Gps چیست؟ (مقدماتی) چاپ
مطالب آموزشی - ناوبری
شنبه, 23 مهر 1390 ساعت 14:50

نعریف عمومی از سامانه موقعیت یاب جهانی:

جی پی اس (GPS: Global Positioning System) سیستم موقعیت یاب جهانی منظومه ای از ۲۴ ماهواره است که زمین را دور می زند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد و توسط وزارت دفاع ایالات متحده پشتیبانی می شود.

راکت های کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره ها نوستار (NAVSTAR) نیز گفته می شود. جهت شناسایی موقعیت جغرافیایی آنها بین ۱۰ تا ۱۰۰ متر امکان پذیر می سازد. این ماهواره ها از محاسبات ریاضی ساده ای برای پخش اطلاعات استفاده می کنند که به عنوان طول و عرض و ارتفاع جغرافیایی، توسط گیرنده های زمین ترجمه شده اند. جی پی اس در تمام شرایط به‏ صورت ۲۴ ساعت در شبانه‏ روز و در تمام دنیا قابل استفاده است، و هیچ‏گونه بهایی بابت این خدمات اخذ نمی شود. ماهواره های جی پی اس، هر روز دو بار در یک مدار دقیق دور زمین می گردند و سیگنال های حاوی اطلاعات را به زمین می فرستند.

با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم و افزایش امکانات آنها، این فناوری در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.

اولین ماهواره جی پی اس در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد. هدف اصلی و اولیه از طراحی جی پی اس، اهداف نظامی بوده، امـا از سال ۱۹۸۰ به بعد بـرای استفاده های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت. در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.


ایستگاه های کنترل زمینی:

بخش کنترل زمینی این بخش شامل 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 ماهواره ای با امواج لیزر) بدست آمده است. این ایستگاه ها وظیفه تعقیب چندجمله ای (Polynomials) ریاضی به طریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری (افمریزها) و موقعیت ماهواره ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریباً در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه می نماید.

تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار دارد و ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم جی پی اس، قسمت USER یا کاربران سیستم است که خود شامل دو بخش است:

آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره ها

گیرنده (پردازش کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن(

نرم افزار و ریزپردازنده داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره های مرتبط با گیرنده را تعیین می کند سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعیت X وY و Z محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین می شود.

نکته مهمی که می بایست مورد توجه قرار گیرد این است که ارتفاعی که جی پی اس به ما می دهد با ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق می کند.ارتفاع جی پی اس نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریک است که از سطح دریا های آزاد محاسبه می گردد. مقدار این اختلاف در بیش ترین حالت در حدود ۱۰۰ متر است.

کاربردهای عمومی

دستگاه جی پی اس یک رایانه کوچک است که جهت انجام امور خاصی برنامه ریزی شده است. بنابراین این رایانه با داشتن مختصات شما می تواند کارهای دیگری هم انجام بدهد. مثلا می تواند زمان طلوع و غروب خورشید را در موقعیت شما بگوید. همچنین زمان طلوع و غروب ماه. شاید خیلی جالب باشد ولی جی پی اس می تواند زمان باقیمانده برای رسیدن به مقصد مورد نظر را با توجه به سرعت شما محاسبه کند. همچنین میانگین سرعت شما , بیشترین سرعت , میانگین سربالایی و سرازیری مسیر , سرعت عمودی , موقعیت منطقه از نظر شکار و ماهیگیری و شکار در هر نقطه جهان , محاسبه مساحت یک نقطه ناشناخته و بر گرداندن شما از مسیر آمده را نیز می تواند انجام دهد.


کاربردهای تخصصی:

· نقشه برداری

· پروژه های عمرانی

· کوهنوردی

· کایت سواری

· سفر در مناطق ناشناخته

· کشتی رانی

· قایق رانی

· عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زلزله

· کنترل ترافیک

دیگر سامانه های مشابه GPS

· سامانهٔ گالیله (Galileo): گسترش داده شده توسط اتحادیه اروپا و قرار است به همراه کشورهای اسرائیل، هند، عربستان سعودی، کره جنوبی، اکراین، چین و مراکش تا سال 2013 به صورت موثر به کار گرفته شود.

· سامانهٔ گلوناس: که دولت شوروی ساخته و اکنون به دست کشور روسیه اداره می شود.

· سامانهٔ بیدو (Beidou): که به صورت مستقل در چین در حال گسترش می باشد. این سامانه فقط برای پوشش منطقه ای کشور جمهوری خلق چین طراحی گردیده است.

· سامانهٔ COMPASS: که توسط جمهوری خلق چین و به هدف پوشش جهانی راه اندازی گردیده است.

· سامانهٔ QZSS: در ژاپن و فقط برای پوشش بهتر کشور ژاپن طراحی و راه اندازی شده است.

· سامانهٔ IRNSS: توسط هند برای پوشش سامانه موقعیت یابی آسیا و اقیانوس هند راه اندازی گردید.