GPS e Glonass, Parceria de Futuro

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Glonass, complemento ao GPS

A guerra fria que ocorreu entre as duas superpotências, EUA e a antiga URSS, durante décadas, acarretou não somente na corrida armamentista, mas também criou ambiente para a corrida espacial com um cometimento para pesquisa que exigiu investimentos da ordem dos bilhões de dólares. O desenvolvimento do GPS, pelo Departamento de Defesa americano, ocorreu dentro deste escopo. O primeiro satélite GPS foi lançado em órbita em fevereiro de 1978, iniciando nova era na navegação baseada em satélite. Quatro anos mais tarde, em outubro de 1982, a antiga URSS, colocava em órbita o primeiro satélite GLONASS, sistema desenvolvido como a contrapartida soviética ao GPS. O GLONASS é bastante semelhante ao GPS, porém, com algumas diferenças importantes, que serão resumidas abaixo. Como as aplicações advindas do uso potencial do GLONASS são as mesmas do GPS, a comunidade científica civil começou a encarar o GPS e o GLONASS não como competidores, mas sim como complementares. A questão estaria mais relacionada ao acesso civil ao GLONASS.

Os dois sistemas sofreram percalços durante suas respectivas implantações. Apenas recentemente o GPS atingiu o estágio de sistema plenamente operacional, após sofrer diversos atrasos, como aquele provocado pelo trágico acidente com o ônibus espacial Challenger, em 1982, que trazia a bordo um satélite GPS. O GLONASS, por seu lado, teve seu cronograma de implantação bastante atrasado. Com a dissolução do império soviético, recursos a ele destinados diminuíram drasticamente, a tal ponto de se duvidar da sua sobrevida, pois, durante algum tempo, no início desta década, não houve o lançamento de nenhum novo satélite. Ainda hoje, ele não atingiu um estágio de totalmente operacional. O controle oficial do GLONASS sob os auspícios dos militares russos, desde 1993, pode ser traduzido como uma tentativa de se garantir credibilidade ao GLONASS. Aos poucos as dúvidas que pairam sobre o futuro deste sistema vão se reduzindo.

As características do GLONASS se assemelham bastante às do GPS. Nominalmente, sua constelação é composta por 24 satélites, sendo 21 ativos e 3 reservas, orbitando a uma altura bastante próxima à dos satélites GPS. O número de planos orbitais do GLONASS é igual a 3, exatamente a metade daquele do GPS, com inclinação de 65° , bem próxima da inclinação dos satélites GPS protótipos. Esta configuração garante um mínimo de 6 satélites GLONASS visíveis em qualquer local da Terra. A disposição geométrica dos satélites pode ser fornecida pelo PDOP, em modo similar ao do GPS.

A exemplo dos satélites GPS, os satélites GLONASS transmitem 2 sinais, na banda L1 e L2, modulados por códigos equivalentes aos códigos P e C/A, bem como pelo fluxo de mensagens. Ao contrário do GPS, os sinais L1 e L2 do GLONASS têm freqüências diferentes para cada satélite. Além disso, cada satélite GLONASS transmite o mesmo código. Outras diferenças importantes são relativas ao sistema geodésico usado pelo GLONASS, chamado PZ-90, e ao sistema de tempo, que tem origem diferente com respeito ao Tempo GPS. Em termos práticos para o usuário, todas estas diferenças passam desapercebidas, excetuando-se, talvez, a relativa ao sistema geodésico, no caso de se integrar o GLONASS ao GPS.

Mas, quais as possíveis vantagens de se usar receptores GPS/GLONASS, alguns já disponíveis no mercado? Tais receptores dão acesso potencial a um sistema combinado composto por 48 satélites. Isto permite melhor desempenho em áreas urbanas, especialmente nos corredores formados por prédios, e em outras áreas com visibilidade restrita, tais como áreas com cobertura florestal, devido ao fato de que mais satélites seriam visíveis na porção desobstruída do céu. Experiências reportadas na literatura indicam que o período de inicialização, visando alcançar precisões centimétricas, reduz-se de 3 a 6 vezes com esta constelação de 48 satélites, que acarreta economia nos levantamentos com um receptor integrado. Outra vantagem reside em uma melhor precisão no posicionamento isolado, além de maior integridade, devido ao fato de o GLONASS não ser afetado por nenhum tipo de disponibilidade seletiva ou anti-spoofing, como é o caso do GPS. A redundância resultante desta constelação de 48 satélites permite detecção instantânea da quase totalidade de sinais faltosos, processo chamado de receiver autonomous integrity monitoring (RAIM), o que satisfaz, por exemplo, exigências para um sistema de navegação aérea primário. Outro benefício é que sendo o GPS e o GLONASS sistemas independentes, o emprego de receptor GPS/GLONASS permite ao usuário calcular posições separadamente, com cada um dos sistemas. Qualquer discrepância grosseira entre as duas soluções pode indicar problemas com um dos dois sistemas.
Operações diferenciais com GLONASS (DGLONASS), permitem que correções diferencias sejam transmitidas a um intervalo maior. Tal característica permite antever a grande potencialidade de um sistema integrado DGPS/DGLONASS. A possibilidade do emprego global do GLONASS, isoladamente ou em conjunto com o GPS, levou a Comissão para Serviços Marítimos (RTCM), em conjunto com o Instituto Russo de Radio-navegação e Tempo, a incluir tipos de mensagens diferenciais GLONASS no padrão RTCM SC-104, normalmente utilizado nos levantamentos DGPS. Igualmente, o formato RTCA DO-217, usado na navegação aérea, pode ser usado para operações DGLONASS, e o formato NMEA foi estendido para acomodar o GLONASS.

O impacto crescente que o GLONASS deverá exercer levou também a uma alteração do formato RINEX, ampliado para atender às observações GLONASS. O formato RINEX permite o intercâmbio de arquivos de observação GPS coletadas por receptores de diferentes marcas.
Em que pese as incertezas oriundas da falta de empenho governamental após o colapso da URSS, o GLONASS vai aos poucos se consolidando e ganhando a confiança da comunidade civil. Sendo assim, o GLONASS se apresenta como um sistema de posicionamento bastante robusto, ainda mais quando utilizado em conjunto com o GPS.
Para o leitor interessado em ter acesso a fontes de informação sobre receptores GLONASS ou GPS/GLONASS, podemos indicar as páginas da Ashtech e da 3S Navigation .

Marcelo Carvalho dos Santos É doutor em Geodésia e Engenharia Geomática pela Universidade de New Brunswick (Canadá), professor adjunto do Departamento de Geociências e vice-coordenador do curso de pós-graduação em Ciências Geodésicas, da UFPR. email: mcsantos@geoc.ufpr.br