دانستنیهایی در مورد سیستم تعیین موقعیت جهانی

در این مقاله قصد داریم به دانستنیهایی در مورد سیستم تعیین موقعیت جهانی بپردازیم.

دانستنیهایی در مورد سیستم تعیین موقعیت جهانی

شاید ساده ترین و بهترین تعریفی که بتونیم برای این سیستم بکنیم این باشه :
اگر ما تمام سطح کره زمین را مثل صفحه شطرنج خط کشی کنیم و بصورت مربع هایی به ابعاد یک متر دربیاوریم ، در GPS برای هرمربع یک آدرس وجود داره !! فوق العاده نیست !! وشاید خیلی بیشتر تعجب کنید وقتیکه گفته میشه که در Advaced GPS برای هر سانتیمتر مربع یک آدرس وجود داره !! و کار دستگاه جی پی اس پیدا کردن این آدرس هاست
طول عمر مفید این ماهواره ها هفت سال ونیم است ، که بعد از آن بایستی بتدریج جایگزین شوند ، سه ماهواره استندبای در حالت گردش هستند که در صورت خرابی یکی از ماهوار ها سریعا جایگزین میشوند . همزمان با وارد مدار شدن ماهواره های جدید امکانات بیشتری نیز اضافه میشود
از آنجا که تمام این سیستم آنحصارا در اختیار آمریکاست ، و در مواقع بحرانی مثل جنگ عراق ، آمریکا برخی و یا تمام امکانات آنرا برای عموم قطع میکنه ، اروپایی ها بفکر را اندازی یک سیستم مشابه افتاده اند که احتمالا در آینده نزدیک شاهد ورژن اروپایی جی پی اس نیز خواهیم بود ، کشور آلمان یکی از پشنهاد دهندگان و فعالان ای پروژه اروپایی است
مطمئنا بتدریج استفاده از GPS نیز مانند خیلی از وسایل دیگر ازقبیل موبایل ، کامپیوتر …همگانی خواهد شد.

جی پی اس (GPS)

جی‌پی‌اس یا سیستم موقعیت‌یاب جهانی (Global Positioning Systems)، یک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره‌ای است که از شبکه‌ای با حداقل ۲۴ ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار زمین قرار داده شده‌اند. شامل ۲۴ ماهواره است که در ۲۰۰۰۰ کیلومتری بالای زمین در مدار مدور ۱۲ ساعته می‌چرخند. این بدین معنی‌ست که هر ماهواره ۱۲ ساعت برای چرخش کامل به دور زمین به کار برده می‌شود. به منظور کسب اطمینان از اینکه ماهواره‌ها قادر به ردیابی و تشخیص در هر نقطه از روی سطح زمین باشند، آنها به شش گروه چهارتایی تقسیم می‌شوند. این ماهواره‌ها علائم رادیویی به زمین ارسال می‌دارند که شامل اطلاعاتی درباره زمین است. با استفادده از دریافت کننده زمینی جی پی اس، این علائم دریافت و ارتفاع، طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی (موقعیت جهانی) دریافت کننده را تعیین می‌کند. علائم رادیویی در ۲ فرکانس با باند کوتاه فرستاده می‌شود (L-bond) باند کوتاه به فرکانس‌های بین ۳۹۰ تا ۱۵۵۰ مگاهرتز اشاره می‌کند.

 

 

کاربرد جی پی اس

جی‌پی‌اس در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.
خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام شبانه‌روز در دسترس است و استفاده از آن رایگان است.
علاوه بر جی‌پی‌اس، دو سیستم کمابیش مشابه دیگر نیز وجود دارد: سیستم گلوناس که دولت شوروی ساخته و اکنون به‌دست کشور روسیه اداره می‌شود و سیستم گالیله که کشورهای اروپائی آن را برای وابسته نبودن به سیستم آمریکائی جی‌پی‌اس ساخته اند.

در واقع اساس کار این سامانه، فرستادن سیگنال‌های رادیویی با فرکانس بالا و به طور پیوسته است که زمان و مکان ماهواره را نسبت به زمین مشخص می‌‌کند و یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس روی زمین، با گرفتن این اطلاعات از سه ماهواره یا بیشتر، آن‌ها را پردازش می‌‌کند و موقعیت کاربر را در هر نقطهٔ زمین، در هر ساعتی از شبانه روز و در هر وضعیت آب و هوایی به او نشان می‌‌دهد.

بخش کنترل زمینی

این بخش شامل 5 ایستگاههای کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روشهای کلاسیک تعیین موقعیت نظیر روش VLBI  (تعیین فواصل بلند توسط کوازارها) و روش SLR (فاصله سنجی ماهواره‌ای با امواج لیزر) بدست آمده‌است. این ایستگاه‌ها وظیفه تعقیب چندجمله‌ایِ ریاضی به طریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری (افمریزها) و موقعیت ماهواره‌ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریباً در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه می‌نماید

تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. دومین بخش سیستم جی پی اس ایستگاه زمینی است که مانند وسائل مخابراتی ارسال کننده داده‌ها به مرکز داده‌ها، شامل یک دریافت‌کننده و آنتن است. آنتن تک جهته در هر محل، که بیشتر شبیه به آنتن رادیویی یک ماشین عمل می‌کند، علائم ماهواره‌ای را جدا و بصورت جریان‌های الکتریکی به محل دریافت کننده ارسال می‌کند. سپس دریافت کننده علائم را به کانال‌های طراحی شده برای یک ماهواره و فرکانس خاص در زمانی خاص، جدا می‌کند.

ایستگاه زمینی شامل وسائل مخابراتی ارسال کننده داده‌ها به مرکز داده‌ها، یک دریافت‌کننده و آنتن است. آنتن تک جهته در هر محل، که بیشتر شبیه به آنتن رادیویی یک ماشین عمل می‌کند، علائم ماهواره‌ای را جدا و بصورت جریان‌های الکتریکی به محل دریافت کننده ارسال می‌کند. سپس دریافت کننده علائم را به کانال‌های طراحی شده برای یک ماهواره و فرکانس خاص در زمانی خاص، جدا می‌کند.

در هر علامت، توالی کدگذاری شده‌ای ارسال می‌شود. با مقایسه توالی دریافت شده با توالی اصلی، دانشمندان قادر به تعیین میزان مسافت طی شده علامت از ماهواره به زمین هستند. تأخیر علامت در شناسایی و مطالعه لایه‌های جوی که سطح زمین را احاطه کردند (یونوسفر و تروپوسفر) مفید هستند. علامت سومی نیز از ماهوراه به زمین ارسال می‌شود که شامل داده‌هایی درباره سلامت موقعیت ماهواره است.

سومین بخش سیستم، مرکز داده‌ها است. نقش مرکز داده‌ها دو جنبه دارد. این بخش هم ایستگاه‌های جی پی اس جهانی را کنترل می‌کند و هم برای تحلیل و اصلاح داده‌ها از دریافت کننده آن ایستگاه‌ها، از سیستم‌های کامپیوتری خودکار استفاده می‌کند. با کار بر روی داده‌های خام و ایجاد داده فرآوری شده دانشمندان جهان قادرند از آن برای کارهای متفاوت استفاده کنند. تا زمانیکه محل‌های جی پی اس جهانی توسط مرکز متفاوت در سراسر دنیا ساخته و اداره می‌شوند، مکان‌های مرکزی داده‌های متفاوت زیادی وجود دارد.