ماهواره‌ های جی پی اس

در این مقاله میخواهیم به ماهواره‌ های جی پی اس بپردازیم.

ماهواره‌ های جی پی اس

۲۴ عدد ماهواره جی‌پی‌اس در مدارهایی بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مایل از سطح دریا گردش می‌کنند. هر ماهواره دقیقاً طی ۱۲ ساعت یک دور کامل بدور زمین می‌‌گردد. سرعت هریک ۷۰۰۰ مایل بر ساعت است. این ماهواره‌ ها نیروی خود را از خورشید تأمین می‌کنند. همچنین باتری‌هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می‌کنند به‌همراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها NAVSTAR نیز گفته می‌شود.

 برخی مشخصه‌های جالب این سیستم

اين بخش همان بخش ماهواره هاي موجود درفضا مي باشد اين ماهواره ها سيگنالهايي با مشخصات ذيل ارسال مي كند دونوع اطلاعات مربوط به محاسبه نقاط عبارتند از:

  1. اطلاعات تقويم نجومي مربوط به موقعيت تقويمي ماهواره ها مي باشد با دريافت اين اطلاعات سيستم گيرنده GPS ماهواره‌هايي كه بهترين اطلاعات را ارسال مي كنند تشخيص مي دهد و انتخاب مي كند( ازنظر موقعيت هندسي)
  2.  اطلاعات جدول نجومي براي عمليات ناوبري استفاده مي شود و بسيار دقيق است اين جداول نيز حاوي مختصات مكاني دقيق ماهواره اي GPS و زمان ساعت ماهواره ها مي‌باشد.

 

 

ماهواره‌های جی پی اس
ماهواره‌ های جی پی اسجی پی اس

جی‌پی‌اس چگونه کار می‌کند

ماهواره‌های این سیستم، در مدارهای دقیق هر روز ۲ بار به‌دور زمین می‌‌گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می‌کنند. گیرنده‌های جی‌پی‌اس این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می‌کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال از ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می‌‌کند. از اختلاف این دو زمان، فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می‌‌گردد. این عمل را با داده‌های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می‌کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با تقریب ناچیز معین می‌‌کند.گیرنده به دریافت اطلاعات هم‌زمان از حداقل ۳ ماهواره برای محاسبه ۲ بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره‌ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطلاعات مفید دیگر، می‌نماید.

امواج ماهواره ها متشكل ازامواج حامل باند L مدوله شده با يك كداستاندار كد (C/A2ويك كد دقيق (كد P(3) ويك كددريانوردي ومختصات ماهواره به صورت توابع زماني مي باشد كه دربر آن گيرنده هاي شخصي تفاوتهاي زماني بين وردوي كدهاي C/A را اندازه گيري ميكنند اگردراثر دخالت كنترل زميني درانطباق زماني خطايي بوجود نيايد گيرنده هاي شخصي ازدقتي حدود 15 متر برخوردار خواهند شد.

دوكدC/A, P دقيق است و مربوط به مسائل نظامي است وكد C/A استفاده عمومي دارد و دقيق نمي باشد ماهواره GPS اطلاعات مذكور را توسط سيگنالهاي با فركانس 1575HZ )L1 و (1227GHZ)  L2 ارسال مي كنند هرماهواره داراي آنت هليكس 12 آراه است قدرت  سيگنال روي آنتن براي سيگنال dbLI 58 . براي سيگنال dbL2 /35 مي باشد و قدرت آنت ماهواره بصورت ايزو تدوپيك حداقل db 50 مي باشد كدهاي C/A,P ازتنوع كدهاي شبه تصادفي (13) هستند

مفهوم كلي ناوبري راديويي بستگي به انتقال همزمان سيگنالهاي راديويي دارد اگر سيگنالهاي راديويي دقيقاً بطورهمزمان بطور فرستاده نشوند گيرنده نمي تواند بطوردقيق موقعيت را محاسبه نمايد كنترل زميني دراثر تاثيرگذاري بعضي ازماهواره ها درارسال سيگنال هاي C/A كمي قبل يا بعداز ساير ماهواره ها دخالت مي كند دخالت عمدي اصلي , هما ن دسترسي موردي (4) به شمار مي رود .

گيرنده هاي شخصي ميزان خطا را تشخيص نمي دهند. بلكه بطورتصادفي بين 15تا 100 متر دقت تغيير مي يابد .البته دخالت عمدي برروي گيرنده هاي نظامي اثر نمي گذارد .منبع خطاي ديگر وجود كه برروي فركانس سيگنال گيرنده هاي شخصي اثرمي گذارد كه دخالت يونسفر ناميده مي شود .

زماني كه يك سيگنال راديويي ازبين الكترونها ي آزاد يونسفر عبورمي كند تاخير اندكي بوجود مي آيد برحسب مدت زماني تاخير كه بوسيله الكترون هاي آزاد بوجود مي آيد ماهواره‌هاي GPS كدP را روي دوموج راديويي با فركانس هاي مختلف ارسال مي كند كه L1,L2 ناميده مي شود .يك سيگنال به هنگام عبور ازيونسفر بيشتر ازديگري به تاخير مي افتد.

گيرنده هاي گران قيمت هردوفركانس را رديابي مي كنند و اختلاف وردي بين L1,L2  اندازه مي گيرند مدت زمان تاخيري را محاسبه مي كنند كه الكترونها ي آزاد ي بوجود مي آورند وتصحيحات لازم را براي تاخير يونسفر انجام مي دهند. گيرنده هاي شخصي نمي توانند تاثير دخالت يونسفر را تصحيح كنند زيرا كدهاي C/A فقط برروي فركانس L1 فرستاده مي شوند نوعي گيرنده هاي تخصصي وجوددارد كه به عنوان گيرنده هاي بدون كدشناخته شده اند ودقت فوق العاده اي دارند كه درآن بطورغيرمستقيم ازكد P استفاده مي شود گيرنده ها ارزش كدP را مشابه آنچه كه گيرنده هاي نظامي تشخيص مي دهند نمي شناسند بنابراين دقت آنها با استفاده ازروش هاي خاص پردازش سيگنال بدست مي آيد آنها كد P رابراي چندروز دريافت كرده وپردازش مي نمايند وپس از انجام محاسباتي چندمي توانند موقعيت نقاطي را تهيه كند كه با دقت mm 10 با استفاده از3يا4 ماهواره عملي مي باشد .

البته اين گيرنده بيشتر براي تعيين  موقعيت دركارهاي نقشه برداري بكار مي رود زيرا بايدچند روزبطور مداوم درآن نقطه اطلاعات دريافت و پردازش شود.

ماهواره‌های جی پی اس

روش تعيين موقعيت توسط GPS

اگرفاصله ما ازماهواره 1 درحدود 10 كيلومتر باشد بنابراين مكان ما درفضا برمحيط كرده به مركزيت ماهواره اوشعاع 10 كيلومتر منطبق مي باشد حال فرض مي كنيم فاصله ما ازماهواره 20 درحدود 11 كيلومتر باشد دراين حالت نيز مكان ما درفضا برروي محيط كره اي به مركز ماهواره 2 وشعاع 11 كيلومتر واقع  است فصل مشترك اين دوكره مي تواند يك دايره باشد كه مكان ما بطورقطع برروي محيط اين دايره قراردارد .

حال اگر ماهواره سوم را نيز درنظربگيريم كه فاصله اش با ما 12 كيلومترباشد دراين صورت فصل مشترك كره مربوط به ماهواره 3 با فصل مشترك كره هاي ماهواره اي 1و2 حداكثر دونقطه مي باشد كه قطعاً يكي ازاين دو مبين مكان واقعي ما خواهد بود.اما بطورقطعي يكي از اين دو نقطه نامعقول مي باشد .

بطورمثال داراي ارتفاع بيشتري از سطح زمين است . لذا كامپيوترهاي داخل گيرنده هايGPS با استفاده ازتكنيك هاي گوناگون قادر به تشخيص نقطه غلط مي باشند.

ازنظر تئوري با استفاده از3 ماهواره مي توانيم مكان خودرا به دست آوريم ولي به دليل فني اگرچنانچه ماهواره چهارم را همانند ماهواره هاي 1و2 انتخاب كنيم بطورقطع فصل مشترك اين چهار كره يك نقطه خواهد بود واين نقطه مختصات مكاني مارا نشان مي دهد استفاده كنندگاني كه درارتفاعي مششخص قراردارند (مانندكشتي هايي كه درسطح دريا واقع باشند)به سهولت ميتوانند با استفاده ازدوماهواره مكان خودرا تعيين نمايند .

دراين حالت كره زمين را مي توان جايگزين ماهواره سوم كردوازيك مرحله محاسبه مسافت صرفنظر نمود بدين ترتيب اين فرصت جهت انجام سايرمحاسبات قابل بهره برداري بوده وعملاً مكان يابي افزايش مي يابد .

بطورخلاصه مي توان بيان كرد كه مبناي كار GPS استفاده ازماهواره به عنوان مرجعي جهت يافتن موقعيت درهرنقطه زمين مي باشد ساير مسايل اين سيستم صرفاً جزئيات تكنيكي هستند كه به سرعت و دقت وسهولت عمل موقعيت يابي كمك مي كند.

 

 

ماهواره‌های جی پی اس
ماهواره‌ های جی پی اسجی پی اس

 

روش محاسبه مسافت ازماهواره

درسيستم موقعيت ياب جهاني GPS قدم اساسي دانستن ميزان مسافت ازماهواره است بنابراين استفاده ازتكنيك هاي پيشرفته به منظور محاسبه مسافت امري اجتناب ناپذير است ايده اصلي اين موضوع براساس همان معادله سرعت نوردرمدت زمان تاخيراستواراست سيستم GPS بدين صورت كارمي كند كه گيرنده كاربر مدت زماني را كه طول ميكشد تا امواج راديويي ازماهواره به اوبرسد را اندازه گيري مي كند.

همانطوركه مي دانيد امواج راديويي با سرعت نورحركت مي كند وبدين ترتيب با حاصلضرب اندزه گيري شده درسرعت نور مسافت خود را تاماهواره بدست مي‌آورد و اين كارحداقل بايستي براي 3 ماهواره مشخص، صورت گيرد بنابراين بايد براي اندزه گيري زمان رسيدن به سيگنال ازساعتهاي خيلي كوتاه باشند زيرا امواج با داشتن سرعت نورخيلي سريع حركت مي كنند.

مثلاً اگرماهواره اي دقيقا دربالاي سرما باشد حدود 60 ميلي ثانيه طول مي كشد تا امواج راديويي آن به ما برسد دقت ساعت گيرنده هاي GPS حدود نانو ثانيه مي باشد. يك اختلاف زماني بين كپي كدGPS ايجاد شده دربرگيرنده بااصل كد رسيده ازماهواره وجود دارد كه با ضرب كردن آن درسرعت نور, شبه فاصله به دست مي آيد اين روش با هردو كد A/C,P امكان پذيرهستند .

كدهاي توليدشده دربرگيرنده ازساعت خودگيرنده منتج مي شوند وكدهاي ارسالي ماهواره نيز توسط ماهواره ايجاد ميشود .

خطاي زماني درهردوساعت گيرنده وماهواره باعث مي شود كه فاصله اندازه گيري شده با فاصله هندسي بين ماهواره و گيرنده فرق داشته باشد  اين ساعتها بسيار دقيق وگران قيمت مي‌باشند وماهواره ها جهت قابليت اطمينان بيشتر داراي 4 ساعت اتمي هستند ولي در گيرنده ها به دليل گران قيمت بودن اين ساعتها نمي توان ازآنها استفاده نمود لذا ازساعتهاي ارزانتري استفاده مي شود كه درعمل ايجاد اختلاف جزئي دراندازه گيري زمان مي نمايند .البته با استفاده از راه حلهايي تصحيح صورت مي گيرد:

ماهواره‌های جی پی اس
ماهواره‌ های جی پی اس

مزاياي سيستم GPS

ماهواره ابتدا اطلاعات وداده هاي ناوبي رابه پنج ايستگاه كنترل كه درمناطق كلردواسپرينگ(5) كو آجالين (6) ديه گوگارسي)(7) آسنشن(8) و هاوايي (9) قراردارند ارسال مي كند كه درواقع اين سيگنال ها ماهواره ها را رديابي (10) مي كنند.

سپس اين ايستگاهها اطلاعات خودرا به ايستگاه كنترل ماهواره (ايستگاه اصلي كه همان كلرادواسپرينگ مي‌باشد) ارسال كنند كه وظايف آن پردازش داده ها ارسال به ماهواره و نظارت بركنترل روزانه ماهواره است سپس اين داده ها به سه آنت زميني ديگر ارسال مي شود كه توسط اين آنتها اطلاعات كنترل شده به ماهواره جهت تصحيح جهت ساعت ماهواره وفرامين ودستورات تله منزي ارسال مي شود به اين كار اصطلاحاً ataupload شدن ماهواره گفته مي شود.

انواع گیرنده‌های جی‌پی‌اس

گیرنده‌های جی‌پی‌اس انواع گوناگونی دارند و انتخاب هرکدام از آن‌ها بستگی به موارد استفادهٔ شما دارد؛ برای نمونه این که می‌‌خواهید در داخل خودرو آن را نصب کنید یا اینکه آن را در کوله پشتی خود قرار دهید گزینه‌های متعددی را پیش روی شما می‌‌گذارد.

گیرندهٔ بیسیک جی‌پی‌اس _ بیسیک: این گیرنده‌ها در واقع از ساده‌ترین و کم قیمت‌ترین گونه‌ها هستند (اغلب کمتر از $100 us) یک گیرندهٔ بیسیک (پایه) می‌‌تواند بسیار دقیق تر از گیرنده‌های گران قیمت باشد، اما باید این مساله را هم در نظر داشت که این گیرنده‌ها بسیاری از ویژگی‌های دستگاه‌های گران قیمت را ندارند. ویژگی قابل توجهی که کمبود آن بیشتر حس می‌شود، نداشتن قابلیت نقشه برداری یا Mapping است که بعدا شرح داده خواهد شد.

در زیر تعدادی از امکانات این گیرنده‌های ساده آمده است:

• گیرنده‌های دستی جی‌پی‌اس _ نقشه بردار:

همانطور که از نام این گیرنده بر می‌‌آید گیرندهٔ نقشه بردار از قابلیت نمایش نقشه برخوردار است. این گیرنده‌ها ابعاد بزرگ تری نسبت به گیرنده‌های قبلی دارند. با اتصال این گیرنده به یک رایانه شخصی نقشهٔ دلخواهتان را به گیرنده می‌‌دهید. جزئیات نقشه نیز بستگی به اندازه و نیز رزولوشن نمایشگر دارد. این گیرنده‌ها فشارسنج، قطب نمای الکترونیکی، بازی و سالنامه هم دارند. اگرچه این گیرنده‌ها باید خیلی گران قیمت تر از نمونهٔ قبلی باشند، ولی افزایش قیمت نسبتاً کمی دارند و افزودن یک نمایشگر بزرگ تر برای شرکت تولید کننده هزینهٔ زیادی را در بر ندارد. قیمت این گیرنده‌ها از 150 دلار آمریکا شروع می‌شود. نقشه‌هایی که قابلیت بار کردن (upload) داشته باشند در یک سی‌دی قرار دارند که در هنگام خرید دستگاه به شما داده می‌شود. با استفاده از نصب نرم افزار نقشه در رایانه شخصی خود می‌‌توانید به انتخاب یک یا چند مسیر بپردازید و بعد از علامت گذاری نقشه آن را به گیرندهٔ نقشه بردار خود بدهید. ولی در این میان باید توجه کرد که دستگاه‌های دستی، ظرفیت محدودی دارند و تنها مقدار مشخصی از اطلاعات را می‌‌توانید در آن‌ها ذخیره کنید. مدل‌هایی از این گیرنده‌ها وجود دارند که می‌‌توان به آن‌ها کارت حافظه اضافه کرد (که معمولاً از حافظهٔ SD یا از حافظهٔ CF استفاده می‌شود). پس اگر به ذخیرهٔ مقدار بیشتری از اطلاعات نیاز دارید به یک کارت حافظه هم احتیاج پیدا می‌‌کنید. یک دستگاه پی‌دی‌ای

 • گیرنده‌های جی‌پی‌اس برای خودرو:

این گیرنده‌ها بزرگ تر از گیرنده‌های دستی هستند و نمایشگری نسبتاً بزرگ دارند تا راننده در هنگام رانندگی به سادگی آن را بخواند. این گیرنده‌ها با استفاده از برق خودرو کار می‌کنند و بنابراین تنها در داخل خودرو قابل استفاده هستند. ویژگی جالبی که معمولاً در این دستگاه‌ها وجود دارد، راهنمایی‌های صوتی دستگاه است و به راننده اجازه می‌‌دهد بدون اینکه چشم خود را از جاده بردارد، با گوش دادن به صدای دستگاه طبق نقشه پیش برود. قیمت این دستگاه از 500 دلار آمریکا شروع می‌شود. بسیاری از کارخانه‌های تولید خودرو با سفارش مشتری، یک دستگاه جی‌پی‌اس بر روی خودروهای فروشی خود نصب می‌‌کنند. آن‌ها ثابت هستند و از زیبایی و نیز ایمنی بیشتری برخوردارند. قیمت تمام شدهٔ آن‌ها بیشتر از گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای است که بعدا خودتان در خودرو نصب می‌‌کنید.

• گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای یک دستگاه پی‌دی‌ای:

برتری استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای (PDA) به‌عنوان یک جی‌پی‌اس، نمایشگری بزرگ است که افزون بر راحتی در مطالعهٔ نقشه، جزئیات بیشتری را نیز قابل مشاهده می‌‌سازد. همچنین همانند جی‌پی‌اس‌هایی که در داخل خودرو نصب می‌‌شوند، می‌‌توانند به صورت صوتی راهنمایی کنند. برای استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای به‌عنوان جی‌پی‌اس و اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس چندین راه مختلف وجود دارد:

– استفاده از Sleeve: وسیله‌ای است که با قرار دادن پی‌دی‌ای در آن، عملکردهای متفاوتی را می‌‌توان برای پی‌دی‌ای فراهم ساخت. برای این کار به حافظهٔ CF و یا اسلات PCMCIA هم احتیاج داریم. یک Sleeve می‌‌تواند کارت حافظهٔ اضافی، باتری اضافی، یک دوربین و یک تلفن را به دستگاه شما متصل کند و مهم تر از همه به‌عنوان یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه شما عمل کند. همچنین یک اسلات CF دیگر هم برای شما فراهم می‌‌کند که این اجازه را به شما می‌‌دهد تا بتوانید به کارهای دیگری در کنار استفاده از جی‌پی‌اس بپردازید. عملکرد یک Sleeve جی‌پی‌اس درست همانند عملکرد یک CF جی‌پی‌اس است.

– حافظهٔ CF: یکی از حافظه‌های متداول برای پی‌دی‌ای است که می‌‌تواند مستقیما به‌وسیلهٔ اسلات مخصوص CF که در پی‌دی‌ای وجود دارد یا با استفاده از Sleeve به دستگاه متصل شود. یک کارت CF جی‌پی‌اس انتخاب نسبتاً ارزان قیمتی است. ولی مشکلی در اینجا وجود دارد و آن این است که یک CF جی‌پی‌اس به سرعت باتری‌های پی‌دی‌ای شما را مصرف می‌‌کند و باید به فکر چاره باشید.

– بلوتوث جی‌پی‌اس: فن آوری بلوتوث این اجازه را به ما می‌‌دهد ارتباطی بدون سیم را بین چند دستگاه فراهم کنیم. شما می‌‌توانید پی‌دی‌ای خود را در دست گرفته و به گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای که در کوله پشتی تان قرار داده اید بصورت بی سیم متصل شوید. استفاده از یک بلوتوث جی‌پی‌اس همچنین برای داخل خودرو بسیار مناسب است چرا که با قرار دادن آن در جلوی داشبورد دید بهتری از آسمان را برای گیرندهٔ تان فراهم می‌‌کنید. o اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ دستی جی‌پی‌اس با استفاده از کابل: به بیشتر گیرنده‌های دستی، کابلی جهت اتصال به پی‌دی‌ای وصل می‌شود. با این روش می‌‌توانید با قیمتی مناسب هم در داخل خودرو و هم در خارج آن از دستگاه موقعیت یاب خود استفاده کنید. دستگاه پی‌دی‌ای با نمایشگر خوب و نسبتاً بزرگی که دارد برای مشاهدهٔ نقشه‌ها مناسب است.

– اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس خودرو با استفاده از کابل: می‌‌توانید با انتخاب گیرنده‌ها ی موسوم به موشواره (mouse) برای خودرو و یک پی‌دی‌ای از یک جی‌پی‌اس خوب بهره مند شوید. اگر می‌‌خواهید از جی‌پی‌اس خود تنها درون خودرو استفاده کنید، این مورد بهترین انتخاب است. گیرندهٔ موشواره برق خود را از خودرو تأمین می‌‌کند و باتری‌های پی‌دی‌ای شما بیشتر دوام خواهند آورد. همچنین این گیرنده یک کابل دوشاخه (Y) دارد که برق پی‌دی‌ای شما را نیز تأمین می‌‌کند. گذشته از این ها، ویژگی بسیار خوب گیرنده‌های موشواره، حداقل قیمت آن‌ها است.

• گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای رایانه کیفی (لپ‌تاپ):

تقریباً همانند یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه پی‌دی‌ای است با این تفاوت که در اینجا دیگر نیازی به استفاده از Sleeve یا چیزی شبیه به آن نیست. بخاطر داشته باشید که اگر شما بخواهیداز یک CF جی‌پی‌اس به‌عنوان گیرندهٔ لَپ‌تاپ خود استفاده کنید، CF جی‌پی‌اس شما با اتصال مستقیم به لپ‌تاپ از آن بیرون می‌‌زند و بنابراین اگر بخواهید در حالی که روی صندلی خودرو نشسته اید از جی‌پی‌اس هم استفاده کنید ،گیرندهٔ جی‌پی‌اس شما دید خوبی از آسمان نخواهد داشت و به خوبی وضعیتی که گیرنده را مستقیما زیر آسمان قرار می‌‌دهید عمل نخواهد کرد.

ماهواره‌های جی پی اس
ماهواره‌ های جی پی اس

اصول كارگيري GPS

وظيفه يك گيرنده GPS درست بعداز روشن شدن آن را مي توان بصورت زير خلاصه كرد.
الف) نرم افزار سيستم بايدبتواند ماهواره هاي موجود درديد كاربر را تعيين كند و سپس ازبين ماهواره ها , چهار ماهواره را كه داراي بهترين آرايش هندسي هستند به منظورمينيمم شدن خطاي فاصله  منبعي انتخاب كند.

مل تعيين كابل ماهواره هاي موجود درديد كاربراغلب توسط اطلاعات قبلي موجود درحافظه خراب نشدني دستگاه (14) انجام مي شود اگرچنين اطلاعات معتبري درحافظه نباشد سيستم بايد عمل جستجو را برروي تك تك 24 ماهواره GPS انجام داده وليستي ازماهواره هاي در ديدتهيه كند كه مسلماً اين كاروقت زيادي ازگيرنده را پس ازروشن شدن به خوداختصاص مي دهد .

ب) پس ازتعيين 4 ماهواره موردنظر بايدسيگنال آنها را بدست آوريم .اين كار با ساختن كدشبه تصادفي نظير كدماهواره موردنظر درگيرنده وانجام عمل همبستگي با سيگنال رسيده انجام مي شود .كد داخلي گيرنده را آنقدر شيفت زماني مي دهيم تا خروجي همبستگي‌ساز ماكزيمم گردد. دراين صورت كد بدلي وكد دريافتي ازماهواره كاملاً سنكرون هستند .به اين عمل , جستجوي سيگنال ماهواره درحوزه زمان مي گويند:

لازم به ذكراست كه بايستي عمل جستجو در حوزه فركانس نيز انجام شود ازآنجا كه ماهواره هاي GPS درمدار زمين ثابت (ژئو سنكرون)قرار نداشته ونسبت به زمين درحال حركت هستند وهمچنين چون گيرنده نيز معمولاً روي يك جسم متحرك نظيراتومبيل ويا هواپيما نصب مي شود درنتيجه فركانس دقيق كاربر ارسالي به علت اثر دوپلر ,مشخص نيست پس بايد فركانس كاربر محلي را نيز آنقدر تغيير دهيم تا خروجي همبستگي ساز ازحد آستانه اي بيشتر شود.و نهايتاً فركانس كاربر نيز با فركانس دريافتي سنكرون شود .

ج) پس از عمل جستجو وارد مرحله رديابي سيگنال مي شويم دراين مرحله اولاً هدف اين است كه سيگنال سنكرون توليد شده دربرگيرنده همچنان با سيگنال ماهواره سنكرون بماند اين عمل توسط يك حلقه كنترلي خاص تحت عنوان COSTASLOOP كه درواقع يك نوع خاص (15) VCO انجام مي شود .ثانياً عمليات دمودلاسيون (16) BPSK سيگنال رسيده اطلاعات ناوبري D(t) و عمليات شبه فاصله سنجي (تعين فاصله كاربر وماهواره توسط زمان انتشار سيگنال ) نيز دراين مرحله انجام شود.

د) مراحل بوت بايدعيناً براي 3 ماهواره ديگر انجام شود. درنهايت چهار شبه فاصله كه ازمراحل فوق محاسبه شده است دراختيار داريم . حال نرم افزار گيرنده بايدبتواند به كمك اين چهارشنبه فاصله يك دستگاه چهار معادله وچهار مجهول را حل كند واين معادلات طول وعرض جغرافيايي, ارتفاع وهمچنين زمان دقيق را بدست آورد ازمراحل چهارگانه فوق مراحل الف و د بيشتر به جنبه هاي نرم افزاري يك گيرنده برمي گردد.

كاربردهای GPS چیست؟

بطوركلي ازمهمترين زمينه هاي كاربد GPS مي توان به مواردزير اشاه كرد.

 الف – درزمينه هاي نظامي

  1.  كاربردهوايي : ازهدايت موشك ها تا تمام هواپيماهاي جنگنده و بمب افكن , هلي كوپتر .موشك كروز , چتر بازي و پروازهاي نظامي و ….
  2. كاربرد هاي دريايي: زيردريايي , كشتي و تمام انواع قايق ها ودريانوردي نظامي .
  3.  كابردهاي زميني :  مكان توپخانه ها, ناوبري خودروها , هدايت پياده نظام , سيستم موشك زمين به زمين , شناخت نوع وجنس خاك .

ب: كاربرد هاي نقشه برداري :

از GPS به طريق مختلف درنقشه برداري مي توان استفاده كرد .مهمترين كاربردهاي GPS درنقشه برداري عبارتنداز :

1) نقشه برداري هيدرو گرافيك .
2) نقشه برداري سينما تيكي خيلي دقيق برروي زمين .
3) فتو گرامتري بدون كنترل زميني
4) انبوه سازي شبكه ژئو دتيك
5) نقشه برداري كارامتري
6) فتو گرامتري بصورت REAL .TIME

ج: كاربردهاي تجاري :

1)ناوبري هوايي : دردهه هشتاد , چهل سال پس از كنوانسيون شيكاگو كه منجر به تأسيس سازمان بين المللي هواپيماهاي كشوري ايكائو گرديد نگراني جامعه هواپيمايي ازمحدوديتهاي سيستم هاي ناوبري موجود به طور روزافزوني افزايش يافت .

پيش بيني هاي به عمل آمده نيز نشان دهنده رشدسريع مسافرت هاي هوايي تاسال 2001 خصوصاً درمناطقي مانند آسيا , اقيانوسه بودتعداد 18 ميليارد مسافر وبيش از 10000هواپيما ي درحال تردد درهرلحظه اين نگراني را تاييد مي نمود .لذا پيشنهاد شد كه ازتكنولوژي ماهواره براي مبادله صوتي وداده هاي موردنياز با خطوط ارتباطي مستقيم از هواپيمابه ماهواره وازآن طريق به كنترل ترافيك هوايي استفاده شود. دراين حالت محدوديت ديد مستقيم درسيستم هاي (17) VHF و كيفيت درسيستم هاي (18) HF وجودندارد بعلاوه دريك مجموعه واحد مي توان بصورت همزمان داده هاي ضروري هواپيما مانند مشخصات پرواز, ارتفاع , سرعت و جهت را نيز به كنترلر مراقب پرواز اطلاع داد واز اين  طريق خطاي انتقال صحيح اطلاعات ناشي از عوامل انساني دروقوع سوانح را به كلي ازبين برد.

امروزه تئوري پرواز آزاد انقلابي درصنعت حمل ونقل هوايي بوجود آورده است درپرواز هاي آزاد با توجه به قابليت انعطاف سيستم هاي ناوبري ونظارت مي توان به جاي استفاده ازمسيرهاي ثابت هوايي آنها را بصورت كاملاً ديناميكي بهينه نمود اين ايده جالب بهره برداري بسيارموثر ازفضا را دارد .بنابراين امروزه شركت هاي بزرگ هواپيما سازي مشغول نصب سيستمهاي GPS برروي هواپيما ها مي باشند .

2- ناوبري دريايي : درناوبري دريايي براي تعيين مسير , نقاط مبداء ومقصد وغيره از GPS مي توان بهره گرفت .
د: كاربردهاي همگاني :

سيستم موقعيت ياب GPS  كاربرهاي همگاني نيز دارد كه ازمهمترين اين كاربردها مي توان به موارد زيراشاره كرد.

1- حركت درفضاي باز: حركت درمناطقي كه راههاي چندان مناسبي ندارد يا به كلي فاقد راه است .گيرنده GPS  بسيارارزشمند خواهدبود.
2- ماهيگيري
3- پروازبا گلايدر .
4- استفاده حرفه اي درعمليات زميني
5- اسكي , كوهنوردي
6- قايقراني
7- عمليات جستجو و نجات
8- حركت اتومبيل درجاده
9- مسابقات اتومبيل راني رالي

البته كاربرهاي GPS روزبه روز بيشتروبيشتر مي شود ونيزنبايد اين نكته را ازنظر دورداشت كه اين سيستم با تمام مزاياي خودممكن است دچار اختلال گردد ويا گيرنده اي كه دردست شماست دچارخرابي گردد .پس بايدروشهاي موقعيت يابي كلاسيك را كه كار با قطب نما ونقشه است ازيادنبرد واول اين روش را يادگرفت وبعدبسراغ GPS رفت تا درمواقع نيازدچار وابستگي به سيستم موقعيت يابي جهاني نباشيم .

البته مطالب گفته شده دراين مقاله بطور كامل تمام جزئيات را موردبررسي قرار نداده .زيرا بسياري ازموارد مسائل فني ويا محرمانه سيستم مي باشد كه كمتر دردسترس افرادعادي مي باشد و نيز بررسي آن نياز به دانستن بساري ازروابط پيچيده فيزيك و…. دارد.

برچسب خورده, , , , , , , , , , , , ,

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *