سامانه موقعیت یاب جهانی (جی پی اس)، GPS

سامانه موقعیت‌یاب جهانی (جی پی اس)،  GPS

سامانه موقعیت یاب جهانی (جی پی اس)، GPS

تعیین موقعیت بر اساس اطلاعات دریافتی از فضا از دهه ۱۹۶۰ میلادی توسط ناسا با سامانه داپلر آغاز شد، اما به دلیل كارآیی پایین و دقت كم سامانه داپلر، در سال ۱۹۷۴ وزارت دفاع آمریكا برای رفع نیازهای نظامی خود تصمیم به ایجاد یک سامانه دقیق و جامع تعیین موقعیت كه در تمامی جهان كاربرد داشته باشد، گرفت. بدین ترتیب در سال ۱۹۷۸ با پرتاب اولین ماهواره از سامانه جی. پی. اس به فضا گامی موثر در عص فضا برداشته شد. در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.

به طور یقین می‌توان گفت كه سامانه موقعیت‌یاب جهانی «جی پی اس» یكی از بهترین و كامل‌ترین دستاوردهای بشر برای شناسایی و مكان‌یابی روی كره زمین است كه روز به روز در حال كامل‌تر شدن است.

سامانه موقعیت‌یاب جهانی «جی‌پی‌اس» در حال حاضر تنها سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی كاملاً فعال در دنیا است كه در آن ۲۴ ماهواره فعال (به علاوه ۶ ماهواره یدكی) در مدار میانی زمین و ارتفاع ۲۰۲۰۰ كیلومتری، به طور پیوسته سیگنال‌های میكروویو دقیق را به زمین ارسال کرده و دستگاه‌های گیرنده، كاربران زمینی را قادر به تعیین موقعیت خود روی زمین می‌كنند.

هزینه نگهداری و عملیات سامانه جی پی اس حدود ۷۵۰ میلیون دلار در سال است كه شامل تعویض ماهواره‌های فرسوده و همچنین تحقیق، توسعه و رفع نواقص سامانه می‌شود. با این همه، استفاده از امكانات این سامانه برای مصارف غیرنظامی در تمام جهان رایگان است.

جی‌پی‌اس یك سامانه عملیاتی و همیشه در حال آماده باش است كه در تمامی شرایط آب و هوایی دارای كارآیی است؛ زیرا فركانس امواجی كه توسط ماهواره های جی پی اس ارسال می‌شوند در حد گیگاهرتز است و شرایط آب و هوایی (مه و باران و نزولات جوی) اثری روی این امواج ندارند. این سامانه در طول ۲۴ ساعت شبانه روز فعال است و در هر زمان و در هر مكان كه لازم باشد می‌توان توسط آن تعیین موقعیت كرد.

عوامل موثر در دقت عمل

  •        یكی از عواملی كه بر روی دقت عمل یك GPS اثر می‌گذارد شكل قرار گرفتن ماهواره‌ها نسبت به یكدیگر است.

اگر یک GPS با چهار ماهواره تبادل کند و هر چهار ماهواره در شمال و شرق GPS باشند. طرح و هندسه این ماهواره‌ها برای این GPS بسیار ضعیف است و شاید GPS قادر نباشد، مكان‌یابی کند. زیرا تمام اندازه‌گیری‌های فاصله در یک جهت عمومی قرار دارند. مثلث‌سازی ضعیف است و ناحیه مشترك بدست آمده از اشتراک این مسافت سنجی‌ها وسیع است (مكانی كه GPS برای مكان خود تصور می‌كند بسیار وسیع است و در نتیجه تعیین دقیق محل آن ممكن نیست). در این موقعیت‌ها حتی اگر GPS مكان‌یابی را انجام دهد و موقعیتی را گزارش نماید دقت آن نمی‌تواند زیاد خوب باشد. اگر همین چهار ماهواره در چهار جهت (شمال، جنوب، شرق، غرب) و با زوایای ۹۰ درجه قرارداشته باشند، طرح این چهار ماهواره برای GPS مزبور بهترین حالت است، چرا كه جهات مسافت‌سنجی چهار جهت متفاوت و نقطه اشتراک این مسافت‌سنجی‌ها بسیار كوچک است. و هر چه این نقطه اشتراک کوچک‌ترباشد به معنی آن است كه بیشتر به نقطه واقعی حضور خود نزدیک شده‌ایم.

طرح و هندسه قرار گرفتن ماهواره‌ها هنگامی كه GPS نزدیكی ساختمان‌های بلند، قلل كوه‌ها، دره‌های عمیق و یا در وسایل نقلیه قرار گرفته باشد به مسئله مهم‌تری تبدیل می‌شود. اگر مانعی در رسیدن سیگنال‌های بعضی از ماهواره‌ها وجود داشته باشد GPS می‌تواند از بقیه ماهواره‌ها برای مكان‌یابی خود استفاده کند. هرچه این موانع بیشتر و شدیدترشوند مكانیابی نیز مشكلتر میمی‌شود.

  •        منبع دیگر ایجاد خطا، "چند مسیری" است. "چند مسیری" نتیجه انعكاس سیگنال رادیویی بوسیله یك شی است. بروز این اختلال برای GPSها به این شكل است كه امواج بعد از انعكاس بوسیله اشیا (مانند ساختمان‌ها یا زمین) به آنتن GPS برسند. در این صورت سیگنال مسیر بیشتری را تا رسیدن به آنتن GPS طی می‌كند و این باعث می‌شود كه GPS فاصله ماهواره را بیشتر از آنچه هست محاسبه کند. كه باعث ایجاد خطا در مكان‌یابی نهایی می‌گردد. در صورت بروز این اختلال بر خطای نهایی افزوده می‌شود.
  • منبع دیگری نیز برای ایجاد خطا ممكن است وجود داشته باشد. افزایش تأخیر به دلیل اثرات جوی و همچنین خطاهای ساعت داخلیGPS نیز می‌تواند بر روی دقت كار اثر بگذارد.
  • در هر دو این موارد گیرنده GPS طوری طراحی شده است كه این اثرات را جبران نماید، ولی خطاهای كوچكی بر اساس همین اثرات همچنان بروز خواهند كرد. در عمل ، دقت كار یك GPS غیر نظامی معمولی، با توجه به تعداد ماهواره‌های تبادلی وشكل قرار گرفتن آنها می‌باشد.GPSهای پیچیده‌تر و گران‌تر می‌توانند با دقت‌هایی در حد سانتی‌متر كار كنند.

یكی از روش‌های بهبود دقت تعیین موقعیت استفاده از تكنیک مشاهدات تفاضلی GPS یا DGPS است. در حقیقت DGPS روشی است برای ارتقاء مشاهدات تعیین موقعیت و زمان با استفاده از یک یا چند ایستگاه مرجع در موقعیت‌های معلوم. ایستگاه‌های مرجع اطلاعات لازم را برای كاربر از طریق یک كانال ارتباطی ارسال می‌كنند.

چه كسانی به GPS نیاز دارند

توانایی و قابلیت گسترده GPS طیف متنوعی از كاربرد‌های آن را فراهم كرده است.

  • استفاده از GPS در نقشه‌برداری، كوهنوردی، شكار، ماهیگیری، اكتشافات معدن، هر نوع گردش تفریحی و مسافرت و ... همگی بخشی از زمینه‌های استفاده از GPS هستند.
  • علاوه بر موارد ذكر شده در بالا جی پی اس‌هایی با دقت بالا و امكانات منحصر به فردی وجود دارند كه نقش ویژه‌ای در زمینه‌های مهندسی و كارشناسی ایفا می‌كنند.
  • از جمله: ایجاد نقاط مبنایی، تعیین موقعیت دقیق منابع زیرزمینی، مطالعه حركت سدها، پیدا كردن وضعیت جاده‌ها، مطالعه مناطق زلزله‌خیز و پیش‌بینی وقوع زلزله، تعیین موقعیت و اندازه‌گیری عمق، به دست آوردن ارتفاع دقیق، تعیین حدود اراضی و معادن و... 

+ منبع

کاربران دارای این تخصص: 
#: 1
محمدرضا رئیسی
عضو به مدت: 2 سال 8 ماه