WAAS - a solução?
Cmte Geraldo Knippling

Desde o advento do GPS, uma das grandes maravilhas do fim do século passado, tem sido procurados artifícios para melhorar a sua precisão, já que havia nos seus sinais uma degradação artificial com uma redução da precisão variando entre 15 e 100 metros, para uso civil. O "dono da bola" é o Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Mesmo com todas essas restrições não deixava de ser uma precisão fantástica quando comparada com a da defunta navegação celestial.

Melhorando a precisão:

Ironicamente, nos próprios Estados Unidos foi elaborada uma maneira de driblar esta degradação, na forma do DGPS (Differential GPS). Consiste basicamente em estações costeiras, que recebem os sinais dos satélites e os comparam com a posição correta da estação, verificando o erro existente e sua correção (que é variável). Esta correção é transmitida e pode ser recebida por embarcações nas proximidades com GPS e mais um receptor específico para decodificar e aplicar a correção no aparelho. Isto quer dizer que o usuário tem uma despesa adicional com a compra do equipamento para usufruir uma apreciável melhoria de precisão do sinal, que passa a ser de 3 a 5 m. Estas estações costeiras existem por todo o mundo e também temos algumas ao longo da costa brasileira.

Ao longo dos anos foram criadas muitas outras modalidades para melhorar a precisão. Algumas, usadas com o aparelho fixo (em terra) chegam a uma absurda precisão centimétrica. Nos barcos ou navios, em movimento, o desafio sempre é maior. Na Europa foi desenvolvido um sistema de correção chamado RDS (Radio Data System), que dá uma precisão absoluta de um metro. É usado nas barcas que atravessam o Mar do Norte que navegam e atracam no porto com visibilidade zero. Mas tudo isto tem o seu preço; além do custo do receptor suplementar é cobrada do usuário uma taxa adicional, geralmente acima de US$ 1.000,00 anuais.

A Rússia desenvolveu um sistema concorrente ao GPS: o GLONASS. Opera com 21 satélites com uma precisão de 10 a 20 m para uso militar e uma degradação de sinal para uso civil com precisão de 100 m. Para nós não interessa porque os nossos aparelhos não são compatíveis com o sistema deles.

Uma melhoria histórica:

Aconteceu em maio de 2000, quando o governo americano decidiu eliminar a arbitrária degradação dos sinais para o uso civil (mas não abrindo mão do controle do sistema). A precisão do GPS ficou então com uma margem de erro próxima a 8 m na maioria dos casos. Esta condição chega muito próxima ao DGPS, com a vantagem de não requerer estações costeiras e poder ser usada em qualquer lugar do globo sem qualquer custo adicional.

Ao mesmo tempo foi aperfeiçoado nos Estados Unidos um sistema confiável para ser usado na aviação. Não só para navegar como também para aproximações de precisão. Foi assim que nasceu o WAAS (Wide Area Augmentation System). Com este sistema é possível fazer aproximações em curvas (entre morros e montanhas) em contraste com as aproximações com ILS (Instrument Landing System), em linha reta, até hoje um padrão mundial.

O que é WAAS?

No momento, WAAS é baseada numa rede de 25 estações terrestres (nos Estados Unidos), que cobrem uma grande área de serviço. Cada uma dessas estações tem a posição precisamente aferida e recebe sinais GPS para verificar os erros. Estas estações transmitem as informações para duas WMS (Wide Area Master Station) onde a correção é computada e a integridade do sistema aferido. Uma mensagem de correção é então enviada via uplink para um satélite estacionário (não GPS) sobre o equador. Desse satélite as informações de correção são transmitidas na mesma freqüência dos satélites GPS para os aparelhos a bordo de aviões, navios, barcos ou automóveis, com a grande vantagem de não haver qualquer despesa adicional. Basta o aparelho GPS estar qualificado para WAAS, que é o caso com a maioria dos aparelhos atualmente vendidos.

O WAAS atualmente está sendo implementado para a aviação, mas já pode ser usado para navegação náutica com uma precisão horizontal de aproximadamente 3 m. É fantástico. Note porém que, os satélites geoestacionários forçosamente estão sobre o equador, que torna deficiente a recepção dos seus sinais nas grandes latitudes (regiões polares), motivo pelo qual o WAAS não poderá ter uma cobertura mundial.

Mais complicação:

Tudo isto ficará mais complicado quando entrar em serviço um novo sistema, igual ao GPS, da Europa, chamado GALILEO, desenvolvido pela Agência Espacial Européia (ESA) constituída por 15 países membros e mais recentemente com a adesão do Canada e da China, exclusivamente para uso civil. Pergunta-se, porque três sistemas idênticos? Evidentemente os europeus mais o Canada e a China não querem ficar na dependência do Departamento de Defesa dos Estados Unidos (muito menos da Rússia) que a qualquer momento pode degradar ou de outra forma interferir nos sinais e na utilização do sistema. Não se sabe ainda qual será exatamente o grau de compatibilidade entre os dois sistemas. Ele deverá entrar em operação em 2008. Até lá, muita coisa vai acontecer.

Entrementes, continua nos Estados Unidos e em outras partes do mundo a implementação do WAAS. Paralelamente está sendo desenvolvido, de forma independente, na Europa, o sistema EGNOS (que é o WAAS europeu). Dizem que será compatível com o WAAS e a Garmin já anunciou que os seus aparelhos poderão interpretar os sinais de ambos os sistemas, que forçosamente operarão com códigos diferentes. Para complicar mais um pouco, no Japão está sendo desenvolvido o sistema MSAS, que no entanto está atrasado por ter sido o primeiro satélite geoestacionário perdido no lançamento.

A situação atual:

Quanto ao WAAS, o sistema, no momento, só pode ser utilizado nos Estados Unidos, mas a tendência é ser adotado universalmente por questões econômicas. Mesmo com um custo inicial muito elevado (estações terrestres e participação em satélites geoestacionários), a longo prazo será mais econômico. Forçosamente o sistema será patrocinado pela Aeronáutica ou entidades ligadas a ela. Ele poderá substituir centenas de sistemas de aproximação ILS, de elevadíssimo custo bem como, e isto é o mais importante, ser usado em milhares de aeroportos do interior que não teriam recursos ou condições de terreno para instalar um sistema ILS. É muito mais acessível por requerer em grande parte, apenas software.

Resumindo:

Em resumo: GPS, GLONASS e GALILEO, são constelações de satélites de sistemas independentes para navegação precisa. WAAS, EGNOS e MSAS são sistemas de estações terrestres e alguns satélites geoestacionários com a finalidade de aumentar a precisão das leituras do GPS (e certamente também GALILEU no futuro).

E nós, como é que ficamos? quando é que poderemos usar WAAS? Certamente dentro de alguns anos, de carona nas instalações essencialmente previstas para a Aeronáutica, que é muito bom, pois as estações terrestres do WAAS têm um alcance horizontal de 200 milhas.

Outros problemas:

Só que, antes de realizarmos o sonho com todas as regalias desta técnica maravilhosa, temos outros "probleminhas" a resolver: especificamente as cartas de navegação disponíveis. As da Marinha, que são as melhores, podem ser consideradas ótimas em função dos recursos técnicos disponíveis na época em que foram elaboradas, a dezenas de anos atrás. Evidentemente que hoje não podem ser compatíveis com os novos auxílios que a alta precisão do GPS nos oferece. Certamente serão corrigidas ou novas cartas surgirão no futuro, provavelmente com um datum unificado. E até lá, podemos fazer uso da alta precisão do GPS? Certamente que sim. O que não devemos é obter a leitura de um waypoint plotado na carta e ir cegamente para lá, a não ser que queiramos nos conformar com uma precisão bem menor. Podemos fazer uma navegação muito precisa, sim; mesmo a noite ou com pouca visibilidade. Mas para isso é necessário que tenhamos feito a leitura dos waypoints no próprio local, de preferência uma média de várias leituras, que certamente deverá coincidir, aproximadamente, com a posição plotada na carta. Devemos também, usar sempre o mesmo datum, que é o WGS-84, considerado padrão em quase todo o mundo e default nos aparelhos GPS. Para usar um datum diferente, somente se estiver claramente especificado na carta: "Esta carta foi elaborada com datum tal", que no entanto não é o caso das nossas. É bom lembrar que a modificação de datum em um aparelho durante uma navegada pode causar a maior complicação e gerar muitas dúvidas. É desnecessário enfatizar que quando uma posição é obtida com um determinado datum é imprescindível usar o mesmo quando for navegar até lá.

Então, respondendo à pergunta: o WAAS é a solução? Não é no momento, mas certamente será no futuro. Até lá, estamos muito bem servidos com o nosso GPS sem a degradação do sinal. Boa navegada.

Geraldo Knippling