receber informação de no mínimo quatro satélites para calcular uma posição exata. Receptores de seqüenciamento utilizam um canal único e mudam este canal de um satélite para o próximo para coletar dados. Eles normalmente têm menos circuitos e por isso são mais baratos e consomem menos potência. Infelizmente o seqüenciamento pode interromper o posicionamento e pode limitar sua exatidão geral.

Dentro deste grupo estão os receptores de potência limitada de um canal, receptores de um canal, receptores de dois canais e os mais antigos receptores de Multiplexação Rápida de um canal.

8.7.1.2 - Receptores de potência limitada de um canal

Esses dispositivos são voltados para portabilidade e são usualmente projetados para uso com pequenas baterias. Para limitar o consumo de potência podem fazer somente uma leitura de posição uma ou duas vezes por minuto e se desligarem automaticamente nesse intervalo. Para aplicações como posicionamento pessoal para caminhadas ou navegação em pequenos botes, por utilizarem baterias, eles são um perfeita conciliação. Sua exatidão é provavelmente melhor do que muitos LORANs e trabalham em qualquer lugar do mundo. Sua principal desvantagem é a exatidão degradada, interfaceamento limitado e sua inabilidade de medir velocidade com qualquer precisão. Já que o sistema se desliga entre medições ele não pode manter a continuidade requerida para calcular a velocidade com exatidão. É porque tais unidades são usualmente construídas com circuitos de relógios de

referência de baixa potência (porque o relógio necessita ficar ligado todo o tempo) seus relógios não são muito exatos.

8.7.1.3 - Receptores de canal único

Como os receptores acima, esses sistemas utilizam um canal único para fazer toda a exploração dos satélites. Mas de maneira diferente dos acima, os receptores padrão de um único canal não estão limitados pela potência e podem ficar ligados continuamente. Isto significa que eles podem ser um pouco mais exatos e podem medir velocidade se não houver significativas acelerações ou mudança de curso. Já que somente um único canal precisa ser utilizado para receber mensagem de dados de um satélite como também para realizar cálculos de intervalos, eles não podem ser utilizados para posicionamento contínuo.

Além do mais, por razões técnicas, a instabilidade dos relógios dos receptores afeta diretamente a exatidão das medições de velocidade. Alguns receptores de baixo custo utilizam relógios baratos num esforço de manter os custos baixos, e o resultado são medidas de velocidade não confiáveis.

8.7.1.4 - Receptores de multiplexação rápida de um canal

Este desenho é bastante similar aos vagarosos receptores de seqüenciamento de um canal mencionados acima, mas move-se de satélite para satélite muito mais rapidamente. A vantagem é que se podem fazer medições de intervalos enquanto está também monitorando a mensagem de dados de um satélite. Desse modo pode funcionar continuamente. São também menos sensíveis as inexatidões dos relógios. Infelizmente este enfoque requer circuitos mais complexos e termina custando tanto quanto um receptor de seqüenciamento de dois canais, que é muito mais flexível e exato.

8.7.1.5 - Receptores de seqüenciamento de dois canais

Adicionando-se um segundo canal a um receptor GPS aumenta-se sua capacidade significativamente. Por um lado ele dobra imediatamente a razão sinal-ruído inerente ao sistema. Isto significa que ele pode travar sinais sob condições mais adversas, e pode

rastrear satélites mais perto do horizonte. Já que um canal pode monitorar continuamente dados de posição enquanto que outro está ocupado adquirindo o próximo satélite, um receptor de dois canais nunca precisa interromper suas funções de navegação. As medições de velocidade podem ser muito mais precisas. Na realidade, um bom receptor de dois canais pode utilizar uma estratégia de computação que irá cancelar quaisquer inexatidões que o relógio do receptor possa adicionar aos cálculos de velocidade. A desvantagem de um receptor de dois canais é que ele usualmente custa muito mais para se construir e pode utilizar mais potência. É interessante notar que, alguns receptores modernos fazem um uso extensivo de circuitos integrados de larga-escala que para eles o custo adicional para um segundo canal é insignificante comparado ao custo de um bom relógio. Mesmo assim, receptores de dois canais são usualmente mais caros do que seus similares de um canal. Isto advém do fato que usuários que necessitam exatidão e funções contínuas de um receptor de dois canais usualmente também querem uma embalagem mais robusta e controles e visores mais sofisticados.

8.7.1.6 - Receptores contínuos

Receptores que podem monitorar quatro ou mais satélites simultaneamente podem dar posições e velocidades instantâneas. Isto pode ser de muito valor em aplicações de alta dinâmica ou muita exatidão, como o levantamento topográfico e propósitos científicos. Você poderá vê-los em configurações de 4, 6, 8 e mesmo 10 e 12 canais. Além da vantagem óbvia de ser capaz de continuamente medir uma posição, estes receptores de multicanais podem também eliminar o problema de GDOP. Em lugar de se basear em cálculos em que quatro satélites são posicionados para um melhor ajuste, alguns dos sistemas rastreiam todos os satélites visíveis, para fornecer um mínimo absoluto de GDOP. Com quatro canais, um receptor pode dobrar a razão sinal-ruído de um receptor de dois canais e quadruplicar a razão de um receptor de um canal. E comparando os canais uns com os outros, é possível calibrar quaisquer tendências inter-canais que possam afetar a exatidão. Naturalmente, a desvantagem desses tipos de sistemas são seu tamanho, custo e consumo de potência.

8.7.2 - Outras considerações

Além das vantagens e desvantagens de arquiteturas específicas existem outras considerações adicionais que se devem levar em conta quando selecionar um sistema. Alguns novos sistemas estão alcançando exatidões sem precedentes rastreando tanto o código pseudo-randômico quanto a freqüência da portadora. Chamados rastreadores ajudados-pela-portadora, este sistema torna possível para o receptor resolver, com grande precisão, exatamente onde a extremidade do código pseudo-randômico falha. E isto significa mais medições precisas de tempo, o que por sua vez, se traduzem em melhores posicionamentos. Existem ainda alguns receptores em que se necessita saber sua posição aproximada e o tempo aproximado antes que eles comecem seus cálculos. Bons receptores podem começar do zero e simplesmente estabelecer sua posição em qualquer lugar. É freqüentemente conhecido como pronto para qualquer lugar. Outra coisa para considerar quando for comprar um receptor é a interface com o usuário. Algumas unidades fornecem latitude e longitude e não muito mais. Algumas são muito difíceis de usar e não podem ser conectadas a outros instrumentos ou computadores.

E é claro, confiança é outro grande fator para considerar com qualquer instrumento que possa levar para o mar ou lugares remotos. Uso da potência, e o calor gerado, são indicadores importantes para se olhar. As estatísticas mostram que as taxas de falhas dobram a cada sete graus de aumento da temperatura. Os mais sofisticados receptores da atualidade adicionam muito valor a informação básica do GPS, processando-a em vários modos complexos. Freqüentemente apresentam essa informação em visores de alta resolução. Um receptor pode mesmo apresentar sua posição em uma carta digitalizada.

Todos os receptores lidam com o mesmo tipo de dados de GPS, embora o façam de diferentes modos. Podem utilizar os dados para ajudar nas decisões de navegação e decisões de posicionamento que vão muito além da latitude e longitude.