با مبانی فن آوری سیستم مکان یابی جهانی ( Global Positioning System ) یا GPS آشنا شوی = 5;

سیست&#= 1605; مکان یابی جهانی (Global Positioning SysteM) یک سیستم هدایت (ناوبری) ماهواره ای اســت شـامل شبکه ای از ۲۴ ماهواره درگردش که درفاصله ۱۱ هزارمایلی ودر شش مدارمختلف قراردارند. <= span dir=3DLTR style=3D'font-size:12.0pt;font-family:"Times New Roman","serif"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>

3D"جی

= 83;ر واقع یک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با ۲۴ ماهواره تشکیل شده اس&= #1578; و این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومی آن آزا&= #1583; و آغاز شد.
خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آور= دنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربرا&#= 1606; در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.
ماهواره ها در حال حرکت می باشند و درعرض ۲۴ ساع&= #1578; دوبار کامل بـــرگرد زمیــن می گردنــــــ= 583;. (هرروز دوبار)=
باسرعتی درحدود ۱۰۸ مایل درثانیه ) ماهواره های <= /span>GPS به نام NAVSTAR شناخته می شوند...
لازمه هرگونه آشنایی با GPS فراگیری ماهیت اصلی این ماهواره ها می باشد . ا = 8;لین ماهواره GPS درفوریه ۱۹۷۸ پرتاب شد . وزن هرماهواره تقریباً / ۲۰۰۰ پاوند ودارای صفحات آفتابی به پهنای ۱۷f می باشد. و قدرت فرستنده آن ۵۰ وات ویا کمتر است. هر ماهواره ۲ سیگنال ارسال می کند:= L۱ و L۲= . GPS های غیر نظامی از فرکانس ۴۲MHZ.۱= ۵۷۵ :L۱ اسـتــفــا= 583;ه می کننند.
هر ماهواره حدوداً ۱۰ سال فعال می ماند وجایگز&#= 1740;نی ماهواره ها بموقع انجام گشته و ماهواره های جایگزین به فضا پرتاب می گردند. برنامه شبکه <= /span>GPS هم اکنون تا سال ۲۰۰۶ تنظیم وجایگزینی های لازمه ترتیب داده شده اند.مسیر گردش ماهواره ها آ&= #1606;ها را بین عرض جغرافیایی ۶۰ درجه شمالی و۶۰ در&= #1580;ه جنوبی قرارمی دهد. این امر به معنی آن است که درهرنقطه از زمین ودرهرزمان می توان سیگن&= #1575;ل های ماهواره أی را دریافت نمود. وهرچه به قطبهای شمال – جنوب نزدیک شویم نیز همچنان ماهواره های <= /span>GPS را خواهیم دید. هرچند دقیقاً در بالای سرما ن&= #1582;واهند بود واین در دقت وصحت عمل آنها در این ن= قاط تاثیرمی گذارد
یکی از بزرگترین مزایای رهیابی بوسیله GPS نسبت به روشهای دیگر زمینی آن است که این سیستم درهر شرایط جوی و بدون توجه به نوع کاربرد گ&= #1740;رنده GPS بخوبی کارمی کند.
● ماهواره های GPS
۲۴ عدد ماهواره GPS در مدارهایی بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مایل از سطح د= ریا گردش می کنند. هر ماهواره دقیقا طی ۱۲ ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد. سرعت هریک ۷۰&= #1776;۰ مایل بر ساعت است. این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تا&= #1605;ین می کنند. همچنین باتری هایی نیز برای زما&= #1606;های خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند بهمراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره ها <= span dir=3DLTR style=3D'font-size:12.0pt;font-family:"Times New Roman","serif"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>NAVSTAR= نیز گفته می شود.
در اینجا به برخی مشخصه های جالب این سیستم اشاره می کنیم:
▪ اولین ماهواره GPS در سا&= #1604; ۱۹۷۸ یعنی حدود ۳۵ سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.
▪ در سال ۱۹۹۴ شبکه ۲۴ عددی = NAVSTAR= تکمیل گردید. =
▪ عمر هر ماهواره حدود ۱۰ سال است که پس از آن جایگزین می گردد.
▪ هر ماهواره حدود ۲۰۰۰ پاوند وزن دارد و طول با= تری های خورشیدی آن ۵.۵ متر است= ;.
▪ انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از ۵۰ وات است.
● GPS چگونه کار می کند؟
ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز ۲ بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسب&#= 1575;ت هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد. حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین می کند.
گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل ۳ ماهو&= #1575;ره 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 ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت&#= 1548; جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطاعات مفید دیگر، می نماید.
● گیرنده GPS
بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های <= span dir=3DLTR style=3D'font-size:12.0pt;font-family:"Times New Roman","serif"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>GPS بهره ببرید. همچنین، باید از در دسترس بودن ن&= #1602;شه مناسب و بروزجهت ناحیه مورد استفاده تان&#= 1548; اطمینان حاصل کنید. امروزه بهای گیرنده های <= span dir=3DLTR style=3D'font-size:12.0pt;font-family:"Times New Roman","serif"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشو&= #1585; ما (ایران) با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبای&#= 1604; نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسای&= #1604; نقلیه بهره گیری می شود.
هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگ&#= 1584;اری می شود دقیق ت= ر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مث= ال، می توان از GPS مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرند&#= 1607; تغییر می کند. از سیستم محلیابی جهانی می توا&= #1606; در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژ&#= 1607; های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، ع&#= 1605;لیات نجات هنگام وقوع سیل و زمینلرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محل یابی باشد، بهره برد.
هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید = بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.
● اطلاعاتی که یک ماهواره GPS ارسا&#= 1604; می کند چیست؟ =
سیگنـال GPS شـــــامــ= 604; : یـــک کد شبه تصادفی Pseudo Random Code، داده ای بنام = ephemeris ویک داده تقویــــمی بنام almanac می باشد. کد شبه تصادفی مشخص کننده ماهواره ارس&#= 1575;ل کننده اطلاعات ( کد شتاسایی ماهواره ) می ب= ;اشد.
هرماهواره باکدی مخصوص شناسایی می شود : RPN Random Code Pseudo این عددی است بین ۱و ۳۲= . این عدد درگیرنده هر <= /span>GPS نمایش داده میشود .دلیل اینکه تعداد این شناسه ها بیش از ۲۴ می باشد امکان تسهیل درنگهداری شبکه GPS باشد . زیرا ممکن است یک ماهواره پرتاب شود و ش= روع بکار نماید قبل از اینکه ماهواره قبلی از رده خارج شده باشد . به این دلیل ازیک عدد دیگر بین ۱و ۳۲ برای شناسایی این ماهواره جدید استفاده می شود.
داده Ephemeris دائماً بوسیله ماهوارها ارسال میگردد وحاو&#= 1740; اطلاعاتی درمورد: وضعیت خود ماهواره (سالم یا ناسالم) و تاریخ وزمان فعلی می باشد . گیرنده GPS بدون وجود این بخش از پیام درمورد زمان وتاریخ فعلی درکی ندارد. این بخش پیام نکته اساسی ب&= #1585;ای تعین مکان می باشد.
Almanac= داده أی را انتقال می دهد که نشان دهنده اطلاع&#= 1575;ت مداری برای هرماهواره وتمام ماهوارهای د&#= 1740;گر سیستم می باشد.
● شیوه کار GPS
حال میتوان شیوه کار GPS را بهتر بررسی کرد . هرماهواره پیامی را ارسال می کند که بــطور ســــــاده می گوید :
من ماهواره شماره X هستم، موقعیت فعلی من Y است، و این پیام در زمان = Z ارسال شده است
هر چند که این شکل ساده شده پیام ارسالی است ولی می تواند کل طرز کار سیستم را بیان نماید. گیرنده GPS پیام را می خواند و داده های almanac و ephemeris را جه&= #1578; استفاده بعدی ذخیــره می نماید. این اط= ـلاعـات می توانند برای تصحیح و یا تنظیم ساع&= #1578; درونی GPS نیز به کار روند.
حال برای تعیین موقعیت، گیرنده GPS زمانهای دریافت شده را با زمان خو= د مقایسه می کند . تفاوت این دو مشخص کننده فاصله گیرنده GPS از ماهواره مزبور می باشد. این عملی است که دقیقاً یک گیرنده GPS انجا&#= 1605; می دهد. با استفاده از حداقل سه ماهواره یا بیشتر، GPS می تواند طول و عرض جغرافیایی مکان خود را تعیین نماید. (که آن را تعیین دو بعدی می نامند.) و با تبادل با چهار (و یا بیشتر) ماهواره یک <= span dir=3DLTR style=3D'font-size:12.0pt;font-family:"Times New Roman","serif"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>GPS می تواند موقعیت سه بعدی مکان خود را تعیین نماید که شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع می باشد. با انجام پشت سر هم این محاسب&= #1575;ت، GPS می تواند سرعت و جهت حرکت خود را نیز به دقت مش= خص نماید.
یکی از عواملی که بر روی دقت عمل یک GPS اثــر می گذارد. شکل قرار گرفتن ماهواره ها ن&= #1587;بت به یکدیگر می باشد. (از نقطه نظر GPS)
● در مورد سیستم مکان یابی جهانی (= Global Positioning System)
اگر یک GPS با چهار ماهواره تبادل نماید و هر چهار ماهواره در شمال و شرق GPS باشند طرح و هندسه این ماهوارها برای این GPS بسیا&#= 1585; ضعیف میباشد و شاید GPS قادر نباشد مکان یابی نماید. زیرا تمام اندازه گیریهای فاصله در یک جهت عمومی قرار دارند. م= ثلث سازی ضعیف است وناحیه مشترک بدست آمده ازاشتراک این مسافت سنجی ها وسیع می باشد ( مکانی که GPS برای مکان خود تصورمی کند بسیار وسیع می باشد ودر نتیجه تعیین دقیق محل آن ممکن نیست ) دراین موقعیتها حتی اگر GPS مکان یابی را انجام دهد وموقعیتی راگزارش نما&#= 1740;د دقت آن نمی تواند زیاد خوب باشــــ&#= 1600;ــد ( کمتر از۵۰۰-۳۰۰ فیت ). اگر همی = 6; چهارماهوار= 607; درچهارجهت ( شمال ، جنوب ، شرق ، غرب ) وب= 5; زوایای ۹۰ درجه قرارداشته باشند طرح ای&= #1606; چهار ماهواره برای GPS مزبور بهترین حالت می باشد چراکه جهات مسافت سنجی چهار جهت متفاوت و نقطه اشتراک این مسافت سنجی ها بسیا&= #1585; کوچک می باشد . وهرچه این نقطه اشتراک کوچکتر باشد به معنی آن است که بیشتر به نقطه واقع&= #1740; حضورخود نزدیک شده ایم . دراین موقعیت دقت عمل کمتر از۱۰۰فیت می باشد.
طرح وهندسه قرارگرفتن ماهواره ها هنگامیکه GPS نزدیکی ساختمانهای بلند، قلل کوهها، دره های عمیق ویا در وسایل نقلیه قرارگرفته باشد به مساله مهمتر&#= 1740; تبدیـل می گردد.اگر مانعی در رسیدن سیگنا&#= 1604;های بعضی از ماهواره ها وجود داشته باشد GPS می تواند از بقیه ماهواره ها بـــرای مکان یابی خود استفاده نماید. هرچه این موانع بیشتر و شدیدتر شوند مکان یابی نیز مشکل تر می گردد.
یک گیرنده GPS نه تنها ماهواره های قابل استفاده را تشخیص می دهد بلکه مکان آنها را درآسمان نیز تعیین می کند. (ارتفاع و زاویه) منبع دیگرایجاد خطا "چند مسیری" می باشد. "چند مسیری" نتیج= 607; انعکاس سیگن&#= 1575;ل رادیویی به وسیله یک شی می باشد. این پدیده باعث ایجاد تصاوی&#= 1585; سایه دار در تلویزیونها می گردد هر چن= د در آنتنهای جدید این شکل به وجود نمی آید، این پدیده در آنتنهای رو تلویزیونی قدیمی به وجو&= #1583; می آمد.
بروز این اختلال برای <= /span>GPS ها به این شکل است که امواج بعد از انعکاس به وس&= #1740;له اشیاء (مانند ساختمانها یا زمین) به آنتن GPS برسند . در این صورت سیگنال مسیر بیشتری را تا رسیدن به آنتن GPS طی می کند و این باعث می شود که GPS فاصله ماهواره را بیشتر از آنچه هست محاسبه نمای&#= 1583;. که باعث ایجاد خطا در مکان یابی نهایی می گردد. در صورت بروز این اختلال تقریباً ۱۵ ف&= #1740;ت بر خطای نهایی افزود&#= 1607; می شود. منبع دیگری نیز برای ایجاد خطا ممکن است وجود داشته باشند . افزایش تاخیر (delay) به دلیل اثرات جوی نیز می تواند برروی دقت کا&= #1585; اثر بگذارد. همچنین خطاهای ساعت داخلی GPS. در هر دو این موارد گیرنده GPS طوری طراحی شده است که این اثرات را جبران نماید .= ولی خطاهای کوچکی بر اساس همین اثرات همچنان بروز خواهند کرد.
در عمل، دقت کار یک GPS غیر نظامی معمولی ، با توجه به تعداد ماهواره های تبادلی و طرح قرار گرفتن آنها بین ۶۰ تا ۲۲۵ فیت می باشد. GPS های پیچیده تر و گرانتر می توانند با دقتهایی در حد سانتیمتر کارکنند. ولی دقت یک GPS معمولی نیزمی تواند به کـــمک پـــردازشی بـــه نـــام DGPS Differential GPS به حدود ۱۴ فیت یا کمتر برسد .سرویسهای DGPS با هزینه کمی قابل اشتراک می باشند. سیگنال تصحی&#= 1581;ات DGPS توسط سازمان <= /span>Army Corps Of Engineers و از ایستگاههای مخصوص ارسال &= #1605;ی گردد. این ایستگاهها در فرکانس KHZ .۳= ۲۵- ۲۸۳.۵ کار می کنند تنها هزینه استفاده از ا&= #1740;ن سرویس خریدن یک دامنه از این سیگنالها می &= #1576;اشد. با این کار یک گیرنده دیگر به GPS ما متصل می شود ( از طریق یک کابل سه رشته ای) و عمل تصحیح را طبق یک روش استاندارد به نام (RTCM SC-۱۰۴) انجا = 5; می دهد. اشتراک سرویسهای DGPS از طریق امواج رادیویی FM نیز ممکن می باشد.=
● چه کسانی از= GPS استفاده می کنند ؟
GPS ها دارای کاربردهای متنوعی در زمین، دریا و هوا می باشند، اساساً GPS هر جایی قابل استفاده است مگر در نقاطی که امکان وصول امواج ماهواره درآنها نباشد مانند داخل ساختمانها، غارها ونقاط زیرزمینی دیگر و یا زیر دریا، کاربر&#= 1583;های هوایی GPS در رهیابی برای هوانوردی تجاری میباشد. در در= یا نیز ماهیگیران، قایقهای تجاری، ودریا نوردا&#= 1606; حرفه أی از GPS برای رهیابی استفاده می کنند.
استفاده های زمینی GPS بسیار گسترده تر می باشد. مراکز علمی از GPS برای استفاده از قابلیت و دقت زمان سنجی اش واطلاعات مکانی اش استفاده می کنند. نقشه برداران از <= span dir=3DLTR style=3D'font-size:12.0pt;font-family:"Times New Roman","serif"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>GPS برای توسعه منطقه کاری خود بــــهره می گیرند. سایتهای گرانقیمت نقشه برداری دقتهایی تا ی&= #1705; متر را فراهم می آورند. GPS ها علاوه بر صرفه جویی دقتهای بهتری را برای این سایتها به ارمغان می آورند. استفاده های تفریحی از GPS نیز به تعداد تمام ورزشهای تفریحی متنوع است. به عـنوان مثال برای شکارچیان، برف نوردان، &= #1705;وهنوردان وسیاحان و…
در نهایت باید گفت هرکسی که می خواهد بداند که درکجا قراردارد، راهش به چه سمتی است، ویا با چه سرعتی درحرکت است می تواند از یک GPS استفاده کند. در خودروها نیز وجود GPS به امری عادی بدل خواهد شد.سیستم هایی درحال ت&= #1607;یه است تا درکنار هر جاده ای با فشار دادن یک کلید موقعیت به یک مرکز اورژانس انتقال یابد. (بوسیله انتقال موقعیت فعلی به یک مرکز توزیع ) سیستم های پیچیده دیگری موقعیت هر خودرو را دری&= #1705; خیابان ترسیم می کنند این سیستمها به راننده بهترین مسیر برای رسیدن به یک هدف خاص را پیشنهاد می کنند .

&nbs= p;

&nbs= p;مقالات ارسالی به آفتاب