GPS چیست؟

جی پی اس چیست ؟

اصطلاح جی پی اس (GPS) مخفف سیستم مکان نمای جهانی و یک ابزار بسیار دقیق برای مسیریابی (Navigation) و ردیابی (Tracking) است. GPS توسط وزارت دفاع آمریکا در سال 1973 میلادی ساخته شده است. سامانه جی پی اس در ابتدا برای موقعیت یابی سربازان و تجهیزات نظامی پیشرفته مثل خودروهای نظامی ، هواپیماها و کشتی ها ساخته شد و تاکنون برای تعیین موقعیت و مسیریابی کلیه فعالیت های فضای باز (بدون سقف ) استفاده می شود. استفاده دیگر جی پی اس (GPS) در زمینه های علمی برای علومی مثل زمین شناسی ، هواشناسی ، زلزله شناسی و… است.

ردیابی آنلاین خودرو جی پی اس مسیریابی

نحوه عملکرد GPS چگونه است؟

سامانه GPS متشکل از 24 ماهواره مدارگرد و 5 ایستگاه زمینی است. این 24 ماهواره در 6 مدار به ارتفاع حدود 20000 کیلومتری از سطح زمین هر 12 ساعت یک بار (دوبار در هر شبانه روز) یک دور کامل به دور زمین می گردند. اما وظیفه 5 ایستگاه زمینی چیست؟ 5 ایستگاهی که در سطح زمین وجود دارند وظیفه کنترل ماهواره ها و اصلاح اختلاف ساعت بین آنها را بر عهده دارند. هر یک از این 24 ماهواره به صورت متناوب پیام هایی حاوی اطلاعات شامل( زمان ارسال پیام ، محل دقیق ماهواره ها روی مدار ، اطلاعات کلی در مورد شناسه ماهواره ، سلامت سیستم و مدار تقریبی ماهواره های دیگر ) به ایستگاه های زمینی مخابره می کنند.

جی پی اس GPS ردیابی با رادار ردیابی آنلاین خودرو

 

دستگاه گیرنده جی.پی.اس از روی این اطلاعات وسرعت دریافت امواج رادیویی (سرعت نور) و مقایسه آن با زمان دریافت پیام فاصله خود را از ماهواره ارسال کننده محاسبه می کند. در صورتیکه دستگاه گیرنده پیامهایی از چهار ماهواره مختلف دریافت نماید قادر خواهد بود با استفاده از فرمولهای هندسی محل نسبتا دقیق خود را بر روی زمین محاسبه کند. می توان برای یافتن موقعیت، کره هایی به مرکز آن ماهواره ها و به شعاع فاصله آن ماهواره ها از دستگاه گیرنده رسم نمود. آنگاه محل قرار گرفتن دستگاه گیرنده در محل تلاقی سطح مقطع این چهار ماهواره خواهد بود. (برای درک بهتر به شکل زیر توجه کنید)

ردیابی آنلاین خودرو جی پی اس GPS نحوه عملکرد جی پی اس

روش تعیین موقعیت توسط GPS


اگرفاصله ما ازماهواره 1 درحدود 10 کیلومتر باشد بنابراین مکان ما درفضا برمحیط کرده به مرکزیت ماهواره اوشعاع 10 کیلومتر منطبق می باشد حال فرض می کنیم فاصله ما ازماهواره 20 درحدود 11 کیلومتر باشد دراین حالت نیز مکان ما درفضا برروی محیط کره ای به مرکز ماهواره 2 وشعاع 11 کیلومتر واقع  است فصل مشترک این دوکره می تواند یک دایره باشد که مکان ما بطورقطع برروی محیط این دایره قراردارد .


حال اگر ماهواره سوم را نیز درنظربگیریم که فاصله اش با ما 12 کیلومترباشد دراین صورت فصل مشترک کره مربوط به ماهواره 3 با فصل مشترک کره های ماهواره ای 1و2 حداکثر دونقطه می باشد که قطعاً یکی ازاین دو مبین مکان واقعی ما خواهد بود.اما بطورقطعی یکی از این دو نقطه نامعقول می باشد .
بطورمثال دارای ارتفاع بیشتری از سطح زمین است . لذا کامپیوترهای داخل گیرنده هایGPS با استفاده ازتکنیک های گوناگون قادر به تشخیص نقطه غلط می باشند.


ازنظر تئوری با استفاده از 3 ماهواره می توانیم مکان خودرا به دست آوریم ولی به دلیل فنی اگرچنانچه ماهواره چهارم را همانند ماهواره های 1و2 انتخاب کنیم بطورقطع فصل مشترک این چهار کره یک نقطه خواهد بود واین نقطه مختصات مکانی مارا نشان می دهد استفاده کنندگانی که درارتفاعی مششخص قراردارند (مانندکشتی هایی که درسطح دریا واقع باشند)به سهولت میتوانند با استفاده ازدوماهواره مکان خودرا تعیین نمایند .


دراین حالت کره زمین را می توان جایگزین ماهواره سوم کردوازیک مرحله محاسبه مسافت صرفنظر نمود بدین ترتیب این فرصت جهت انجام سایرمحاسبات قابل بهره برداری بوده وعملاً مکان یابی افزایش می یابد. 
بطورخلاصه می توان بیان کرد که مبنای کار GPS استفاده ازماهواره به عنوان مرجعی جهت یافتن موقعیت درهرنقطه زمین می باشد سایر مسایل این سیستم صرفاً جزئیات تکنیکی هستند که به سرعت و دقت وسهولت عمل موقعیت یابی کمک می کند.

 

ماهواره جی پی اس GPS 24 ماهواره

کاربردهای GPS چیست؟

بطورکلی از مهمترین زمینه های کاربرد GPS می توان به موارد زیر اشاره کرد.


الف)نظامی :


1- کاربردهوایی : ازهدایت موشک ها تا تمام هواپیماهای جنگنده و بمب افکن , هلی کوپتر .موشک کروز , چتر بازی و پروازهای نظامی و ….
2- کاربرد های دریایی: زیردریایی , کشتی و تمام انواع قایق ها ودریانوردی نظامی .
3- کابردهای زمینی :  مکان توپخانه ها, ناوبری خودروها , هدایت پیاده نظام , سیستم موشک زمین به زمین , شناخت نوع وجنس خاک .


ب) کاربرد های نقشه برداری :


 از GPS به طریق مختلف درنقشه برداری می توان استفاده کرد .مهمترین کاربردهای GPS درنقشه برداری عبارتنداز :
1) نقشه برداری هیدرو گرافیک .
2) نقشه برداری سینما تیکی خیلی دقیق برروی زمین .
3) فتو گرامتری بدون کنترل زمینی
4) انبوه سازی شبکه ژئو دتیک
5) نقشه برداری کارامتری
6) فتو گرامتری بصورت REAL .TIME


ج) کاربردهای تجاری :


1) ناوبری هوایی :

دردهه هشتاد , چهل سال پس از کنوانسیون شیکاگو که منجر به تأسیس سازمان بین المللی هواپیماهای کشوری ایکائو گردید نگرانی جامعه هواپیمایی ازمحدودیتهای سیستم های ناوبری موجود به طور روزافزونی افزایش یافت .


 پیش بینی های به عمل آمده نیز نشان دهنده رشد سریع مسافرت های هوایی تاسال 2001 خصوصاً درمناطقی مانند آسیا , اقیانوسیه بود تعداد 18 میلیارد مسافر و بیش از 10000 هواپیمای در حال تردد در هر لحظه این نگرانی را تایید می نمود .لذا پیشنهاد شد که از تکنولوژی ماهواره برای مبادله صوتی و داده های موردنیاز با خطوط ارتباطی مستقیم از هواپیما به ماهواره واز آن طریق به کنترل ترافیک هوایی استفاده شود.

دراین حالت محدودیت دید مستقیم درسیستم های (17) VHF و کیفیت درسیستم های (18) HF وجود ندارد بعلاوه دریک مجموعه واحد می توان بصورت همزمان داده های ضروری هواپیما مانند مشخصات پرواز, ارتفاع , سرعت و جهت را نیز به کنترلر مراقب پرواز اطلاع داد و از این  طریق خطای انتقال صحیح اطلاعات ناشی از عوامل انسانی در وقوع سوانح را به کلی از بین برد.


امروزه تئوری پرواز آزاد انقلابی در صنعت حمل ونقل هوایی بوجود آورده است در پرواز های آزاد با توجه به قابلیت انعطاف سیستم های ناوبری و نظارت می توان به جای استفاده ازمسیرهای ثابت هوایی آنها را بصورت کاملاً  دینامیکی بهینه نمود این ایده جالب بهره برداری بسیارموثر از فضا را دارد .بنابراین امروزه شرکت های بزرگ هواپیما سازی مشغول نصب سیستمهای GPS برروی هواپیما ها می باشند .

 

ردیابی آنلاین خودرو جی پی اس چیست GPS چگونه کار میکند رادار جی پی اس
2) ناوبری دریایی :

درناوبری دریایی برای تعیین مسیر , نقاط مبداء و مقصد و غیره از GPS می توان بهره گرفت .


د)کاربردهای همگانی :


سیستم موقعیت یاب GPS  کاربرهای همگانی نیز دارد که ازمهمترین این کاربردها می توان به موارد زیراشاره کرد.


1- حرکت درفضای باز: حرکت درمناطقی که راههای چندان مناسبی ندارد یا به کلی فاقد راه است .گیرنده GPS  بسیارارزشمند خواهدبود.
2- ماهیگیری
3- پروازبا گلایدر .
4- استفاده حرفه ای درعملیات زمینی
5- اسکی , کوهنوردی
6- قایقرانی
7- عملیات جستجو و نجات
8- حرکت اتومبیل درجاده
9- مسابقات اتومبیل رانی رالی