جی‌پی‌اس (GPS) چیست؟

سامانه‌ی موقعیت‌یاب جهانی (جی‌پی‌اس) به سامانه‌ای متشكل از 28 ماهواره اطلاق می شود كه هر یك از آنها با قرار گیری در یك آرایش مثلثی (3 تایی) می توانند قسمتی از كره زمین را تحت پوشش قرار داده و ناوبری نمایند.

تاریخ ویرایش: 3 آذر ماه 1393

سیستم GPS سیگنال‌هایی را ارسال می‌نماید كه توسط گیرنده‌های GPS دریافت می‌شود و موقعیت مكانی،‌ سرعت و زمان را در هر جای كره زمین در هر موقع از روز یا شب و در هر شرایط آب و هوایی محاسبه می‌نماید. سیستم مكان‌یاب جهانی یا GPS یك منبع ملی و مورد استفاده بین‌المللی برای یافتن موقعیت محل،‌ مسیریابی و زمان سنجی می‌باشد و از سه قسمت تشكیل یافته است.

فضا، كاربر، كنترل (Space, User, Control)

سیستم GPS شامل 3 بخش،‌ فضا، كنترل و كاربری می‌باشد. بخش فضایی شامل آرایش ماهواره‌ها در فضا با (Constellation) است. اولین سری این ماهواره‌ها در سال 1978 در مدار قرار داده شد و در سال 1986 توسعه و تكمیل آرایش ماهواره‌ای سیستم GPS به علت جلوگیری از خطرات ناشی از عدم مسیریابی انجام پذیرفت. در فوریه 1989 آرایش ماهواره‌ای سیستم GPS با 24 یا تعداد بیشتری ماهواره در مدار كامل و فعال گردید. سیستم كنترل توسط ارتش آمریكا انجام می‌گیرد كه ردیابی و نگهداری آنها را در مدار كنترل می‌نماید.

بخش كاربرها، شامل كاربرهای نظامی و شخصی هر دو می‌باشد. كاربرهای نظامی از سیستم GPS به عنوان، مسیریابی،‌ شناسایی، و سیستم هدایت موشكی استفاده می‌نمایند و كاربرهای شخصی هم می‌توانند همانند نظامی‌ها و براساس نیاز از این سیستم استفاده كنند.

بخش فضایی (Space Segment)

ماهواره‌های GPS در حدود 900 کیلوگرم وزن و 5 متر با پیل‌های خورشیدی طول دارند. عمر مفید این ماهواره‌ها برای 7.5 سال طراحی شده است اما اغلب مدت زمان بیشتری در مدار مورد استفاده قرار می‌گیرند. پنل‌های خورشیدی نیروی اولیه را تهیه می‌نمایند و نیروی (تغذیه) ثانویه توسط باطری‌های Nicod تأمین می‌شود. در هر ماهواره چهار ساعت (Clock) اتمی فوق‌العاده دقیق نصب گردیده است. در سپتامبر 2001 تعداد ماهواره‌های مورد استفاده در مدار 27 عدد بوده است.

مدارات ماهواره‌ها( Satellite orbits )شامل 6 مدار با فاصله 60 درجه و در هر مدار 4 ماهواره وجود دارد و این امكان را فراهم می‌سازد كه با وجود اشكال و خرابی 2 ماهواره در هر مدار سیستم كار نرمال خود را انجام دهد. هر سطح مداری شیبی برابر با 55 درجه با سطح مدار استوایی دارد. ارتفاع زیاد مدار (km 20000) باعث ثابت ماندن ماهواره‌ها در مدارشان می‌شود. همچنین ارتفاع زیاد ماهواره باعث پوشش منطقه وسیعی در روی زمین می‌شود. ماهواره‌های GPS هر نقطه در روی زمین را 2 بار در روز پوشش می‌دهند (از هر نقطه در روی زمین دوبار در روز می‌گذرند).

سیگنال‌های ماهواره (Satellite Signals)

هر ماهواره یك سیگنال مسیریابی كه شامل عناصر مداری، وضعیت ساعت (Clock)‌، زمان سیستم و وضعیت پیام‌ها می‌باشد را ارسال می‌نماید. به علاوه یك تقویم نجومی (almanac) تهیه می‌شود كه اطلاعات (تقریبی) را برای هر ماهواره فعال ارسال نماید. سیگنال‌های رادیویی با سرعت نور منتشر می‌شوند. 300 هزار كیلومتر در ثانیه، مدت زمان 0.06 ثانیه طول می‌كشد كه سیگنال ارسالی از ماهواره GPS به زمین برسد. این سیگنال‌ها با قدرت كم (حدود 300 تا 350 وات در طیف مایكروویو) ارسال می‌گردند.

كد C/A (Coarse A qwsition Cood) برای استفاده كاربرهای شخصی در دسترس می‌باشد و به عنوان (SPS) (Standard Positining Service) مسیریابی استاندارد. PPS یا Precise Positioning Service سرویس مكان یابی دقیق كه منحصراً در دسترس كاربرهای نظامی و كاربرهای مجاز می‌باشد. سیگنال‌های ماهواره به خط مستقیم جهت رسیدن و استفاده گیرنده‌های GPS نیازدارند. درخت، ساختمان،‌ كوه و حتی دست و یا بدن می‌تواند سیگنال‌های ماهواره‌ها را بلوكه نماید.

تقویم نجومی یا Almanac شامل اطلاعاتی راجع به مدارات 24 ماهواره می‌باشد. یك گیرنده GPS از تقویم نجومی كه در پیام‌های دیتای ماهواره وجود دارد برای موقعیت هر ماهواره‌ای كه ردیابی می‌كند استفاده می‌نماید.

نرم افزار mission planning برای تهیه گراف و موقعیت ماهواره‌های قابل رؤیت و بهترین زمان بررسی در منطقه مخصوص،‌ از تقویم نجومی استفاده می‌نماید. تقویم نجومی برای مدت 30 روز معتبر است،‌ اما هر بار كه گیرنده GPS روشن می‌شود به طور اتوماتیك تقویم نجومی را دریافت می‌كند (در مدت زمان 15 دقیقه). استفاده از تقویم نجومی به روز یا up-to-date برای استفاده از ماهواره‌هایی كه در دید گیرنده‌های GPS قرار می‌گیرند بسیار مهم می‌باشد.

بخش كنترل (Control Segment)

بخش كنترل شامل پنج ایستگاه مونیتور در اقصا نقاط جهان شامل هاوایی، كواجالین،‌ جزیره اسنشن، دیوگوگارسیا و كلورادو است. ایستگاه (MCS) یا مركز كنترل در كلورادو قرار دارد. ایستگاه‌های مونیتور، ماهوار‌های در معرض دید را ردیابی می‌نماید و اطلاعات فاصله را جمع‌آوری و این اطلاعات را در ایستگاه MCS تجزیه و تحلیل و سپس مدارات ماهواره‌ها را مشخص می‌نماید و پیام‌های هر ماهواره مكان‌یاب را به روز می‌نماید.

اطلاعات به روز شده از طریق آنتن‌های زمینی به ماهواره‌ها ارسال می‌گردد. ماهواره‌های GPS 1- پیام‌های اطلاعاتی ماهواره (موقعیت و زمان) 2- تقویم نجومی 3- اصلاح مداری را كه از ایستگاه MCS دریافت می‌نمایند، ارسال می‌كنند و گیرنده‌های GPS از تمامی این اطلاعات جهت محاسبه موقعیت استفاده می‌نمایید.

سامانه‌های جی‌پی‌اس

سیستم موقعیت‌یاب جهانی (Global Positioning Sysyem) به سامانه‌ای متشكل از 28 ماهواره اطلاق می شود كه هر یك از آنها با قرارگیری در یك آرایش مثلثی (3 تایی) می توانند قسمتی از كره زمین را تحت پوشش قرار داده و ناوبری نمایند.

سامانه‌ی موقعیت‌یاب جهانی (جی‌پی‌اس)، سامانه‌ای متشكل از 28 ماهواره

در این حال علاوه بر نمایش موقعیت مكانی كاربر بروی نقشه منطقه ای یا جهانی پارامترهای دیگری نظیر سمت و ارتفاع را به صورت بارومتریك از سطح دریا و وضعیت افق را بصورت دیداری گزارش می دهد.

گیرنده های ماهواره ای GPS در انواع گوناگون ساخته شده و در مصارف عمومی نظیر سفر و گردشگری، كوهنوردی و ورزش كاربرد دارد. نوع دیگری از این سامانه در هدایت و ناوبری خودروها، هواپیماها، بالگرد ها و نیز شناورهای كوچك و بزرگ بكار گرفته می شود.

در اینجا به معرفی مدل های مطرح از سری گیرنده های عمومی ساخت گارمین و ماژلان می پردازیم.

1- سری Geko - در مدلهای 101-201-301 – این گیرنده كوچكترین و سبكترین GPS دنیا بشمار می رود.
از قابلیت های آن می توان به مقاومت در برابر نفوذ آب، ثبت 500 نقطه، كمپاس الكترونیكی، ارتفاع سنج بارومتریك و بازی اشاره كرد. این مدل از 2 عدد باطری سایر AAA نیرو گرفته و به همراه نرم افزار و كیف حمل عرضه می شود. این قابلیت ها با توجه به مدل دستگاه متغییر می باشد.

2- سری Etrex – این گیرنده در مدلهای ایتریكس، سامیت و ویستا عرضه می شود. از طراحی موزون و ارگونومیك برخوردار است. قابلیت های آن شامل: 12 كانال دریافت و قابلیت DGPS با فرمت RTCM  5 صفحه ناوبری و قابلیت ثبت 500 نقطه، سیستم نمایش افق محلی ( خورشید و ماه )، قابلیت رسم پروفیل تغییرات ارتفاع و فشار بر مبنای زمان و با فاصله روی نقشه، حافظه 24 مگابایتی جهت انتقال نقشه، نشاندهنده پارامترهای Jumpmaster ، قابلیت برنامه ریزی به همراه نرم افزار، كیف حمل و كابل اتصال به رایانه. سری ایتریكس این امكان را دارد تا بصورت آپشن شارژر فندكی خودرو ، كابل ارتباط به رایانه، نگهدارنده خودرویی و آنتن خارجی را انتخاب نماید.

3- سری Meridian و Sportrak ساخت ماژلان – این مدلها را می توان در كلاس ورزشی قرار داد. از طراحی مناسبی برخوردار بوده و آنتن داخلی آن حساسیت بالایی در گیرندگی امواج دارد. قابلیت های آن شامل: 12 كانال دریافت امواج، دارای قطب نمای كاملاً دیجیتالی، ارتفاع سنج، فشارسنج بصورت مجزا، مقاومت در برابر نفوذ آب و دارای نقشه جهانی. این گیرنده ها با 2 عدد باطری سایز AAA تغذیه می شوند.

مدل‌های دیگری از این گیرنده ها علاوه بر قابلیت های ذكر شده یك فرستنده و گیرنده برد كوتاه LPD در محدوده فركانسی UHF-ISM را دارا هستند كه این امكان را به كاربر می دهد در صورت نیاز بتواند ارتباط رادیویی بی سیم را با كاربری دیگر تا شعاع 2 كیلومتری برقرار نماید. ( مدل Rino110-120 ). در برخی مدل ها علاوه بر موقعیت یابی دستگاه این امكان را دارد تا با خطوط تلفنی موبایل بروش GSM-GPS هماننده یك تلفن همراه معمولی ارتباط داشته و از امكانات موجود در شبكه استفاده نماید. (مدل NavTalk)

تهیه‌کننده: محمدمهدی سرگزی  
منبع: تین نیوز

  • دیدگاه کاربران

ارسال دیدگاه جدید

(ضروری)
 
(ضروری)
(ضروری)
نیازمندی های هوافضایی
تبلیغات در پورتال هوافضای ایران
هفته جهانی فضا ۲۰۱۷: کاوش جهان جدید در فضا
نیازمندی‌های هوایی و فضایی ایران
کانال تلگرام پورتال هوافضای ایران
فهرست کانال‌ها و گروه‌های هوافضا و هوانوردی ایران در تلگرام
عکس های تصادفی
Expedition 42/43 Emergency Scenario Training SessionCrew Members of the STS-51L MissionAstronaut Mike Hopkins Works in StationExpedition 38 Prelaunch
فرهنگ واژگان هوافضا-نسخه 1
   
عضویت در خبرنامه و آگاهی از تازه ها
تبلیغات
نیازمندی های هوافضا
فروش آنلاین انواع سنسور دما، ترموکوپل و pt100
فروش آنلاین سنسور فشار هاگلر (Hogller) آلمان
طراحی و ساخت تجهیزات دوار
حامی پیپر
آخرین نظرات
29 مرداد ماه 1396
مجيد قرباندوست در نوشته شرکت پشتیبانی و نوسازی بالگردهای ایران (پنها):
با سلام مجيد قرباندوست هستم داراي مدرك تحصيلي مهندسي صنايع شيميايي در زمينه پليمر .تضمين ...
25 مرداد ماه 1396
رضاناصری زاده در نوشته شرکت پشتیبانی و نوسازی بالگردهای ایران (پنها):
رضا هستم 26سالمه کارشناسی عمران دارم چند ین سال سابقه ی کارهای عمرانی ونقشه کشی و 10سال سا ...
17 مرداد ماه 1396
محمد جواد شاملو در نوشته پژوهشگاه فضایی ایران:
سلام محمد جواد شاملو هستم هم اکنون در پایه یازدهم در مدرسه تیزهوشان شهید بهشتی ری تحص ...
16 مرداد ماه 1396
متین ملکی در نوشته دانشکده صنعت هواپیمایی کشوری:
سلام می خواستم بدونم که فارغ التحصیل های این دانشکده همگی استخدام سازمان هواپیمایی کشور می ...
15 مرداد ماه 1396
امیر میرزاجانی در نوشته شرکت صنایع هواپیمایی ایران (صها):
با سلام من ارشد رشته مکانیک پرواز صنعتی شریف هستم برای استخدام و ارسال رزومه چه کار باید ا ...
11 مرداد ماه 1396
محمد مهدی نجفی لاهیجانی در نوشته رویای من برای ستارگان (کتاب زندگی‌نامه‌ی انوشه انصاری):
به امید خدا دارم اولین کتابم رو به چاپ میرسونم پشت کتابم این جمله رو از انوشه خانم اوردم ...
11 مرداد ماه 1396
فارغ التحصیل هوافضای امیرکبیر در نوشته بازار کار رشته‌ی مهندسی هوافضا در ایران:
سلام من سال 84 وارد دانشگاه امیرکبیر شدم. در ابتدا بسیار با شوق و علاقه درس میخواندم و وا ...
9 مرداد ماه 1396
مهدی حاجی محمدی در نوشته دانشکده‌ی مکانیک و هوافضای دانشگاه صنعتی مالک اشتر:
سلام.میخواستم بدونم اگر عضو سپاه بشی و در رشته ی هوا فضا در دانشگاه امام حسین تحصیل کنی حق ...
2 مرداد ماه 1396
سيد محمد امامي در نوشته شرکت پشتیبانی و نوسازی بالگردهای ایران (پنها):
سيد محمد امامي باعرض سلام من يك سيستم طراحي و ساختم كه به جاي ملخ هليكوپتر نصب مي شود و ...