1 آبان 1392 12:21:36
جي پي اس چيست؟
جي پي اس چيست؟

سيستم موقعيت يابي جهاني يا GPS مي تواند موقعيت دقيق شما را در زمين و در هر زماني و در هر موقعيت آب و هوايي نشان دهد. اين سيستم از يك مجموعه 24 تايي ماهواره اي (حدود 6 قطعه زاپاس) تشكيل شده كه 11 هزار ميل دريايي بالاي سطح زمين مي چرخند و به طور مداوم سيگنال هايي به ايستگاههاي زميني مي فرستند كه عملكرد GPS را كنترل مي كنند. سيگنال هاي ماهواره اي GPS همچنين توسط دريافت كننده هاي GPS مشخص مي شود، كه موقعيت مكاني خود شان را در هر جاي زمين با كمتر از يك متر و تعيين فواصل از حداقل 3 ماهواره GPS محاسبه مي كنند. هيچ سيستم راهيابي ديگر تاكنون آنقدر جهاني يا صحيح نبوده است. از اولين پرتاب در سال 1978، پيشرفت سيستم راهيابي جهاني به دهه 1960 برمي گردد يعني زماني كه سازمان همكاري هوا و فضا بخش اصلي در مفهوم و پيشرفت GPS بود، تكنولوژي اي كه به طور بارز قابليت هاي نيروي نظامي مان را افزايش داد و هم چنان به دنبال كشف كاربردهاي جديد در زندگي روزمره است. كمك كرديم تا GPS به عنوان يكي از مهيج ترين و انقلاب آورترين تكنولوژي هاي تاريخ معرفي شود و در گسترش و عملكرد آينده هم شركت داشته باشد.

اجزاي GPS
GPS سه بخش دارد: بخش فضايي، بخش كابر و بخش كنترل.
بخش فضا از يك مجموعه 24 تايي ماهواره تشكيل مي شود (و حدود 6 قطعه اضافه كه هر كدام 11 هزار ميل دريايي بالاي زمين در چرخش هستند). بخش كاربر از دريافت كننده كه مي توانيد در دست خود بگيريد يا در يك وسيله جاسازي كنيد مثل ماشين تان، تشكيل مي شود. بخش كنترل از ايستگاه هاي زميني (شش مورد از آنها در سرتاسر دنيا قرار گرفته اند) تشكيل شده اند كه اين اطمينان را ايجاد مي كنند كه ماهواره ها به طور صحيح كار مي كنند. ايستگاه كنترل مركزي در پايگاه نيروي هوايي Schriever نزديك كلورادو اسپيرينگ قرار گرفته و كلرادو و سيستم را هدايت مي كند. به منظور فهم بيشتر شما از GPS اجازه دهيد در مورد سه بخش از اين سيستم بحث كنيم. ماهواره ها، دريافت كننده ها و ايستگاههاي زميني و سپس بررسي كنيم كه GPS چگونه كار مي كند.

مجموعه ماهواره ها
چرخش سفر فضايي به دور زمين است. ماهواره هاي GPS در عرض 12 ساعت به دور زمين مي چرخند. هر ماهواره به يك ساعت اتمي خيلي دقيق مجهز شده طوري كه زمان را به صورت نانوثانيه بيان مي كند كه 0000000003/0 يا سه بيليون ام يك ثانيه است و اين امكان را ايجاد مي كند تا سيگنالهايش را با سيگنالهاي هم زمان از ماهواره هاي ديگر به زمين مي فرستد. سيگنال با سرعت نور به سمت زمين در حركت است. حتي با اين سرعت با يك زمان قابل توجه به هر دريافت كننده مي رسد. تفاوت بين زماني كه سيگنال دريافت مي شود و زماني كه فرستاده مي شود، با سرعت نور ضرب مي شود و دريافت كننده مي تواند فاصله تا ماهواره را محاسبه نمايد. بر اينكه اين مقياس تا حد ممكن دقيق باشد، سيگنال هاي راهيابي GPS بطور خاص طراحي مي شوند تا اين قابليت را براي دريافت كننده هاي GPS تسهيل كنند تا زمان ورود را اندازه گيري كنند و به تمام ماهواره ها اجازه دهند تا در فركانس مشابه بدون فعاليت با يكديگر عمل كنند. براي محاسبه دقيق طول جغرافيايي، عرض جغرافيايي و ارتفاع، دريافت كننده اجراي كنترل GPS از قبيل بخشهاي كنترل، فضا و كاربر را اندازه گيري مي كند. فاصله تا چهار ماهواره مجزا GPS با استفاده از چهار ماهواره، دريافت كننده موقعيت خودمان را محاسبه مي كند و به ساعت اتمي هم در ماهواره نياز نمي باشد.

دريافت كننده ها
دريافت كننده GPS را مي توانيد در دست خود نگه داريد يا روي هواپيما، كشتي، تانك، زيردريايي، ماشين و كاميون نصب كنيد. دريافت كننده ها و سيگنال هاي ماهواره اي GPS را شناسايي، رمزگشايي و پردازش مي كند.
بيش از 100 مدل دريافت كننده مختلف استفاده مي شود. دريافت كننده دستي به اندازه يك موبايل است و مدلهاي جديدتر،
كوچكتر مي باشند و در يك ساعت مچي يا سرويس اطلاعات شخصي نصب مي شوند. واحدهاي GPS دستي در نيروهاي مسلح آمريكا طي جنگ خليج فارس فقط 28 اونس (كمتر از 3 پوند) بودند. از آن زمان به بعد، عملكردهاي دريافت كننده ها به مدارهاي بر هم مرتبط كاهش يافت كه وزني حدود يك اونس داشتند.

ايستگاههاي زميني
بخش كنترل GPS متشكل از ايستگاههاي زميني متعدد مي باشد كه در سرتاسر جهان واقع شده است.
· ايستگاه كنترل مركزي در پايگاه نيروي هوايي شريور (Schriever) در كلورادو.· شش ايستگاه نظارتي بدون پرسنل: هاوايي و كواجه لاين در اقيانوس آرام، ديگو گارسيا در اقيانوس هند، جزيره اسنسن در اقيانوس اطلس، كيپ كاناورال، فلوريدا و كلورادو اسپيرينگ، كلورادو.· چهار ايستگاه بزرگ با آنتن زميني كه دستورات و اطلاعات را به ماهواره ها مي فرستند و تله متري آنها را جمع آوري مي كنند. ايستگاههاي نظارتي سيگنالهاي راهيابي را پي گيري مي كنند و ديتا خود را به ايستگاه كنترل اصلي مي فرستند. در آنجا كنترل گرها هرگونه تنظيمات يا آپ ديت هاي سيگنال هاي راهيابي مورد نياز براي راهيابي دقيق و ماهواره هاي آپ ديت شده مشخص مي كنند (از طريق آنتن هاي زميني). براي بهبود دقت سيستم، در سال 2005 ايستگاه كنترل مركزي ديتا را از 6 ايستگاه نظارتي اضافه كرد كه توسط آژانس ژئومكاني ملي (National Geo spatial – lutelliguno) به شش ايستگاه نظارتي GPS فرستاده شد.

GPS چگونه كار مي كند؟
اصل كلي در مورد GPS مقياس مسافت (يا دامنه) بين ماهواره ها و دريافت كننده ها است. ماهواره ها دقيقاً به ما مي گويند كه در چه وضعيتي از چرخه هستند و دنيا را به دريافت كننده مي رسانند و موقعيت شان محاسبه مي شود. عملكرد آنها به اين صورت است: اگر بدانيم مسافت دقيق از يك ماهواره در فضا چقدر است، مي دانيم كه جايي در سطح يك موقعيت تصوري با شعاع برابر با فاصله تا شعاع ماهواره هستيم. اگر بدانيم كه فاصله دقيق از دو ماهواره چقدر است، مي دانيم كه در جايي بين خط يعني جايي كه دو جسم خارجي (سيار) واقع شده اند، قرار داريم. و اگر براي بار سوم و چهارم فاصله را از دو يا چند ماهواره ديگر اندازه گيري كنيم، مي توانيم موقعيت خود را مشخص كنيم. دريافت كننده GPS مقياس دامنه ماهواره را پردازش مي كند و موقعيتش را نشان مي دهد. GPS از سيستمي هماهنگ به نام WGS 84 استفاده مي كند كه به معناي سيستم زمين سنجي جهاني است (1984).
به همه اين امكان را مي دهد تا نقشه هايي مانند مواردي كه در مدرسه ديده ايد، تهيه كنيد و همگي از طريق قالب ارجاعي كلي براي خطوط عرضي جغرافيايي و طولي جغرافيايي استفاده مي شود كه موقعيت هاي مكاني و اشياء را نشان مي دهد. GPS از زمان موجود در لابراتوار دريايي امريكا در واشنگتن استفاده مي كند تا تمام زمان بندي سيستم GPS را هم زمان كند. مانند كرنومتر هريسون كه با زمان گرينويچ هماهنگ بود. اكنون بايستي تصويري واضح از سيستم GPS در اختيار داشته باشيد.
مي دانيد كه آن از ماهواره هايي تشكيل شده كه مسيرهايشان توسط ايستگاههاي زميني كنترل مي شود. هر ماهواره سيگنالهاي راديويي توليد مي كند كه دريافت كننده موقعيت مكاني و فاصله بين ماهواره و دريافت كننده را برآورد مي كند. دريافت كننده از مقياس هايي براي محاسبه موقعيت مكاني كاربر (بالا يا روي زمين) استفاده مي كند.

GPS امروزي چگونه كار مي كند؟ ( كاربردهاي نظامي GPS) :
گرچه سيستم GPS به طوركامل در 1994 بوجود آمد، به اثبات رسيد كه براي نيروي نظامي آمريكا يك كمك ارزش مند بود.تصوير سازي بيابان با عرض وتوسعه بي اندازه ماسه را نشان مي داد.اين ناحيه در فاصله مايل ها يكسان است.بدون يك سيستم راهيابي قابل اعتماد ، نيروهاي آمريكايي نمي توانستند مانورهاي عملياتي طوفان بياباني را انجام دهند.به وسيله GPS سربازان مي توانستند به همه جا بروند ودر طوفان شن يا در شب هنگام وقتي سربازان عراقي ساكن آنجا اين امكان را نداشتند، مانورهاي عملياتي شان را اجرا كنند.بيش از 1000 دريافت كننده تجاري پرتابل براي مصرف آنها خريداري شد.تقاضا آنقدر زياد بود كه قبل از پايان درگيري، بيش از 9000 دريافت كننده ي تجاري در منطقه ي خليج استفاده مي شد.آنها توسط سربازان  روي زمين حمل مي شدند و به وسايل، هلي كوپتر وپانل هاي ابزار هواپيما متصل بودند.دريافت كننده هاي GPS در چندين هواپيما شامل جنگنده هاي F-16 ،تانكرهاي هوايي KC-135 وبمب افكن هاي B-52 نصب مي شدند. كشتي هاي دريايي از GPS براي محل اجتماع،مين روبي وعمليات هوايي استفاده مي كردند. GPS براي تمام عمليات نظامي وسيستم هاي سلاحي داراي اهميت بود.همچنين در ماهواره ها استفاده مي شد تا اطلاعات چرخش درست را بدست آورد وجهت گير سفينه فضايي را كنترل كنند.

GPS در زندگي روزمره :
سيستم GPS براي برآورده كردن نيازهاي نظامي ساخته شد، ولي روش هاي جديد براي استفاده از قابليت هايش در زندگي روزمره به طور دائم بدست آمد.همان طور كه خوانديد، سيستم در هواپيما وكشتي به كار برده مي شود ولي روش هاي ديگري هم وجود دارد كه مي توان از GPS استفاده كرد. ما فقط چند مورد از كاربردهاي گسترده اش را به شما مي گوييم. GPS براي نجات زندگي و اموال مردم به كار برده مي شود.در سال 2002 به امدادگران كمك كرد تا يك چاه حفر كنند ومعدنچي هاي گرفتار در Somerset PA را نجات دهند.بسياري از واحد هاي پليس ،آتش نشاني ، اورژانس وپزشكي از دريافت كننده هاي GPS استفاده مي كنند تا ماشين پليس،كاميون آتش نشاني يا آمبولانس نزديك به يك اورژانس را بيابند ودر واقع سريع ترين پاسخ ممكن را در موقعيت هاي مرگ وزندگي فراهم مي كند.هواپيماي مجهز به GPS مي تواند به سرعت محيط جنگل آتش گرفته را پيدا كند وناظرين مربوطه نقشه اي به روز تهيه مي كنند و آتش نشانان را با امنيت كامل به نقاط آتش گرفته مي فرستند.
نقشه كشي، بازسازي وشركت هاي تحقيقاتي به طورگسترده از GPS استفاده مي كنند.طي ساخت تونل كانال انگليس، كاركنان بريتانيايي وفرانسوي از پايانه هاي مخالف شروع به حفاري كردند- يكي از داور(Dover) انگلستان ويكي از كالايس فرانسه- آنها به دريافت كننده هاي GPS خارج از تونل اعتماد داشتند، طوري كه موقعيت آنها را در طول مسير كنترل مي كرد واين اطمينان را مي داد كه آنها در وسط يكديگر را ملاقات مي كنند.در غير اين صورت تونل ممكن بود از مسيرش منحرف شود. GPS به مجريان معدن اين امكان را مي دهد تا تجهيزات معدن را با ايمني راهيابي كنند، حتي وقتي قدرت ديد مشكل باشد. مثال ماشين با يك نمايشگر ويدئو روي داشبورد را به ياد مي آوريد؟ رديابي وسيله يكي از كاربردهاي روبه رشد GPS در دنياي امروز است.وسايل مجهز به GPS، سيستم هاي حمل ونقل عمومي،كاميون هاي تحويل كالا خدمات مسافربري از دريافت كننده استفاده مي كنند تا موقعيت شان را در هر زمان هم از لحاظ ضرورت وهم از لحاظ ايمني راننده تامين كنند.توليد كنندگان خودرو نمايشگرها نقشه متحرك با راهنماي GPS را تهيه مي كنند كه گزينه اي جديد روي خودروهاي توليدي مي باشد.نمايشگر مي تواند از محل نصب خود برداشته شود وبه خانه برده شود تا يك سفر را طراحي كنيد.شركت هاي ماشين اجاره اي وسايل مجهز به GPS دارند كه مسيرهاي راننده را روي صفحه نمايش واز طريق دستور العمل هاي صوتي تركيبي ارائه مي دهند.

 

 

Powered by Tetis PORTAL