سخن روز

 
عکس روز


بر فراز تاریخ|علی حسن زاده

 
تبلیغات

ایستگاه بین المللی در این لحظه

   










 

 

 

ورود به فروشگاه هفت آسمان

 

سیستم موقعیت یاب جهانی
Global positioning system(GPS)

سیستم مکان‌یابی جهانی یک سیستم هدایت ماهواره‌ای اســت و تنها سیستمی می‌باشد که امروزه قادر است، موقعیت دقیق شما را روی زمین در هر زمان، در هر مکان و در هر هوایی مشخص کند. این ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده‌اند. اولین ماهواره‌ی 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 شبکه‌ای شامل 24 ماهواره تشکیل گردیدکه 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. پدیدآورندگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته‌اند و استفاده از آن رایگان است.
دقت بالای این سیستم و جهانی بودن آن دلیلی بر استفاده از این سیستم در علوم مختلف می‌باشد. این سیستم از سال 1983 با پرتاب نخستین ماهواره‌ی GPS آغاز به کار نمود. با روی کار آمدن سیستم GPS تمام سیستم‌های قبلی تعیین موقعیت ماهواره‌ای از قبیل دوربین‌های بالستیک، داپلر،N.N.S.S ،SLR ،LLR ،Long-C ،Secor، به تدریج از دور خارج شدند. GPS یک سیستم عملیاتی و همیشه در حال آماده‌باش است که در تمامی شرایط آب و هوایی دارای کارآیی می‌باشد؛ زیرا فرکانس امواجی که توسط ماهواره‌های GPS ارسال می شوند در حد گیگاهرتز است و شرایط آب و هوایی (مه وباران و نزولات جوی) اثری روی این امواج ندارند. این سیستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است و در هر زمان و در هر مکان که لازم باشد می‌توان توسط آن تعیین موقعیت کرد.
روس‌ها نیز سیستمی مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآیی و توان عملیاتی در حال حاضر به پای سیستم GPS نمی‌رسد. البته گیرنده‌های مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ایران یافت می‌شوند در ضمن اتحادیه اروپا نیز در حال ساخت یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره‌ای با نام گالیله می‌باشد که طبق پیش‌بینی‌ها تا سال 2008 آماده‌ی بهره‌برداری و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعای اتحادیه اروپا محدودیت‌های موجود در سیستم GPS در گالیله وجود نخواهد داشت.
                                              ماهواره‌های GPS:

در حال حاضر سیستم GPS شامل 28 ماهواره فعال است که در مداری به طول 11000 مایل دریایی بالای زمین در حرکت بوده و پیوسته به وسیله‌ی ایستگاه‌های زمینی در سراسر جهان نظارت می‌شوند.هر کدام از این ماهواره‌ها که NAVSTAR نیز نامیده می‌شوند 2000 پوند وزن داشته، دارای صفحات آفتابی به پهنای 17 فوت هستند و با سرعتی درحدود 108 مایل در ثانیه به دور زمین می‌گردند.
این ماهواره‌ها که کل سطح کره زمین را به طور همزمان پوشش می‌دهند، در6 مدار بیضی‌شکل با زاویه‌ی میل 55 درجه نسبت به صفحه استوای زمین به دور زمین می چرخند و در ارتفاع 20800 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند. زمان یک‌بار چرخش ماهواره‌های GPS به دور زمین در حدود 12 ساعت نجومی است. به عبارتی در هر 24 ساعت خورشیدی در طول شبانه روز ماهواره دوبار از افق یک محل می گذرد. همان طور که می‌دانیم شبانه‌روز خورشیدی 4 دقیقه از شبانه روز نجومی بیشتر است لذا در هر روز نسبت به روز قبل ماهواره 4 دقیقه زودتر در افق یک محل ثابت طلوع می‌کند.
هر ماهواره حدوداً 10 سال فعال می‌ماند و جایگزینی ماهواره‌ها به موقع انجام گشته و ماهواره‌های جایگزین به فضا پرتاب می‌گردند. برنامه‌ی شبکه‌ی GPS هم اکنون تا سال 2006 تنظیم و جایگزینی‌های لازم ترتیب داده شده‌اند. مسیر گردش ماهواره‌ها آن‌ها را بین عرض جغرافیایی 60 درجه شمالی و60 درجه جنوبی قرار می‌دهد. این امر به معنی آن است که در هر نقطه از زمین و در هر زمان می‌توان سیگنال‌های ماهواره‌ای را دریافت نمود. و هر چه به قطب‌های شمال ـ جنوب نزدیک شویم نیز هم‌چنان ماهواره‌های GPS را خواهیم دید. هر چند دقیقاً در بالای سر ما نخواهند بود و این در دقت و صحت عمل آنها در این نقاط تاثیر می‌گذارد.
انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است. این ماهواره‌ها نیروی خود را توسط صفحات خورشیدی که طول هر کدام‌شان 5/5 متر است از خورشید تأمین می‌کنند. همچنین باتری‌هایی نیز برای زمان‌های خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می‌کنند به همراه دارند. راکت‌های کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد.

  •           سیستم GPS چگونه کار می‌کند؟

به وسیله گیرنده‌های سیستم GPS می‌توان هم به روش مطلق و هم به روش نسبی تعیین موقعیت کرد و برای تعیین موقعیت در هر یک از دو روش فوق می‌توان از روش‌های ایستا، متحرک و نیمه متحرک استفاده نمود.در روش مطلق، موقعیت نسبی نقطه نسبت به یک نقطه مختصات‌دار معلوم به دست می‌آید. روش تعیین موقعیت نسبی به علت حذف خطاهای سیستماتیک موجود در اندازه گیری‌های GPS از اهمیّت خاصّی برخوردار است و برای انجام آن نیاز به دو گیرنده GPS می باشدکه به طور همزمان ماهواره‌های مشترک را مشاهده و اندازه‌گیری نمایند. منظور از همزمانی، بدین معنی است که شرایط اندازه‌گیری برای هر دو گیرنده مستقر در ایستگاه‌های استقرار، یکی با مختصات معلوم و دیگری با مختصات مجهول، یکسان باشد. از روش تعیین موقعیت نسبی با GPS اکثراً در کارهای نقشه‌برداری و گسترش شبکه‌های ژئودزی استفاده می‌شود. دقت تعیین مختصات مطلق با سیستم GPS در حال حاضر در بهترین حالت 3 ± متر می‌باشد و دقت تعیین مختصات نسبی با این سیستم در حد میلیمتر است.
هر ماهواره GPS بطور مستقل اطلاعات زیر را توسط آنتن‌های تعبیه شده بر روی بدنه‌اش به زمین ارسال می‌نماید:

1
-     امواج حامل
الف) موج حامل (L1) با فرکانس f1=1500 MHZ
ب) موج حامل (L2) با فرکانس f2=1200 MHZ

2
  -  کدهای اطلاعاتی بصورت دودویی

الف) کدغیر نظامی (کد C/A )؛ f=1.023 MHZ
ب) کد دقیق (کد P ) ؛ f=10.23 MHZ
ج) کد سری (کد Y) ؛ f=10.23 MHZ

برای رسیدن به حداکثر دقت و کارآیی GPS توسط یک گیرنده باید از گیرنده‌ای استفاده کرد که هر دو موج حامل L1 و L2 و کدهای فوق را دریافت نموده وقابلیت آنتی اسپوفینگ (AS) داشته باشد؛ یعنی بتواند کد سری Y را به یک کد P و بالعکس تبدیل کند.

      3 -   پیام ماهواره با فرکانس f=1500 MHZ حامل اطلاعات زیر می‌باشد:

الف) اطلاعات مدار ماهواره که مربوط به موقعیت ماهواره می شود.
ب) اطلاعات مربوط به زمان
ج) اطلاعات شماره‌ی ماهواره
د) اطلاعات مربوط به ضریب دقت آرایش هندسی ماهواره‌ها (لازم به ذکر است که چنان‌چه ماهواره‌ها در افق منطقه مورد نظر باشند نه در بالای سر و یا اگر زاویه‌ی هر دو ماهواره با هم 120 درجه باشد تعیین موقعیت محل دارای دقت بیشتری خواهد بود.
مجموعه‌ی اطلاعات یادشده یعنی امواج حامل، کدهای اطلاعاتی و پیام ماهواره، همراه یکدیگر توسط مدولاسیون فاز به سمت زمین مخابره شده و گیرنده‌های زمینی که قابلیت‌ها و انواع متفاوتی دارند ضمن دریافت مجموعه‌ی فوق پس از عمل De Modulation هر بخش را برای منظور خاص خود مورد استفاده قرار می‌دهد. لازم به ذکر است که بهترین و دقیق‌ترین گیرنده، گیرنده‌ایست که قابلیت دریافت کلیه‌ی اطلاعات ذکر شده در موارد سه گانه بالا را داشته باشد و بتواند هر یک را به طرقی جداگانه دریافت کند و ارزان‌ترین گیرنده هم گیرنده‌ایست که تنها قابلیت دریافت موج حامل L1، کدC/A و پیام ماهواره را دارد. لازم به ذکر است که کد C/A فقط بر روی موج L1 مدوله می‌شود ولی کد P بر روی هر دو موج وجود دارد.
اما اگر بخواهیم عملکرد این ماهواره‌ها به طور ساده‌تر را بررسی کنیم به نتایج زیر می‌رسیم:
سیگنـال‌هایی که هر ماهواره‌ی GPS ارسال می‌کند شامــل یک کد شبه تصادفی، داده‌ای به نام ephemeris و یک داده‌ی تقویــــمی به نام almanac می‌باشد. کد شبه تصادفی مشخص کننده‌ی ماهواره ارسال کننده اطلاعات (کد شناسایی ماهواره) می‌باشد.
هر ماهواره با کدی مخصوص شناسایی می‌شود: RPN Random Code Pseudo این عددی است بین 1و 32. این عدد در برگیرنده هر GPS نمایش داده می‌شود. دلیل این‌که تعداد این شناسه‌ها بیش از 28 می‌باشد امکان تسهیل در نگهداری شبکه‌ی GPS باشد. زیرا ممکن است یک ماهواره پرتاب شود و شروع بکار نماید قبل از اینکه ماهواره قبلی از رده خارج شده باشد. به این دلیل از یک عدد دیگر بین 1و 32 برای شناسایی این ماهواره جدید استفاده می‌شود.
داده Ephemeris دائماً به وسیله‌ی ماهوارها ارسال می‌گردد و حاوی اطلاعاتی در مورد: وضعیت خود ماهواره ( سالم یا ناسالم ) و تاریخ و زمان فعلی می‌باشد. گیرنده‌ی GPS بدون وجود این بخش از پیام در مورد زمان و تاریخ فعلی درکی ندارد. این بخش پیام نکته اساسی برای تعیین مکان می‌باشد.
Almanac
داده‌ای را انتقال می‌دهد که نشان دهنده‌ی اطلاعات مداری برای هر ماهواره و تمام ماهوارهای دیگر سیستم می‌باشد.

حال می‌توان شیوه‌ی کار GPS را بهتر بررسی کرد. هر ماهواره پیامی را ارسال می‌کند که به طور ساده می‌گوید:
من ماهواره شماره‌ی X هستم، موقعیت فعلی من Y است، و این پیام در زمان Z ارسال شده است.

هر چند که این شکل ساده‌شده پیام ارسالی است ولی می‌تواند کل طرز کار سیستم را بیان نماید. گیرنده‌ی GPS پیام را می‌خواند و داده‌های almanac و ephemeris را جهت استفاده‌ی بعدی ذخیره می‌نماید. این اطـلاعـات می‌توانند برای تصحیح و یا تنظیم ساعت درونی GPS نیز به کار روند.

حال برای تعیین موقعیت‌، گیرنده‌ی GPS زمان‌های دریافت‌شده را با زمان خود مقایسه می‌کند. تفاوت این دو، مشخص‌کننده‌ی فاصله‌ی گیرنده GPS از ماهواره مزبور می‌باشد. این عملی است که دقیقاً یک گیرنده GPS انجام می‌دهد. با استفاده از حداقل سه ماهواره یا بیشتر، GPS می‌تواند 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) یک ماهواره‌ی GPS می‌تواند موقعیت سه بعدی مکان خود را تعیین نماید که شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع می‌باشد‌. با انجام پشت سر هم این محاسبات، GPS می‌تواند سرعت و جهت حرکت خود را نیز به دقت مشخص نماید.

امروزه در بعضی مکان‌های ایران قادر به دریافت اطلاعات تا 10 ماهواره می‌باشیم و حداقل به 4 تا 5 ماهواره در هر زمان از شبانه‌روز و در هر مکان دسترسی داریم.
هر قدر تعداد ماهواره‌های قابل مشاهده بیشتر شود معادلات اساسی تعیین موقعیت بیشتر خواهند شد و بنابراین زمان لازم برای تعیین موقعیت یک نقطه کاهش یافته و دقت تعیین موقعیت نیز افزایش خواهد یافت.

نکته‌ی مهمی که می‌بایست مورد توجه قرار گیرد این است که ارتفاعی که GPS به ما می‌دهد با ارتفاع موجود در نقشه‌ها و اطلس‌ها فرق می‌کند. ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی به نام بیضوی مقایسه یا سطح ژئوئید است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه‌ها ارتفاع اورتومتریک می‌باشدکه از سطح دریاهای آزاد محاسبه می گردد. مقدار اختلاف این دو مقیاس در بیشترین حالت حدود 100 متر است.
یکی از عواملی که بر دقت عمل یک GPS اثــر می گذارد. شکل قرار گرفتن ماهواره‌ها نسبت به یکدیگر می‌باشد. (از نقطه نظر GPS)
اگر یک GPS با چهار ماهواره تبادل داده نماید و هر چهار ماهواره در شمال و شرق GPS باشند طرح و هندسه این ماهوارها برای این GPS بسیار ضعیف می‌باشد و شاید GPS قادر نباشد مکان‌یابی نماید. زیرا تمام اندازه‌گیری‌های فاصله در یک جهت عمومی قرار دارند. مثلث سازی ضعیف است و ناحیه‌ی مشترک به دست آمده از اشتراک این مسافت سنجی‌ها وسیع می‌باشد (مکانی که GPS برای مکان خود تصور می‌کند بسیار وسیع می‌باشد و در نتیجه تعیین دقیق محل آن ممکن نیست) در این موقعیت‌ها حتی اگر GPS مکان‌یابی را انجام دهد و موقعیتی را گزارش نماید دقت آن نمی‌تواند زیاد خوب باشد (کمتر از500-300 فیت). اگر همین چهار ماهواره در چهار جهت (شمال، جنوب، شرق، غرب) و با زوایای 90 درجه قرار داشته باشند طرح این چهار ماهواره برای GPS مزبور بهترین حالت می‌باشد چرا که جهت‌های مسافت سنجی چهار جهت متفاوت و نقطه اشتراک این مسافت سنجی‌ها بسیار کوچک می‌باشد. وهر چه این نقطه اشتراک کوچک‌تر باشد به معنی آن است که بیشتر به نقطه واقعی حضور خود نزدیک شده‌ایم. دراین موقعیت دقت عمل کمتر از100 فیت است.

طرح و هندسه قرارگرفتن ماهواره‌ها هنگامی‌که GPS نزدیکی ساختمان‌های بلند، قلل کوه‌ها، دره‌های عمیق و یا در وسایل نقلیه قرار گرفته باشد به مسأله‌ی مهم‌تری تبدیـل می‌گردد. اگر مانعی در رسیدن سیگنال‌های بعضی از ماهواره‌ها وجود داشته باشد GPS می‌تواند از بقیه‌ی ماهواره‌ها برای مکان‌یابی خود استفاده نماید. هر چه این موانع بیشتر و شدیدتر شوند مکان‌یابی نیز مشکل‌تر می‌گردد. یک گیرنده‌ی GPS نه تنها ماهواره‌های قابل استفاده را تشخیص می‌دهد بلکه مکان آن‌ها را در آسمان نیز تعیین می‌کند (ارتفاع و زاویه )
منبع دیگر ایجاد خطا «چند مسیری» می‌باشد. «چند مسیری» نتیجه‌ی انعکاس سیگنال رادیویی به وسیله یک شی می‌باشد. این پدیده باعث ایجاد تصاویر سایه‌دار در تلویزیون‌ها می‌گردد هر چند در آنتن‌های جدید این شکل به وجود نمی‌آید، این پدیده در آنتن‌های سرخود تلویزیونی قدیمی به وجود می‌آمدند.
بروز این اختلال برای GPSها به این شکل است که امواج بعد از انعکاس به وسیله اشیاء (مانند ساختمان‌ها یا زمین) به آنتن GPS برسند. در این صورت سیگنال مسیر بیشتری را تا رسیدن به آنتن GPS طی می‌کند و این باعث می‌شود که GPS فاصله‌ی ماهواره را بیش‌تر از آن‌چه هست محاسبه نماید. که باعث ایجاد خطا در مکان‌یابی نهایی می‌گردد. در صورت بروز این اختلال تقریباً 15 فیت بر خطای نهایی افزوده می‌شود.
منبع دیگری نیز برای ایجاد خطا ممکن است وجود داشته باشد. افزایش تأخیر (delay) به دلیل اثرات جوی نیز می‌تواند روی دقت کار اثر بگذارد. همچنین خطاهای ساعت داخلی GPS. در هر دوی این موارد، گیرنده‌ی 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 ماهواره‌های تبادلی و طرح قرار‌گرفتن آن‌ها بین 60 تا 225 فوت می‌باشد. GPSهای پیچیده‌تر و گران‌تر می‌توانند با دقت‌هایی در حد سانتیمتر کار کنند. ولی دقت یک GPS معمولی نیز می‌تواند به کمک پردازشی به نام DGPS Differential GPS به حدود 14 فیت یا کمتر برسد. سرویس‌های DGPS با هزینه‌ی کمی قابل اشتراک می‌باشند. سیگنال تصحیحات DGPS توسط سازمان Army Corps Of Engineers و از ایستگاه‌های مخصوص ارسال می‌گردد. این ایستگاه‌ها در فرکانس KHZ .325- 283.5 کار می‌کنند تنها هزینه استفاده از این سرویس خریدن یک دامنه از این سیگنال‌ها می‌باشد. با این کار یک گیرنده‌ی دیگر به GPS ما متصل می‌شود (از طریق یک کابل سه رشته‌ای) و عمل تصحیح را طبق یک روش استاندارد به نام ( RTCM SC-104 ) انجام می‌دهد. اشتراک سرویس‌های DGPS از طریق امواج رادیویی FM نیز ممکن می‌باشد
                                   ایستگاههای زمینی سیستم GPS:

در قسمت بالا درباره‌‌ی بخش فضایی سیستم GPS صحبت شد؛ حال به سراغ بخش کنترل زمینی این سیستم می‌رویم: 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 ماهواره‌ای با امواج لیزر) به دست آمده است. این ایستگاه‌ها وظیفه‌ی تعقیب و مشاهده شبانه‌روزی ماهواره‌های GPS را بر عهده دارند. این بخش به وسیله محاسبات ریاضی پیچیده از طریق محاسبه معادله پلی‌نومیال (Polynomials) ریاضی به طریق کم‌ترین مربعات، پارامترهای مداری (افمریزها) و موقعیت ماهواره‌ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریبا در مرکز زمین قرار دارد) محاسبه می‌نماید.
تعداد این ایستگاه‌های زمینی 5 عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار دارد و 4 ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره‌ی زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم GPS، قسمت User یا کاربران سیستم می باشد که خود شامل دو بخش است:

الف) آنتن دریافت‌کننده‌ی اطلاعات ارسالی از ماهواره‌ها
ب) گیرنده (پردازش‌کننده‌ی اطلاعات دریافتی و تعیین‌کننده‌ی موقعیت محل آنتن)
نرم‌افزار و میکروپروسِسُور داخل گیرنده فاصله‌ی بین آنتن زمینی تا ماهواره‌های مرتبط با گیرنده‌ی را تعیین می‌کند سپس با استفاده از حداقل 4 ماهواره موقعیت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین می‌شود.

گیرنده‌های GPS به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
الف) گیرنده‌های نظامی
ب) گیرنده‌های غیرنظامی

گیرنده‌های غیرنظامی فقط می‌توانند افمریزهای ارسالی روی کد C/A را از ماهواره دریافت کنند، لذا تعیین موقعیت مطلق توسط این دسته از گیرنده‌ها ضعیف می‌باشد. (در حدود 3 تا 5 متر). اما گیرنده‌های نظامی که اکثراً در اختیار ارتش آمریکا و کشورهای عضو پیمان ناتو می‌باشد قادر هستند که پارامترهای ارسال شده به وسیله‌ی کد P (پارامترهای دقیق) را نیز علاوه بر کد C/A استفاده کنند. دقت تعیین موقعیت با چنین گیرنده‌هایی بسیار بالاست و در حال حاضر استفاده از کد P وکد Y که مشکل‌تر از کد P است صرفاً در اختیار نظامیان آمریکایی می‌باشد. البته از سال 2000 دقت سیستم GPS غیرنظامی با توجه به حذف خطای SA که وزارت دفاع آمریکا آن را عمداً همراه سایر موج‌ها از ماهواره‌های GPS به سمت گیرنده‌های غیرنظامی می‌فرستاد، دقت تعیین موقعیت با گیرنده‌های دستی معمولی به 3 تا 5 متر رسیده است. البته برای کارهای دقیق ژئودزی و نقشه‌برداری با استفاده از گیرنده‌های دو فرکانسه (تفاضلی) به شیوه‌ی تعیین موقعیت نسبی می‌توان به دقت در حد میلیمتر دست پیدا کرد. البته همین دقت 3 تا 5 متر گیرنده‌های دستی عادی هم نیازهای عمومی ناوبری (کوهنوردی و...) را به خوبی تأمین می‌کند.

  •                  کاربردهای GPS

GPSها 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 زیر زمینی دیگر و یا زیر دریا، کاربردهای هوایی GPS در ره‌یابی برای هوانوردی تجاری می‌باشد. در دریا نیز ماهیگیران، قایق‌های تجاری، و دریانوردان حرفه‌ای از GPS برای ره‌یابی استفاده می‌کنند.
استفاده‌های زمینی GPS بسیار گسترده‌تر می‌باشد. مراکز علمی از GPS برای استفاده از قابلیت و دقت زمان‌سنجی‌اش و اطلاعات مکانی‌اش استفاده می‌کنند. نقشه‌برداران از GPS برای توسعه‌ی منطقه‌ی کاری خود بهره می‌گیرند. سایت‌های گران‌قیمت نقشه‌برداری دقت‌هایی تا یک متر را فراهم می‌آورند. GPSها علاوه بر صرفه‌جویی دقت‌های بهتری را برای این سایت‌ها به ارمغان می‌آورند. استفاده‌های تفریحی از GPS نیز به تعداد تمام ورزشهای تفریحی متنوع است. به عـنوان مثال برای شکارچیان‌، برف‌نوردان‌، کوه‌نوردان و سیّاحان و… .
در نهایت باید گفت هر کسی که می‌خواهد بداند که درکجا قرار دارد، راهش به چه سمتی است، و یا با چه سرعتی در حرکت است می‌تواند از یک GPS استفاده کند. در خودروها نیز وجود GPS به امری عادی بدل خواهد شد. سیستم‌هایی در حال تهیه است تا در کنار هر جاده‌ای با فشاردادن یک کلید موقعیت به یک مرکز اورژانس انتقال یابد. (بوسیله انتقال موقعیت فعلی به یک مرکز توزیع) سیستم‌های پیچیده‌ی دیگری موقعیت هر خودرو را در یک خیابان ترسیم می‌کنند این سیستم‌ها به راننده بهترین مسیر برای رسیدن به یک هدف خاص را پیشنهاد می‌کنند. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره‌گیری می‌شود.
هر چه نقشه‌های منطقه‌ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می‌شود دقیق‌تر باشد، سرویس‌هایی که از GPS می‌توان دریافت داشت نیز ارتقا می‌یابد. برای مثال، می‌توان از GPS مسیر نزدیک‌ترین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سؤال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکان‌یابی این سیستم در حد چند متر است، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می‌کند.
پیش‌بینی زلزله از دیگر کاربردهای GPS است. (در حال حاضر برای پیش‌بینی زلزله بیش از 1200 GPS در ژاپن نصب شده و همچنین فقط در اطراف شهر لس‌آنجلس آمریکا، 250 GPS در حال اندازه‌گیری و فعالیت 24 ساعته هستند)
از دیگر کاربردهای این سیستم به طور فهرست‌وار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: کاداستر، کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافیک، کنترل حرکات تکتونیکی زمین، کنترل جابه‌جایی سدها و برج‌های بلند، پیش‌بینی وضع هوا (از طریق اندازه‌گیری میزان انرژی موج فرستاده شده از سوی GPS پس از عبور از لایه‌های جو و ابرهای موجود در منطقه‌ی مورد نظر)، هیدروگرافی (آب‌نگاری)، تعیین موقعیت سکوهای دریایی نفتی، تعیین موقعیت جزیره‌های مرجانی، مین‌یابی، Scanکردن دریا، به روز رسانی سیستم‌های تعیین موقعیت اینرشیال، استفاده جهت کنترل ماهواره‌های سنجش از دور (Remote Sensing) وکاربردهای وسیع نظامی و... .
(یک نکته که باید هنگام استفاده از این سیستم حتما" مورد توجه قرار گیرد این است که در زمان‌هایی که احتمال ارسال امواج پارازیت روی گیرنده‌های GPS می‌رود به هیچ عنوان نمی‌توان روی داده‌های ارائه شده توسط گیرنده‌های غیرنظامی حساب باز کرد.)
در نهایت این نکته قابل ذکر است که با توجه به نزول شدید بهای گیرنده‌های این سیستم، و افزایش امکانات آن‌ها، این تکنولوژی در آینده‌ی نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.
                                                گیرنده‌های GPS:

بسته به نوع مصرف و بودجه می‌توان از طیف وسیع گیرنده‌های GPS بهره برد. همچنین، باید از در دسترس‌بودن نقشه مناسب و به روز جهت ناحیه مورد استفاده‌تان، اطمینان حاصل کرد. امروزه بهای گیرنده‌های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می‌توان گیرنده‌ی GPS تهیه کرد.
قیمت گیرنده‌های GPS مناسب و مرغوب موجود در بازار ایران از 150000 تومان شروع می‌شود و به 40 میلیون تومان هم می‌رسد. لازم به ذکر است که GPSهای Ashtech ساخت آمریکا، بهترین GPS در دنیا هستند و رئیس و صاحب این کارخانه آقای پروفسور جواد اشجعی می‌باشد. تعدادی از این گیرنده‌ها عبارت است از: MAGELLAN , Trimble , Garmin ,Ashtech

  •       یک سیستم GPS برای مریخ:

حال در ادامه این مقاله به کاربردی جدید از سیستم GPS در علم نجوم می‌پردازیم. این بخش از مقاله درباره طراحی یک سیستم ناوبری مشابه GPS برای سیاره مریخ می باشد.
جستجوگرهای آینده مریخ اعم از این‌که مدارگرد خودکار ثابتی باشند یا انسان، به راهی جهت تعیین موقعیت خودشان نیاز خواهند داشت. برای انجام این مهم پژوهشگران ناسا در حال مطالعه بر روی یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای مناسب همانند GPS برای مریخ می باشند که قابلیت انجام وظیفه به عنوان یک شبکه ارتباطی را هم داشته باشد. مکان یاب جهانی ( Global Positioning System ) مجموعه ای متشکل از 27 ماهواره شامل 24 ماهواره اصلی و 3 ماهواره رزرو می باشد که قادر به تعیین موقعیت هر نقطه روی زمین بهمراه ارتفاع نقطه با دردسترس بودن حداقل 4 ماهواره در آسمان منطقه مورد نظر می باشد.یکی از طرح های پژوهشگران فرستادن ناوگانی کوچک از فضاپیماها به مریخ می باشد که دانشمندان برای ماموریت های آینده بشری و روباتیک در حال مطالعه بر روی آن می باشند. مایکل مندیلو (Michael Mendilo) پروفسور اخترشناس در مرکز فیزیک فضایی دانشگاه بوستون و تیمی از پژوهشگران که زیر نظر وی بر روی اثرات یونسفر مریخ مطالعه می کنند , در حال طراحی یک سیستم ناوبری ماهواره ای بدور مریخ می باشند.
در آزمایشگاه پیشرانه جت پروپالشن ناسا (JPL) هم پژوهشگران در حال انجام کارهای زمینی یک شبکه ناوبری و ارتباطی برای مریخ هستند. یک طرح قدیمی تر هم وجود دارد که شامل یک دسته میکروماهواره‌های کوچکی است که شبکه مریخی (Marsnet) نامیده می‌شود و وظیفه‌اش ارسال داد‌ه‌ها به سفینه‌ی مادر (Marsat) است. وظیفه Marsat نیز تبادل داده های بین مریخ و زمین است.از نظر وستل چارلز (Charles Whestel) رییس بخش مهندسی برنامه جستجوی مریخ در JPL یک سیستم ناوبری با دقت 10 تا 100 متر برای مریخ کافیست. هر چند این دقت قابل مقایسه با دقت حاصل از سیستم فعلی GPS در سیاره زمین نمی باشد. البته مجموعه ماهواره های GPS زمین تنها تأمین کننده ناوبری برای بشر است (البته در سال های اخیر پژوهش هایی در زمینه کاربرد GPS در هواشناسی و زلزله در حال انجام است.) اما پژوهشگران درصدد استفاده از قابلیت های این سیستم در بررسی یونسفر مریخ می باشند.
با افتتاح سیستم GPS در مریخ در حقیقت جهشی در فن آوری روبات های آینده برای سیاره سرخ رخ خواهد داد. در پایان لازم بذکر است که شاید از نظر برخی، سیستم GPS مریخ یک طرح لوکس و دور از تصور باشد اما با وجود مسائلی که بخشی از آن ها در این مقاله ذکر شد استفاده ازاین سیستم مزایای زیادی در بر خواهد داشت و جهشی در راه اکتشاف کامل سیاره سرخ و پی بردن به رازهای آن می باشد.

 


  • منابع

 انجمن ژئوماتیک ایرانhttp://www.geomatic.ir/index.php?mod=2&nid=73#*
 
انجمن علمی پژوهشی نجم شمالhttp://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

www.spacenews.ir

 

 

۶۹۷۵۵۴۴   پیاده سازی : کافه نورون