Quando o GPS (e o Strava!) mentem para você

Navegação por satélite não é algo 100% preciso. Entenda os fatores que podem influenciar sua utilização

A situação é bastante comum: Após hipoteticamente finalizar um treino no Strava de 50 quilômetros, o ciclocomputador de sua bike informa a distância completada de 55km. E o pior, seu parceiro de pedalada diz que, segundo o GPS dele, ainda faltam 3km para o término do treino…

Ao contrário do que possa parecer, receptores por satélite não são a prova de falhas. Diversos fatores podem contribuir para degradar a sua precisão como topografia do terreno, condições climáticas, interferência eletromagnética e software desatualizado. Além disso, um recente estudo realizado por pesquisadores austríacos e holandeses comprovou que em muitas situações os aparelhos de navegação por satélite deliberadamente superestimam as distâncias percorridas.

De acordo com Elle Anderson, da equipe de suporte do Strava, estes fatores influenciam a precisão não apenas das distâncias percorridas, mas também da velocidade alcançada e atá a altimetria: “o sistema de navegação por satélites não é 100% preciso”, diz Anderson, que lida todos os dias com este tipo de questionamento feito por usuários do aplicativo de treinamento mais utilizado no mundo.

Para entender as razões porque os receptores por satélites apresentam estas discrepâncias, é preciso saber como eles funcionam de forma a poder minimizar ao máximo os problemas de navegação.

Como funcionam

Os aparelhos eletrônicos comumente chamados de GPS coletam informações de um grupo de 27 satélites que orbitam a Terra duas vezes ao dia, seguindo trajetórias fixas e intervalos pré-determinados de forma a que, em qualquer parte da superfície terrestre pelo menos 4 satélites estejam disponíveis para serem utilizados na navegação.

Estes satélites – movidos a energia solar – enviam à Terra sinais de rádio que são capturados pelo ciclocomputador ou smartphone equipado com um receptor por satélite. Baseado na diferença de tempo que a onda de rádio leva para ser recebida pelo receptor, é possível determinar a distância entre o satélite e o aparelho de navegação. Para se obter uma localização precisa, pelo menos três satélites (na maioria das vezes 4) são utilizados para a determinar o posicionamento do aparelho receptor, em um processo denominado trilateração.

Embora a trilateração seja bastante precisa para determinar o posicionamento estático, com a bicicleta em movimento poderão ocorrer dois erros básicos de navegação:

Erro de distância

Quando um sinal emitido pelo satélite atravessa a atmosfera geralmente sofre uma pequena degradação, compensada por algorítimos matemáticos criados pelos desenvolvedores do software do aparelho receptor. Dependendo das condições climáticas da região, a precisão pode ser afetada entre três a dez metros de diferença.

Este erro é relativamente fácil de se constatar ao sobrepor um tracklog de um aparelho GPS a um mapa, quando se verifica que muitas vezes o trajeto passa ao lado da estrada onde foi realizada pedalada e não no meio dela.

Erro de interpolação

Para economizar bateria, aparelhos de navegação por satélite não leem continuamente o sinal enviado pelos satélites, mas o fazem a intervalos pré-determinados de alguns segundos, que são mostrados no tracklog na forma de pontos. Isto muitas vezes causa um erro de precisão denominado ‘previsão de trajeto’, no qual o aparelho tenta ‘adivinhar’ para qual direção o ciclista irá, baseado no seu histórico de trajeto.

Além disso, o software do aparelho GPS ou aplicativo para smartphone tipicamente conectam estes pontos com linhas retas de percurso, mesmo em uma curva. Embora as mais recentes versões do Strava ou Garmin Connect corrijam o percurso em estradas e ruas conhecidas, isto geralmente não ocorre em trilhas, gerando assim erro no cálculo da distância.

Erro de altimetria

Equipamentos de navegação por satélite utilizam basicamente dois tipos de medição para calcular as variações de altitude do terreno. Aparelhos dedicados como os modelos da Garmin e da Tomtom utilizam um altímetro barométrico incorporado, que mede as variações da pressão do ar para computar a altimetria. Já os modelos mais simples e os smartphones utilizam apenas o posicionamento do equipamento para realizar um cálculo aproximado da elevação. Esta é a razão pela qual tanto o Strava quanto o Garmin Connect oferecem a opção de correção automática de elevação quando publicamos um tracklog.

Embora mais precisa que o sistema por aproximação, a leitura obtida por altímetros barométricos são influenciados por alterações no clima e na temperatura. “Medições de altimetria são sempre relativas, nunca absolutas”, diz Anderson. “Se você tirar seu Garmin de um local relativamente aquecido e o levar para um local onde a temperatura está baixa ele irá ficar ‘louco’ por alguns minutos”, completa ela.

No caso da correção automática realizada por software ou aplicativo, a altimetria é corrigida por meio de uma comparação com uma lista de elevações conhecidas. O Strava, por exemplo, utiliza os dados da agência de ciências naturais norte-americana, a US Geological Survey, sobrepondo ao tracklog um mapa dividido em grades de 10 metros quadrados, cada uma com sua assinatura de elevação específica baseada na média de sua área total.

Desta forma, em terrenos muito íngremes, a elevação poderá variar para mais ou para menos que o valor indicado. Para aumentar a precisão, tanto o Strava quanto o Garmin Connect desabilitam automaticamente o recurso de correção de elevação quando utiliza um arquivo gerado por um aparelho com altímetro barométrico incorporado, já que os tracklogs gerados por este tipo de equipamento é mais preciso.

Interferência eletromagnética

Em novembro de 2014, diversos usuários do Strava reclamaram de erros medição, falha na localização de percursos e demora na localização dos satélites. Não por coincidência, na mesma época foi registrado um aumento nas atividades solares que  atingiram seu maior nível em 24 anos.

Embora não cheguem a ser prejudiciais às pessoas, as erupções solares emitem poderosas tempestades de radiação, capazes de interferir em algumas comunicações de rádio na Terra, bem como navegadores GPS.

“Qualquer tipo de aparelho receptor GPS pode ser afetado”, disse Bifford Williams, cientista pesquisador da Global Atmospheric Technology and Sciences. “GPS funcionam recebendo sinais de múltiplos satélites para determinar sua distância a partir de cada satélite e assim, triangular sua posição. Explosões solares podem ejetar partículas elétricas (elétrons, íons) na camada superior da atmosfera, alterando seu índice de refração, o que pode atrasar ou até mesmo alterar o ângulo dos sinais. Uma camada mais forte pode até bloquear o sinal completamente”, disse.

Outros erros

A precisão de um aparelho de navegação poderá variar de acordo com a força do sinal do satélite, que poderá chegar a ser interrompido em locais como o interior de cânions e desfiladeiros ou mesmo em grandes centros urbanos.

Além disso, equipamentos que utilizam software ou firmware desatualizado tendem a ter uma precisão menor que modelos atualizados.

O que fazer para minimizar o problema

• Atualize – Utilize sempre  a última verão do firmware de seu aparelho de navegação ou mantenha atualizadas as versões de seu aplicativo. Isto irá minimizar a geração de arquivos corrompidos e, em muitas vezes, otimizar o sistema de cálculo para determinação do posicionamento;
• Utilize um sensor de velocidade – Sensores de velocidade semelhantes aos utilizados em ciclocomputadores comuns proporcionam uma maior precisão nos dados de velocidade e distância que a medição realizada apenas com dados de satélite. Desnecessário dizer que o sensor deverá ser corretamente calibrado para o diâmetro correto da roda (com os pneus incluídos).
• Faça um upgrade – Novos modelos de aparelhos receptores de satélite são mais rápidos e precisos que os modelos comercializados há 5 anos atrás. Além disso, muitos modelos incorporam, além da recepção de satélites do sistema GPS (norte-americano), compatibilidade com a rede de satélites russa GLONASS. Mais satélites sempre significa a maior precisão.
• Baixe mapas atualizados – Nos equipamentos compatíveis com a armazenagem off-line de mapas (ideais para a prática de mountain biking), atualize sempre os arquivos de mapas de sua região. Além dos mapas comercializados pela Garmin e outros fabricantes, vários sites oferecem a opção de se baixar mapas de alta qualidade gratuitamente, como o Projeto TrackSource e  o OpenStreet Maps.
• Altere o modo de gravação – Muitos aparelhos de navegação, como os modelos da Garmin, permitem a alteração do modo de gravação de automático (ou Smart) para 1 segundo, de forma a minimizar os erros de interpolação e aumentar assim a precisão. Desvantagens? Aumento no consumo da bateria e arquivos tracklogs mais pesados.