برچسب: GPS

GPS

GPS-سیستم تعیین موقعیت جهانی

بدون شبک با ورود فناوری ماهواره ای. به عرصه علوم در چند دهه اخیر، تحولات بسیاری در زمینه حل مسائل علمی بشر ایجاد شده است. این در حالی است که حال این مسائل در گذشته های نه چندان دور. بسیار پیچیده و شاید غیر ممکن به نظر می رسید. تعیین شکل و ابعاد زمین و نیز تعیین موقعیت نقاط مختلف جهان به وسیله تکنیکهای سنتی گذشته،. بسیار مشکل و همراه با خطاهاسی فراوانی بود.

اما با روی کار آمدن ماهواره های GPS تعیین موقعیت جهانی نقات به آسانی و با سرعت و دقت زیاد. و با حداقل هزینه ها امکان پذیر گردید. در حقیقت GPS سیستمی است. که دامنه کاربرد و کارآیی آن از محدوده ی علوم نقشه برداری فراتر رفته و دیگر شاخه های علوم نیز مانند.: جغرافیا، محیط زیست، استخراج معادن و نفت و گاز، زمین شناسی، باستان شناسی، حمل و نقل و ناوبری، ترافیک، سنجش از دور، و رشته های فراوان دیگر را نیز فرا گرفته است. بطوری که در آینده نزدیک، حتی امروزه هم این مفهوم در کشورهای توسعه یافته مصداق دارد،. این سیستم بعنوان یکی از ضروریات زندگی مطرح خواهد شد.

سیتسم تعیین موقعیت جهانی (جی پی اس) چیست؟

System Global Positioning  یک سیستم تعیین مختصات و ناوبری، بر اساس زمان و فاصله است. که به صورت تدریجی تهیه و در حال تکوین است. این سیستم در ابتدا به صورت یک پروژه سری و نظامی توسط ارتش آمریکا ایجاد گردید. اما با توجه به شناخت فابلیت ها و کارآیی فراوان آن پس از دو دهه بعنوان یک ابزار علمی خوب در اختیار متخصصان کلیه علوم قرار گرفت.

GPS میتواند به راحتی در حین حرکت با همان دقت حالت سکون، تعیین موقعیت نماید. این قابلیت در هدایت و ناوبری هواپیماها، هلی کوپترها، کشتیها، خودروها و… کاربرد بسیار دارد. جی پی اس تنها سیستمی است که. امروزه قادر به نمایش موقعیت واقعی، در هر کجای زمین، در هر زمان از شبانه روز و با هر شرایط جوی و آب و هوایی می باشد.

اجزای سیستم GPS

سیستم جی پی اس از سه بخش اصلی تشکیل شده است.:

1-بخش فضایی

2-بخش کنترلی

3-بخش زمینی (گیرنده ها)

1: بخش فضایی:

این بخش شامل 24 ماهواره بوده که در ارتفاع 20200 کیلومتری از سطح زمین قرار گرفته و بر روی 6 مدار 4 تایی بدور زمین در حال گردش می باشند. هر ماهواره یک دور کامل زمین را طی 12 ساعت خورشیدی (نصف یک روز خورشیدی) طی می کند. آنها بگونه ای قرار گرفته اند که در هر زمان و در همه نقاط زمین با تقریب نزدیک به 100 درصد سیگنالهای 6 تایی آنها قابل دریافت است.

از جمله وظایف ماهواره ها در این سیستم دریافت و ذخیره اطلاعات مخابره شده از بخش کنترلی، انجام پردازش های محدود بر روی اطلاعات دریافت شده، حفظ زمان دقیق، مخابره اطلاعات به بخش گیرنده ها و قابلیت حرکت در مدار خود می باشد.

2:بخش کنترلی:

این بخش شامل 5 ایستگاه زمینی اتوماسیون بوده که حرکت، ردیابی و عملکرد ماهواره ها را کنترل میکنند. این 5 ایستگاه زمینی (هاوایی و کواجالین در اقیانوس آرام، دیگو گارسیا در اقیانوس هند، جزیره آسنژن در اقیانوس اطلس و کلورادو در ایالت کلورادوی آمریکا) شامل یک دستگاه اصلی در کلورادو و 4 ایستگاه آنتن بزرگ هستند که عمل انتشار سیگنالها را بر عهده دارند.

3: بخش زمینی (گیرنده ها):

گیرنده های GPS به دو دسته ثابت و سیار تقسیم می شوند. این گیرنده ها عمل شناسایی، رمز گشایی و پردازش سیگنالهای ارسال شده از ماهواره ها را انجام می دهند. تا کنون بیش از 100 مدل مختلف از جی پی اس ها تولید و به کار گرفته شده است. امروزه دستگاه های جی پی اس دستی تقریباً به اندازه یک تلفن همراه و حتی کوچکتر نیز تهیه شده اند.

اصول تعیین موقعیت در سیستم جی پی اس

تعیین موقعیت در سیستم جی پی اس بدین صورت است که ماهواره های GPS امواجی را با سرعت نور به سمت زمین مخابره می کنند. هر ماهواره مجهز به یک ساعت دقیق می باشد و بر همین اساس امواج مخابره شده حاوی زمان دقیق ارسال امواج Ts و موقعیت دقیق ماهواره Xs می باشند. به همین صورت دستگاه گیرنده  جی پی اس نیز دارای ساعت دقیقی بوده که همزمان با ساعت ماهواره می باشد و میتوان زمان دقیق دریافت امواج را به دقت تعیین کند Tr. حال با محاسبه تفاوت بین زمان ارسال امواج از ماهواره و زمان دریافت آن توسط دستگاه گیرنده Tr-Ts و سرعت سیر امواج الکترومغناطیسی C که معادل سرعت نور می باشد، میتوان فاصله هر ماهواره تا دستگاه گیرنده یا مکان واقعی گیرنده را با استفاده از فرمول زیر بدست آورد.

P=C.(Tr-Ts)

از طرفی P بر حسب مختصات ماهواره گیرنده به صورت زیر بر اساس سه فاکتور طول، عرض و ارتفاع X بدست آورد.

2/1 (2(Zr-Zs)+2 (Yr-Ys)+2 (Xr-Xs)=P

با توجه به فرمول فوق اگر دستگاه گیرنده بتواند در یک لحظه. فاصله خود را به سه ماهواره اندازه بگیرد، از حل یک دستگاه 3 معادله 3 مجهولی،. مختصات واقعی گیرنده بدست می آید. ولی در عمل برای آنکه مختصات دقیق یک نقطه را بدون خطا و بصورت 3 بعدی داشته باشیم. حداقل 4 ماهواره نیاز بوده و محل دقیق گیرنده از حل یک دستگاه 4 معادله 4 مجهولی بدست می آید. به تعبیری دیگر دستگاه GPS باید. حداقل 4 ماهواره را در مدارهای بالای زمین شناسایی نماید که تأیید آن نمایش 4 ماهواره بر روی صفحه نمایشگر می باشد. این مورد اندازه گیری امکانات موجود در نظام آموزش عالی، کشف روابط علمی، کشف روابط متقابل و تعیین روند متغیرها میتواند به تشریح وضعیت نظام آموزش کمک نماید.

کاربردهای سیتم جی پی اس

معرفی تمام کاربردهای سیتم GPS کاری بسیار دشوار است و نیاز به تحقیقات و مطالعات زیادی دارد. علاوه بر آن با پیشرفت سریع علوم نمی توان حد مشخصی برای بکار گیری آن تعیین نمود. به منظور آشنایی بیشتر با این سیستم برخی از کاربردهای آن را مرور می کنیم.

1- مدیریت حمل و نقل:

میتوان به مجهز نمودن وسایل نقلیه و با استفاده از یک نرم افزار کامپیوتری،. موقعیت و مسیر پیمایش تجهیزات مختلف اعم از زمینی،. هوایی و دریایی را مشاهده و ردیابی نمود.

2- کنترل ترافیک:

در بسیاری از کشورهای توسعه یافته برای کمک به امر ترافیک، خودروها به سیستم GPS مجهر می شوند. ایبن سیبستم به وسیله یک صفحه نمایشگر نه تنها موقعیت خیابانها و بزرگراه ها را نمایش می دهد، بلکه برخی از آنها بوسیله صوت،. رانننده را از وضعیت موجود با خبر می سازند.

3-مدیریت خودروها و تیمهای امداد و نجات:

شاید یکی از مهمترین کاربردهای سیتم، راهبری خودروها، تیمها و تجهیزات امداد و نجات باشد. از آنجایی که سرعت انتقال وسایل نقلیه امدادرسان از اهمیت خاصی برخوردار است،. مدیریت و هدایت آنها امری بسیار حیاتی می باشد. میتوان با تجهیز این خودروها به دستگاه جی پی اس و ردیابی و کنترل آنها از طریق مرکز کنترل،. به این امر پرداخت.

4-ترکیب GPS با GIS

سیستم اطلاعات جغرافیایی System Information Geographic سیستمی است. که بطور کلی از دو بخش گرافیکی و بانکهای اطلاعاتی تشکل شده است. این سیستم با نمایش وضعیت جغرافیایی و ارائه اطلاعات و داده ها از موقعیت مورد نظر،. امکان تصمیم گیری را. برای مدیران و انجام هر گونه عملیات فراهم می نماید. یکی از مهمترین امکانات سیستم GIS برخورداری از ارتباط با سیستم  GPS می باشد. ترکیب این دو با سیستم به منظور اندازه گیری و ثبت دقیق نقاط و همچنین تجزیه و تحلیل اطلاعات،. شرایطی را برای انتخاب راه حلی درست برای برنامه ریزی و مدیریت در بسیاری از موارد به طور خاص در عملیات امداد و نجات فراهم می آورد.