GPS چیست ؟

GPS چیست ؟

GPS يعني (سيستم موقعيت ياب جهاني (Global Positioning System) که در فارسي سيستم موقعيت ياب جغرافيايي يا محل ياب هم گفته مي شود). يک سيستم مسيريابي ماهواره اي است که از ۲۴ ماهواره تشکيل شده است. اين ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ايالات متحده ساخته و در مدار زمين قرار داده شده اند. اين سيستم در ابتدا براي مصارف نظامي و جهت يابي نظاميان طراحي و ايجاد شده بود ولي از سال ۱۹۸۰ جهت استفاده عمومي در اختيار همه قرار گرفت. در حال حاضر اين سيستم از يک شبکه ۲۴ ماهواره اي در مدار زمين تشکيل شده است؛ که توسط وزارت دفاع دولت آمريکا پشتيباني مي شود و در تمام شرايط، به صورت ۲۴ ساعت در شبانه روز و در تمام دنيا قابل استفاده است و بابت خدمات آن نيز هيچ بهائي اخذ نمي شود. هر ماهواره براي ۱۰ سال مأموريت ساخته مي شود و پس از طي اين زمان با ماهواره ايي ديگر جايگزين مي گردد. البته راکت هاي کوچکي نيز، ماهواره ها را در مسير صحيح، هدايت مي کنند.

سيستم GPS چگونه کارمي کند؟

ماهواره هاي GPS هر روز دو بار در يک مدار دقيق، دور زمين مي گردند و سيگنال هاي حاوي اطلاعات را به زمين مي فرستند. گيرنده GPS براساس مقايسه زمان ارسال و دريافت سيگنال توسط يک ماهواره، کار مي کند. اختلاف زمان مشخص مي کند که گيرنده GPS چقدر از ماهواره فاصله دارد. حال با انداره گيري مسافت از چند ماهواره، گيرنده GPS مي تواند موقعيت خود را مشخص نموده حتي روي نقشه الکترونيکي نمايش دهد.(GPS Receiver)

يک گيرنده GPS بايستي حداقل سيگنالهاي ۳ ماهواره را براي تعيين دقيق طول و عرض جغرافيايي يک شيء دريافت نمايد و با سيگنالهاي ۴ ماهواره يا بيشتر مي تواند علاوه بر طول و عرض جغرافيايي، ارتفاع را هم نشان دهد. هم چنين از GPS مي توان براي اندازه گيري سرعت حرکت، جهت حرکت، جستجوي محل مورد نظر و غيره استفاده کرد.

کنترل زميني GPS

اين بخش شامل ايستگاه هاي کنترل زميني است که داراي مختصات معلوم هستند و موقعيت آنها از طريق روشهاي کلاسيک تعيين موقعيت، نظير روش VLBI (تعيين فواصل بلند توسط کوازارها)و روش SLR (فاصله سنجي ماهواره اي با امواج ليزر) بدست آمده است. اين ايستگاه ها وظيفه تعقيب و مشاهده شبانه روزي ماهواره هاي GPS را بر عهده دارند.

تعداد اين ايستگاه هاي زميني ۵ ايستگاه است که ايستگاه اصلي با نام کلرادو اسپرينگ در آمريکا قرار دارد و ۴ ايستگاه فرعي ديگر در نقاط ديگر کره زمين مستقر هستند. آخرين بخش از سيستم GPS ، قسمت USER يا کاربران سيستم مي باشد که خود شامل دو بخش است:

الف) آنتن دريافت کننده اطلاعات ارسالي از ماهواره ها

ب) گيرنده (پردازش کننده اطلاعات دريافتي و تعيين کننده موقعيت محل آنتن)

گيرنده خود يک سيستم کامپيوتري است. نرم افزار و ريزپردازنده داخل گيرنده، فاصله بين آنتن زميني تا ماهواره هاي مرتبط با گيرنده را تعيين مي کند. سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعيت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن (يا همان گيرنده) تعيين مي شود.

نکته مهمي که مي بايست مورد توجه قرار گيرد اينست که ارتفاعي که GPS به ما مي دهد با ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق مي کند. ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنايي بنام سطح بيضوي بيان مي شود، در حالي که ارتفاع موجود در نقشه ها، ارتفاع اورتومتريک مي باشد که از سطح درياهاي آزاد محاسبه مي شود.البته مقدار اين اختلاف حداکثر حدود ۱۰۰ متر است.

نمونه اي از کاربردهاي سيستم GPS

از لحاظ کلي، هر کسي بخواهد بداند کجاست و به کجا مي رود؟! به اين سيستم نيازمند است. اين وسيله در عرض چند ثانيه مي تواند سه ماهواره را بيابد. گفتيم که هر ماهواره به طور پيوسته يک سيگنال مکان يابي را به زمين مي فرستند. گيرنده GPS اين سيگنال ها را مي گيرد و از داده هاي آن براي محاسبه مکان خود بهره مي گيرد.

سپس مکان به دست آمده را بر روي يک نقشة الکترونيکي نمايش مي دهد. وقتي گيرنده GPS را روشن کنيد، سيگنال هاي ماهواره ها را مي گيرد و موقعيت شما را روي نقشه نشان مي دهد. نشاني مقصد خود را تايپ کنيد، کامپيوتر GPS يک مسير را براي شما محاسبه خواهد کرد.

همه وسايل GPS يک نوع سيگنال ماهواره اي را دريافت مي کنند و محاسبات يکساني را براي مشخص کردن موقعيت شما انجام مي دهند. آنها را مي توانيد به کامپيوتر دفترچه اي خود وصل کنيد و در سفرها از مزاياي آن بهره بجوييد.

نرم افزار نقشه، به مقدار بسيار زيادي فضا نياز دارد. به ويژه اگر بخواهد جاده ها را نمايش دهد. اگر از يک کامپيوتر GPS دفترچه اي (GPS Notebook) استفاده کنيد که فضاي کافي داشته باشد (از چند صد مگابايت تا چندين گيگا بايت)، مي توانيد کل نقشه کشور مورد نظر را در ديسک سخت (Hard) خود کپي کرده و از آن استفاده کنيد. بعضي از نرم افزارها، امکان ارتباط با شرکت سازنده را از طريق اينترنت هم دارند. مي توانيد از نقشه هاي به هنگام شده آنها نيز استفاده کنيد. هر چه نقشه هاي منطقه اي که در حافظه گيرنده بارگذاري مي شود دقيق تر باشد، سرويس هايي که از GPS مي توان دريافت داشت نيز ارتقا مي يابد. براي مثال، مي توان نزديکنرين پمپ بنزين، تعميرگاه و يا ايستگاه قطار را پيدا کرد و مسير پيشنهادي را دنبال نمود. دقت مکان يابي اين سيستم در حد چند متر مي باشد، که بسته به کيفيت گيرنده تغيير مي کند.

با توجه به کاهش روز افزون قيمت، روز به روز کاربرد آن عام تر و فراگير مي شود. امروزه نصب آن در تلفن هاي همراه و اتومبيل ها به امري عادي تبديل شده است. از سيستم موقعيت يابي جهاني مي توان در کارهايي نظير نقشه برداري و مساحي، پروژه هاي عمراني، کوهنوردي، سفر در مناطق ناشناخته، کشتي راني و قايقراني، عمليات نجات هنگام وقوع سيل و زمين لرزه و هر فعاليت ديگر که نيازمند محل يابي باشد، بهره برد.

کاربردهاي خاص: پيش بيني زلزله، نقشه برداري، کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافيک، کنترل حرکات لايه هاي زمين، کنترل جابجايي (تغيير مکان) سدها و برج هاي بزرگ و بلند، پيش بيني وضع هوا، ناوبري (زميني، هوايي، دريايي)، هيدروگرافي (آب نگاري)، تعيين موقعيت سکوهاي دريايي نفتي، تعيين موقعيت جزيره هاي مرجاني، مين يابي، SCAN کردن دريا، به روز رساني سيستم هاي تعيين موقعيت اينرشيال، استفاده جهت کنترل ماهواره هاي سنجش از دور (Remote Sensing) و .