سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) - مقاله اول چاپ
مطالب آموزشی - ناوبری
دوشنبه, 22 اسفند 1390 ساعت 15:33

پشگفتار:

در گذشته، زمانی که تکنولوژی پیشرفته امروزی وجود نداشت، مردم و بخصوص اشخاصی مانند سیاحان، جهانگردان و... گاهی اوقات در یک گستره جغرافیایی و بخصوص شهرها و کشورهای بیگانه، از مکان دقیق خود با خبر نبودند وحتی گاهی نیز در بیابانها و دریاها مسیر خود را گم می کردند، از سوی دیگر در دنیای قدیم، استفاده از ستارگان، قطب نما و سایر عوامل طبیعی تا اندازه ای راهگشای بشر بوده، ضمن اینکه همه این موارد، بطور کلی انسان عصر گذشته را مورد هدایت و راهنمایی قرار می داد، در حالیکه امروزه پیچیدگی های جغرافیایی، اعم از بافت شهر، خیابان، و... اصولا زمینه استفاده از اینگونه روشها را تا حد زیادی منتفی و بی معنا کرده است. به هر صورت در شرایط فعلی، با گسترش فناوری های گوناگون، این مشکل توسط یک سیستم ماهواره ای مدرن وپیشرفته، با نام و عبارت (GPS (Global Position System که به معنای سیستم موقعیت یاب جغرافیایی می باشد، رفع شده است. در حقیقت دنیای امروز، دنیایی است که هیچ فردی در آن گم نخواهد شد و همه چیز بر روی تمام نقاط زمین قابل شناسایی است و این قدرت دستیابی به سیستم های شناسایی را ماهواره ها و در اساس کامپیوترها، در اختیار بشر قرار داده اند.

در این پژوهش ابتدا به معرفی این سیستم پرداخته و سپس بطور اجمالی طرز کار و نحوه استفاده از آن را مورد بررسی قرار می دهیم و در نهایت به گوشه هایی از کاربردهای وسیع این سیستم اشاره می کنیم.


تاريخچه GPS:

GPS داراي تاريخچه و سير تکاملي جالبي مي‌باشد و اخيرا استفاده از آن موجب اکتشافات قابل توجهي شده است. اما قبل از اين که بيشتر راجع به GPS بدانيم، لازم است مختصری در مورد ناوبري (Navigation) بدانيم.

از زمان ماقبل تاريخ مردم سعي مي کردند يک راه قابل اطمينان پيدا کنند که به آنها بگويد کجا هستند و حتي آنها را به جاييکه مي روند راهنمايي کرده و سپس به خانه بازگرداند.

مردمان غارنشين وقتي که براي تهيه غذا به شکار مي رفتند، احتمالا از سنگ‌ها و شاخه هاي کوچک براي علامت‌گذاري مسير خود استفاده مي کردند. ملوانان نيز ابتدا سواحل را به دقت دنبال مي کردند تا از گم شدنشان جلوگيري کنند.

وقتی دریانوردان اوليه در درياهاي باز (اقيانوس ها) کشتيراني کردند، دريافتند که مي‌توانند مسير خود را با دنبال کردن ستاره‌ها ترسيم کنند. فنيقيهاي باستان از ستاره شمالي براي سفر به مصر و جزيره کرت استفاده مي‌کردند. بر طبق گفته هومر الهه آتنا به اوديسه گفته است که هنگام سفر کردن در جزيره کاليپسو " دب اکبر را سمت راست خود قرار بده".

متأسفانه براي اوديسه و ديگر دريانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب‌هاي صاف قابل رؤيت هستند.

پيشرفت مهم بعدي در امر ناوبري کشف قطب نماي مغناطيسي و دستگاه زاويه ياب(sextant) بود.


 

عقربه قطب نما هميشه نقطه شمالي را نمايش مي دهد، بنابراين هميشه دانستن جهت مسيري که در آن حرکت مي‌کنيم را ممکن مي سازد.


GPS چیست؟

سيستم مكان يابي جهاني (Global Positioning System) يك سيستم هدايت (ناوبري) ماهواره اي اســت و تنها سيستمي مي باشد که امروزه قادر است موقعيت دقيق شما را بر روي زمين در هر زمان، درهر مکان و در هر هوايي مشخص کند. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.

این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد و سرانجام در سال 1994 شبکه ای شامل 24 ماهواره تشکیل گردید که امروزه تعداد آنها به عدد 28 رسیده است.

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 آورندگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.

دقت بالاي اين سيستم و جهاني بودن آن دليلي بر استفاده از اين سيستم در علوم مختلف مي باشد.


 

اين سيستم از سال 1983 با پرتاب نخستين ماهواره GPS آغاز بکار نمود. با روي کار آمدن سيستم GPS تمام سيستم های قبلي تعيين موقعيت ماهواره اي از قبيل دوربين های بالستيک، داپلر، N.N.S.S، SLR، LLR، LONG-C، SECOR و... به تدريج از دور خارج شدند.GPS يک سيستم عملياتي و هميشه در حال آماده باش است که در تمامي شرايط آب و هوايي دارای کارآيي مي باشد؛ زيرا فرکانس امواجي که توسط ماهواره هاي GPS ارسال مي شوند در حد گيگا هرتز است و شرايط آب و هوايي (مه وباران و نزولات جوي) اثري روي اين امواج ندارند. اين سيستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است و در هر زمان ودر هر مکان که لازم باشد مي توان توسط آن تعيين موقعيت کرد.

روسها نيز سيستمي مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآيي و توان عملياتي در حال حاضر به پاي سيستم GPS نمي رسد.البته گيرنده هاي مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ايران يافت مي شونددرضمن اتحاديه اروپا نيز در حال ساخت يک سيستم تعيين موقعيت ماهواره ای با نام گاليله ميباشد که طبق پيش بيني ها تا سال 2008 آماده بهره برداری و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعای اتحاديه اروپا محدوديت هاي موجود در سيستم GPS در گاليله وجود نخواهد داشت.


ماهواره های GPS:

در حال حاضر سيستم GPS شامل 28 ماهواره فعال است که در مداري به طول 11000 مايل دريايي بالاي زمين در حرکت بوده و پيوسته بوسيله ايستگاه‌هاي زميني در سراسر جهان نظارت مي‌شوند.

هرکدام ازاین ماهواره ها که NAVSTAR نیز نامیده میشوند 2000 پوند وزن داشته، دارای صفحات آفتابی هستند و با سرعتي در حدود 108 مايل درثانيه به دور زمین میگردند.

این ماهواره ها که کل سطح کره زمين را بطور همزمان پوشش می دهند، در 6 مدار بيضي شکل با زاويه 55 درجه نسبت به صفحه استواي زمين به دور زمين می چرخند و در ارتفاع 20800 کيلومتری از سطح زمين قرار دارند. زمان يکبار چرخش ماهواره هاي GPS به دور زمين در حدود 12 ساعت نجومي است. به عبارتي در هر 24 ساعت خورشيدي در طول شبانه روز ماهواره دوبار از افق يک محل مي گذرد. همان طور که مي دانيم  شبانه روز خورشيدي 4 دقيقه از شبانه روز نجومي بيشتر است لذا در هر روز نسبت به روز قبل ماهواره 4 دقيقه زودتر در افق يک محل ثابت طلوع مي کند.

هر ماهواره حدوداً 10 سال فعال مي ماند و جايگزيني ماهواره ها بموقع انجام گشته و ماهواره هاي جايگزين به فضا پرتاب مي گردند. مسير گردش ماهواره ها آنها را بين عرض جغرافيايي 60 درجه شمالي و 60 درجه جنوبي قرار مي دهد . اين امر به معني آن است كه در هر نقطه از زمين و در هر زمان مي توان سيگنال هاي ماهواره اي را دريافت نمود. و هرچه به قطبهاي شمال – جنوب نزديك شويم نيز همچنان ماهواره هاي GPS را خواهيم ديد. هرچند دقيقاً در بالاي سرما نخواهند بود و اين در دقت و صحت عمل آنها در اين نقاط تاثير مي گذارد .

انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است. این ماهواره ها نیروی خود را توسط باطریهای خورشیدی که طول هرکدامشان 5.5 متر است از خورشید تامین می کنند. همچنین باطری هایی نیز برای زمانهای 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.


سیستم GPS چگونه کار میکند؟

به وسيله گيرنده های سيستم GPS مي توان هم به روش مطلق و هم به روش نسبي تعيين موقعيت کرد و براي تعيين موقعيت در هر يک از دو روش فوق می توان از روش هاي ايستا (Static)، متحرک(Kinematics) و نيمه متحرک (Semi-Kinematics) استفاده کرد.

در روش مطلق ، موقعيت نسبي نقطه نسبت به يک نقطه مختصات دار معلوم (DELTA(X),DELTA(Y) DELTA (Z)) بدست مي آيد. روش تعيين موقعيت نسبي به علت حذف خطاهاي سيستماتيک موجود در اندازه گيري هاي GPS از اهميت خاصي برخوردار است و براي انجام آن نياز به دو گيرنده GPS مي باشد که بطور همزمان ماهواره هاي مشترک را مشاهده و اندازه گيري نمايند. منظور از همزماني، بدين معنی است که شرايط اندازه گيري براي هر دو گيرنده مستقر در ايستگاه های استقرار، يکي با مختصات معلوم و ديگري با مختصات مجهول، يکسان باشد. از روش تعيين موقعيت نسبي با GPS اکثرا در کارهاي نقشه برداري و گسترش شبکه هاي ژئودزی استفاده مي شود. دقت تعيين مختصات مطلق با سيستم GPS در حال حاضر در بهترين حالت 3 ± متر مي باشد و دقت تعيين مختصات نسبي با اين سيستم در حد ميليمتر مي باشد.

هر ماهواره GPS بطور مستقل اطلاعات زير را توسط آنتن های تعبيه شده بر روی بدنه اش به زمين ارسال می نمايد:


1) امواج حامل

الف)  موج حامل (L1) با فرکانس f1=1500 MHZ

ب)  موج حامل (L2) با فرکانس f2=1200 MHZ


2) کدهای اطلاعاتي(بصورت دودويي)

الف)  کدغير نظامي(کد C/A ) ؛ f=10.23 MHZ

ب)  کد دقيق (کد P ) ؛ f=10.23 MHZ

ج)  کد سري (کد Y) ؛ f=10.23 MHZ

براي رسين به حداکثر دقت و کارآيي GPS توسط يک گيرنده بايد از گيرنده اي استفاده کرد که هر دو موج حامل L1 و L2 و کدهاي فوق را دريافت نموده وقابليت آنتي اسپوفينگ (AS) داشته باشد؛ يعني بتواند کد سري Y را به يک کد P وبالعکس تبديل کند.


3) پيام ماهواره(Message) با فرکانس f=1500 MHZ که حامل اطلاعات زير مي باشد:

الف) اطلاعات مدار ماهواره که مربوط به موقعيت ماهواره مي شود.

ب) اطلاعات مربوط به زمان

ج) اطلاعات شماره ماهواره

د) اطلاعات مربوط به ضريب دقت آرايش هندسي  ماهواره ها (لازم به ذکر است که چنانچه ماهواره ها در افق منطقه مورد نظر باشند نه در بالای سر و يا اگر زاويه هر دو ماهواره با هم 120 درجه باشد تعيين موقعيت محل دارای دقت بيشتري خواهد بود.)

مجموعه اطلاعات فوق يعني امواج حامل، کدهاي اطلاعاتي و پيام ماهواره، همراه يکديگر توسط مدولاسيون فاز بسمت زمين مخابره شده و گيرنده های زميني که قابليت ها و انواع متفاوتي دارند ضمن دريافت مجموعه فوق پس از عمل De Modulation هر بخش را براي منظور خاص خود مورد استفاده قرار می دهد. لازم به ذکر است که بهترين و دقيق ترين گيرنده، گيرنده ايست که قابليت در يافت کليه اطلاعات ذکر شده در موارد سه گانه بالا را داشته باشد و بتواند هر يک را به طرقي جداگانه دريافت کند و ارزان ترين گيرنده هم گيرنده ايست که تنها قابليت دريافت موج حامل L1، کدC/A و پيام ماهواره را دارد. لازم بذکر است که کد CA فقط بر روی موج L1 مدوله ميشود ولي کد P بر روي هر دو موج وجود دارد.

اما اگر بخواهیم عملکرد این ماهواره ها را بطور ساده تر را بررسی کنیم به نتایج زیر می رسیم:

سيگنـال هایی که هر ماهواره ی GPSارسال میکند شـــــامــل يـــك كد شبه تصادفي Pseudo random Code، داده اي بنام ephemeris ويك داده تقويــــمي بنام almanac مي باشد. كد شبه تصادفي مشخص كننده ماهواره ارسال كننده اطلاعات ( كد شناسايي ماهواره ) مي باشد.

هر ماهواره با كدي مخصوص شناسايي مي شود: RPN Random Code Pseudo اين عددي است بين 1و 32. اين عدد در گيرنده هر GPS نمايش داده ميشود. دليل اينكه تعداد اين شناسه ها بيش از 28 مي باشد امكان تسهيل در نگهداري شبكه GPS باشد. زيرا ممكن است يك ماهواره پرتاب شود و شروع بكار نمايد قبل از اينكه ماهواره قبلي از رده خارج شده باشد. به اين دليل از يك عدد ديگر بين 1و 32 براي شناسايي اين ماهواره جديد استفاده مي شود .

داده Ephemeris دائماً بوسيله ماهوارها ارسال ميگردد و حاوي اطلاعاتي درمورد: وضعيت خود ماهواره (سالم يا ناسالم) و تاريخ و زمان فعلي مي باشد. گيرنده GPS بدون وجود اين بخش از پيام درمورد زمان و تاريخ فعلي دركي ندارد . اين بخش پيام نكته اساسي براي تعين مكان مي باشد.

Almanac داده اي را انتقال مي دهد كه نشان دهنده اطلاعات مداري براي هر ماهواره و تمام ماهواره هاي ديگر سيستم مي باشد.

حال ميتوان شيوه كار GPS را بهتر بررسي كرد. هر ماهواره پيامي را ارسال مي كند كه بــطور ســــــاده مي گويد:

من ماهواره شماره X هستم، موقعيت فعلي من Y است، و اين پيام در زمان Z ارسال شده است.

هر چند كه اين شكل ساده شده پيام ارسالي است ولي مي تواند كل طرز كار سيستم را بيان نمايد. گيرنده GPS پيام را مي خواند و داده هاي almanac و ephemeris را جهت استفاده بعدي ذخيــره مي نمايد. اين اطـلاعـات مي توانند براي تصحيح و يا تنظيم ساعت دروني GPS نيز به كار روند.

حال براي تعيين موقعيت، گيرنده GPS زمانهاي دريافت شده را با زمان خود مقايسه مي كند. تفاوت اين دو مشخص كننده فاصله گيرنده GPS از ماهواره مزبور مي باشد. اين عملي است كه دقيقاً يك گيرنده GPS انجام مي دهد. با استفاده از حداقل سه ماهواره يا بيشتر، GPS مي تواند طول و عرض جغرافيايي مكان خود را تعيين نمايد. (كه آن را تعيين دو بعدي مي نامند) و با تبادل با چهار (و يا بيشتر) ماهواره يك GPS مي تواند موقعيت سه بعدي مكان خود را تعيين نمايد كه شامل طول و عرض جغرافيايي و ارتفاع مي باشد. با انجام پشت سر هم اين محاسبات، GPS مي تواند سرعت و جهت حركت خود را نيز به دقت مشخص نمايد.

هر قدر تعداد ماهواره های قابل مشاهده بيشتر شود معادلات اساسی تعيين موقعيت بيشتر خواهند شد و بنابراين زمان لازم براي تعيين موقعيت يک نقطه کاهش يافته و دقت تعيين موقعيت نيز افزايش خواهد يافت.

نکته مهمي که مي بايست مورد توجه قرار گيرد اين است که ارتفاعي که GPS به ما مي دهد با ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق ميکند. ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنايي بنام بيضوي مقایسه یا سطح ژئوئید است در حالي که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتريک مي باشد که از سطح درياهای آزاد محاسبه مي گردد. مقدار اختلاف این دو مقیاس در بیشترین حالت حدود 100 متر است.

يكي از عواملي كه بر روي دقت عمل يك GPS اثــر مي گذارد، شكل قرار گرفتن ماهواره ها نسبت به يكديگر مي باشد. (از نقطه نظر GPS )

اگر يك GPS با چهار ماهواره تبادل نمايد و هر چهار ماهواره در شمال و شرق GPS باشند طرح و هندسه اين ماهوارها براي اين GPS بسيار ضعيف ميباشد و شايد GPS قادر نباشد مكان يابي نمايد. زيرا تمام اندازه گيريهاي فاصله در يك جهت عمومي قرار دارند. مثلث سازي ضعيف است وناحيه مشترك بدست آمده از اشتراك اين مسافت سنجي ها وسيع مي باشد (مكاني كه GPS براي مكان خود تصورمي كند بسيار وسيع مي باشد و در نتيجه تعيين دقيق محل آن ممكن نيست) دراين موقعيتها حتي اگر GPS مكان يابي را انجام دهد و موقعيتي راگزارش نمايد دقت آن نمي تواند زياد خوب باشـــــــد (كمتر از500-300 فيت). اگر همين چهارماهواره در چهار جهت (شمال، جنوب، شرق، غرب) و با زواياي 90 درجه قرارداشته باشند طرح اين چهار ماهواره براي GPS مزبور بهترين حالت مي باشد چراكه جهات مسافت سنجي چهار جهت متفاوت و نقطه اشتراك اين مسافت سنجي ها بسيار كوچك مي باشد وهرچه اين نقطه اشتراك كوچكتر باشد به معني آن است كه بيشتر به نقطه واقعي حضور خود نزديك شده ايم . دراين موقعيت دقت عمل كمتر از100فيت مي باشد.


 

طرح و هندسه قرارگرفتن ماهواره ها هنگاميكه GPS نزديكي ساختمانهاي بلند، قلل كوهها، دره هاي عميق ويا در وسايل نقليه قرار گرفته باشد به مساله مهمتري تبديـل مي گردد. اگر مانعي در رسيدن سيگنالهاي بعضي از ماهواره ها وجود داشته باشد GPS مي تواند از بقيه ماهواره ها بـــراي مكان يابي خود استفاده نمايد. هرچه اين موانع بيشتر و شديدتر شوند مكان يابي نيز مشكل تر مي گردد.

يك گيرنده GPS نه تنها ماهواره هاي قابل استفاده را تشخيص مي دهد بلكه مكان آنها را درآسمان نيز تعين مي كند. (ارتفاع و زاويه) منبع ديگر ايجاد خطا "چند مسيري" مي باشد.

" چند مسيري" نتيجه انعكاس سيگنال راديويي به وسيله يك شي مي باشد. اين پديده باعث ايجاد تصاوير سايه دار در تلويزيونها مي گردد هر چند در آنتن هاي جديد اين شكل به وجود نمي آيد، اين پديده در آنتن هاي تلويزيوني قديمي به وجود مي آمد.

بروز اين اختلال براي GPS ها به اين شكل است كه امواج بعد از انعكاس به وسيله اشياء (مانند ساختمانها يا زمين) به آنتن GPS برسند. در اين صورت سيگنال مسير بيشتري را تا رسيدن به آنتن GPS طي مي كند و اين باعث مي شود كه GPS فاصله ماهواره را بيشتر از آنچه هست محاسبه نمايد. كه باعث ايجاد خطا در مكان يابي نهايي مي گردد. در صورت بروز اين اختلال تقريباً 15 فيت بر خطاي نهايي افزوده مي شود. منبع ديگري نيز براي ايجاد خطا ممكن است وجود داشته باشند . افزايش تاخير (delay) به دليل اثرات جوي نيز مي تواند برروي دقت كار اثر بگذارد. همچنين خطاهاي ساعت داخلي GPS. در هر دو اين موارد گيرنده GPS طوري طراحي شده است كه اين اثرات را جبران نمايد؛ ولي خطاهاي كوچكي بر اساس همين اثرات همچنان بروز خواهند كرد.

در عمل، دقت كار يك GPS غير نظامي معمولي، با توجه به تعداد ماهواره هاي تبادلي و طرح قرار گرفتن آنها بين 60 تا 225 فيت مي باشد. GPS هاي پيچيده تر و گرانتر مي توانند با دقتهايي در حد سانتيمتر نیز كار كنند.


ایستگاههای زمینی سیستم GPS :

در قسمت بالا درباره بخش فضايي سيستم GPS صحبت شد؛ حال به سراغ بخش کنترل زميني اين سيستم مي رويم:

اين بخش شامل ايستگاههاي کنترل زميني است که داراي مختصات معلوم هستند و موقعيت آنها از طريق  روشهاي کلاسيک تعيين موقعيت نظير روش VLBI (تعيين فواصل بلند توسط کوازارها) و روش SLR (فاصله سنجي ماهواره اي با امواج ليزر) بدست آمده است.  اين ايستگاه ها وظيفه تعقيب و مشاهده شبانه روزي ماهواره های GPS را بر عهده دارند.  اين بخش بوسيله محاسبات رياضي پيچيده از طريق محاسبه معادله پلي نوميال (Polynomials) رياضی بطريق کمترين مربعات،  پارامترهاي مداري (افمريزها) و موقعيت ماهواره ها  را  نسبت به يک سيستم مختصات ژئودتيک ژئوسنتريک (مبدا سيستم مختصات تقريبا در مرکز زمين قرار دارد.) محاسبه  مي نمايد.

تعداد اين ايستگاههای زميني 5 عدد است که ايستگاه اصلي با نام کلرادو اسپرینگ در آمريکا قرار دارد و 4 ايستگاه فرعی ديگر در نقاط ديگر کره زمين مستقر هستند. آخرين بخش از سيستم GPS، قسمت USER يا کاربران سيستم مي باشد که خود شامل دو بخش است:

الف) آنتن دريافت کننده اطلاعات ارسالي از ماهواره ها

ب  ) گيرنده (پردازش کننده اطلاعات دريافتي و تعيين کننده موقعيت محل آنتن)

نرم افزار و ميکروپروسسور داخل گيرنده فاصله بين آنتن زميني تا ماهواره هاي مرتبط با گيرنده را تعيين مي کند  سپس با استفاده از حداقل 4 ماهواره موقعيت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن يا همان گيرنده تعيين ميشود.


گيرنده های GPS به دو دسته اصلي تقسيم مي شوند :

الف) گيرنده های نظامي

ب) گيرنده های غير نظامي

گيرنده هاي غير نظامي فقط مي توانند افمريزهاي ارسالي روی کد C/A را از ماهواره دريافت کنند، لذا تعيين موقعيت مطلق توسط اين دسته از گيرنده ها ضعيف مي باشد. (در حدود 3 تا 5 متر) اما گيرنده های نظامي که اکثرا در اختيار ارتش آمريکا و کشورهاي عضو پيمان ناتو مي باشد قادر هستند که پارامترهاي ارسال شده بوسيله کد P (پارامترهاي دقيق) را نيز علاوه بر کد C/A استفاده کنند. دقت تعيين موقعيت با چنين گيرنده هايي بسيار بالاست و در حال حاضر استفاده از کد P و کد Y که مشکل تر از کد P است صرفا در اختيار نظاميان آمريکايي مي باشد. البته از سال 2000  دقت سيستم GPS غير نظامي با توجه به حذف خطاي SA که وزارت دفاع آمريکا آن را عمدا همراه ساير موج ها از ماهواره هاي GPS به سمت گيرنده هاي غير نظامي ميفرستاد، به 3 تا 5 متر رسيده است. البته براي کارهاي دقيق ژئودزي و نقشه برداري با استفاده از گيرنده هاي دو فرکانسه (تفاضلي) به شيوه تعيين موقعيت نسبي ميتوان به دقت در حد ميليمتر دست پيدا کرد. البته همين دقت 3 تا 5 متر گيرنده هاي دستي عادي هم نيازهاي عمومي ناوبری (کوهنوردي و...) را بخوبي تامين ميکند.


کاربردهای GPS

GPS ها داراي كاربردهاي متنوعي در زمين، دريا و هوا مي باشند، اساساً GPS هر جايي قابل استفاده است مگر در نقاطي كه امكان وصول امواج ماهواره درآنها نباشد مانند داخل ساختمانها، غارها و نقاط زيرزميني ديگر و يا زير دريا، كاربردهاي هوايي GPS در رهيابي براي هوانوردي تجاري ميباشد. در دريا نيز ماهيگيران، قايقهاي تجاري، و دريانوردان حرفه اي از GPS براي رهيابي استفاده ميكنند.

استفاده هاي زميني GPS بسيار گسترده تر مي باشد. مراكز علمي از GPS براي استفاده از قابليت و دقت زمان سنجي اش و اطلاعات مكاني اش استفاده مي كنند. نقشه برداران از GPS براي توسعه منطقه كاري خود بــــهره مي گيرند. سايتهاي گرانقيمت نقشه برداري دقتهايي تا يك متر را فراهم مي آورند. GPS ها علاوه بر صرفه جويي دقتهاي بهتري را براي اين سايتها به ارمغان مي آورند. استفاده هاي تفريحي از GPS نيز به تعداد تمام ورزشهاي تفريحي متنوع است. به عـنوان مثال براي شكارچيان، برف نوردان، كوهنوردان و سياحان و…

در نهايت بايد گفت هركسي كه مي خواهد بداند كه دركجا قراردارد، راهش به چه سمتي است، ويا با چه سرعتي درحركت است مي تواند از يك GPS استفاده كند. در خودروها نيز وجود GPS به امري عادي بدل شده است. سيستم هايي درحال تهيه است تا دركنار هر جاده اي با فشار دادن يك كليد موقعيت به يك مركز اورژانس انتقال يابد. ( بوسيله انتقال موقعيت فعلي به يك مركز توزيع) سيستم هاي پيچيده ديگري موقعيت هر خودرو را دريك خيابان ترسيم مي كنند اين سيستمها به راننده بهترين مسير براي رسيدن به يك هدف خاص را پيشنهاد مي كنند. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود.

هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، 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 گیرنده تغییر می کند.

از دیگر کاربردهای این سیستم بطور فهرست وار میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

کاداستر،  کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافيک، کنترل حرکات تکتونيکي زمين، کنترل جابجايي سدها و برج هاي بلند، پيش بيني وضع هوا (از طريق اندازه گيري ميزان انرژی موج فرستاده شده از سوي GPS پس از عبور از لايه هاي جو و ابرهاي موجود در منطقه مورد نظر)، هيدروگرافي (آبنگاري) تعيين موقعيت سکوهاي دريايي نفتي، تعيين موقعيت جزيره هاي مرجاني، مين يابي، SCAN کردن دريا، بروز رساني سيستم هاي تعيين موقعيت اينرشيال، استفاده جهت کنترل ماهواره هاي سنجش از دور(Remote Sensing) و کاربردهای وسیع نظامی و...

(یک نکته که باید هنگام استفاده از این سیتم حتما مورد توجه قرار گیرد این است که در زمان هايي که احتمال ارسال امواج پارازيت برروي گيرنده هاي GPS مي رود به هيچ عنوان نمی توان روی داده های ارائه شده توسط گيرنده هاي غير نظامي حساب باز کرد.)


 

گردآوری و تدوین: محمدمهدی مداح

منابع ومآخذ:

(انجمن ژئوماتیک ایران)http://www.geomatic.ir/index.php?mod=2&nid=73#*

(انجمن علمی پژوهشی نجم شمال)http://www.nssra.netfirms.com/gps.htm*

(کارگاه هواشناسی) http://www.senmerv.com/archives/000107.php*

http://www.hamkelasy.com/new-technology/gps.html*

http://www.cloudysky.ir/data/data0114.php*