جي پي اس

جي پي اس يا سيستم موقعيت ‌ياب دقت بسيارزياد درموقعيت يابي و با داشتن پوشش جهاني كمك زيادي در انجام كار هاي روز مره دارد.در اين مطلب شما ميتوانيد با نخوه كاركرد و خصوصيات جي پي اس آشنا شويد.

جي پي اس چيست ؟

جي پي اس يا سيستم موقعيت‌ياب جهاني (Global Positioning Systems)، يك سيستم راهبري و مسيريابي ماهواره‌اي است كه از شبكه‌اي با حداقل ۲۴ ماهواره تشكيل شده است. اين ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ايالات متحده ساخته و در مدار زمين قرار داده شده‌اند. جي‌پي‌اس در ابتدا براي مصارف نظامي تهيه شد ولي از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومي آن آزاد و آغاز شد.

خدمات اين مجموعه در هر شرايط آب و هوايي و در هر نقطه از كره زمين در تمام شبانه‌روز در دسترس است و استفاده از آن رايگان است.

جي‌پي‌اس چگونه كار مي‌كند؟

ماهواره‌هاي اين سيستم، در مدارهاي دقيق هر روز ۲ بار به‌دور زمين مي‌‌گردند و اطلاعاتي را به زمين مخابره مي‌كنند. گيرنده‌هاي جي‌ پي‌ اس اين اطلاعات را دريافت كرده و با انجام محاسبات هندسي، محل دقيق گيرنده را نسبت به زمين محاسبه مي‌كنند. در واقع گيرنده زمان ارسال سيگنال از ماهواره را با زمان دريافت آن مقايسه مي‌‌كند. از اختلاف اين دو زمان، فاصله گيرنده از ماهواره تعيين مي‌‌گردد. اين عمل را با داده‌هاي دريافتي از چند ماهواره ديگر تكرار مي‌كند و بدين ترتيب محل دقيق گيرنده را با تقريب ناچيز معين مي‌‌كند.

ساختار جي چي اس

سيستم تعيين موقعيت جهاني GPS متشكل از 24 ماهواره است كه در ارتفاع 20000 كيلومتري ازسطح زمين قراردارند ودر 6 مدار كه هرمدار 4 ماهواره قرارداد و با زاويه ميل 55 درجه وپر يود ساعتي 12 ساعته درگردشند .

هرماهواره GPS دوموج با دو فركانس درباند امواج الكترومغناطيسي (L1, L2 ) ارسال مي كند موج L1 با فركانس1575 MHZ و موج L2 با فركانس1227 MHZ مي باشد.

ماهواره‌هاي جي پي اس

۲۴ عدد ماهواره جي‌پي‌اس در مدارهايي بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مايل از سطح دريا گردش مي‌كنند. هر ماهواره دقيقاً طي ۱۲ ساعت يك دور كامل بدور زمين مي‌‌گردد. سرعت هريك ۷۰۰۰ مايل بر ساعت است. اين ماهواره‌ها نيروي خود را از خورشيد تأمين مي‌كنند. همچنين باتري‌هايي نيز براي زمانهاي خورشيد گرفتگي و يا مواقعي كه در سايه زمين حركت مي‌كنند به‌همراه دارند. راكتهاي كوچكي نيز ماهواره‌ها را در مسير صحيح نگاه مي‌دارد. به اين ماهواره‌ها NAVSTAR نيز گفته مي‌شود.

برخي از مشخصه‌هاي ماهواره‌هاي جي پي اس

• اولين ماهواره جي‌پي‌اس در سال ۱۹۷۸ يعني حدود ۳۵ سال پيش در مدار زمين قرار گرفت.
•  در سال ۱۹۹۴ شبكه ۲۴ عددي NAVSTAR تكميل گرديد.
• عمر هر ماهواره حدود ۱۰ سال است كه پس از آن جايگزين مي‌گردد.
• هر ماهواره حدود ۱۰۰۰ كيلوگرم وزن دارد و طول باتري‌هاي خورشيدي آن ۵.۵ متر است.
• انرژي مصرفي هر ماهواره، كمتر از ۵۰ وات است.

روش تعيين موقعيت توسط GPS

اگرفاصله ما ازماهواره 1 درحدود 10 كيلومتر باشد بنابراين مكان ما درفضا برمحيط كرده به مركزيت ماهواره اوشعاع 10 كيلومتر منطبق مي باشد حال فرض مي كنيم فاصله ما ازماهواره 20 درحدود 11 كيلومتر باشد دراين حالت نيز مكان ما درفضا برروي محيط كره اي به مركز ماهواره 2 وشعاع 11 كيلومتر واقع است فصل مشترك اين دوكره مي تواند يك دايره باشد كه مكان ما بطورقطع برروي محيط اين دايره قراردارد .

حال اگر ماهواره سوم را نيز درنظربگيريم كه فاصله اش با ما 12 كيلومترباشد دراين صورت فصل مشترك كره مربوط به ماهواره 3 با فصل مشترك كره هاي ماهواره اي 1و2 حداكثر دونقطه مي باشد كه قطعاً يكي ازاين دو مبين مكان واقعي ما خواهد بود.اما بطورقطعي يكي از اين دو نقطه نامعقول مي باشد .بطورمثال داراي ارتفاع بيشتري از سطح زمين است . لذا كامپيوترهاي داخل گيرنده هايGPS با استفاده از تكنيك هاي گوناگون قادر به تشخيص نقطه غلط مي باشند.

مزاياي سيستم GPS

• دقت بسيار زياد در موقعيت يابي

• داشتن پوشش جهاني

• دارا بودن زمان بندي دقيق

• نداشتن هيچ گونه هزينه براي استفاده كنندگان

• تعيين سرعت درسه محور مختصات

• قابليت دسترسي هميشگي با واي فاي

• قابليت كاربردي در هرشرايط آب وهوايي

• عدم محدوديت دربكارگيري همگاني

• دقت نسبي IPPM براي طولهاي كوتاه از1 تا 100 كيلومتر.

• تعيين سرعت درسه محور , زمان , تعيين فاصله سمت و گراي ونقطه مبداء مقصود

• توانايي ديد همزمان با يك گيرنده

كاربردهاي GPS چيست؟

الف – درزمينه هاي نظامي

1. كاربردهوايي : ازهدايت موشك ها تا تمام هواپيماهاي جنگنده و بمب افكن , هلي كوپتر .موشك كروز , چتر بازي و پروازهاي نظامي و ....
2. كاربرد هاي دريايي: زيردريايي , كشتي و تمام انواع قايق ها ودريانوردي نظامي .
3. كابردهاي زميني : مكان توپخانه ها, ناوبري خودروها , هدايت پياده نظام , سيستم موشك زمين به زمين , شناخت نوع وجنس خاك .

ب: كاربرد هاي نقشه برداري :

از GPS به طريق مختلف درنقشه برداري مي توان استفاده كرد .مهمترين كاربردهاي GPS درنقشه برداري عبارتنداز :

1. نقشه برداري هيدرو گرافيك .
2. نقشه برداري سينما تيكي خيلي دقيق برروي زمين .
3.  فتو گرامتري بدون كنترل زميني
4. انبوه سازي شبكه ژئو دتيك
5. نقشه برداري كارامتري
6. فتو گرامتري بصورت REAL .TIME

ج: كاربردهاي تجاري :

1. ناوبري هوايي : دردهه هشتاد , چهل سال پس از كنوانسيون شيكاگو كه منجر به تأسيس سازمان بين المللي هواپيماهاي كشوري ايكائو گرديد نگراني جامعه هواپيمايي ازمحدوديتهاي سيستم هاي ناوبري موجود به طور روزافزوني افزايش يافت .
2. ناوبري دريايي : درناوبري دريايي براي تعيين مسير , نقاط مبداء ومقصد وغيره از GPS مي توان بهره گرفت .

د: كاربردهاي همگاني :

سيستم موقعيت ياب GPS كاربرهاي همگاني نيز دارد كه ازمهمترين اين كاربردها مي توان به موارد زيراشاره كرد.

حركت درفضاي باز: حركت درمناطقي كه راههاي چندان مناسبي ندارد يا به كلي فاقد راه است .گيرنده GPS بسيارارزشمند خواهدبود.

1. ماهيگيري
2.  پروازبا گلايدر .
3. استفاده حرفه اي درعمليات زميني
4. اسكي , كوهنوردي
5. قايقراني
6. عمليات جستجو و نجات
7. حركت اتومبيل درجاده
8. مسابقات اتومبيل راني رالي

منبع

nid

 http://hourshet.com/gps/