سیستم موقعیت یابی جهانی

سیستم موقعیت یابی جهانی چیست؟
GPSیعنی سیستم موقعیت یاب جهانی این سیستم تشکیل شده است از یک شبکه ۲۴ ماهواره ای در مدار زمین که توسط وزارت دفاع دولت آمریکا پشتیبانی میشود.
هـدف اصـلی و اولـیـه از طـراحـی GPS ، اهـداف نـظامـی بـوده امـا از ســال ۱۹۸۰ به بـعــد بـرای اسـتـفاده های غــیر نـــــظامی نیز در دسترس قرار گرفت. GPS در تمام شرایط بصورت ۲۴ ساعت در شبانه روز و در تمام دنیا قابل استفاده می باشد . و هیچ گونه بهائی بابت این خدمات اخذ نمی شود.

GPS چطور کارمی کند ؟
ماهواره های GPS هر روز دوبار در یک مدار دقیق دور زمین میگردند و سیگنال های حاوی اطلاعات را به زمین می فرستند.
GPS براساس زمان مقایسه زمان ارسال و دریافت سیگنال توسط یک ماهواره کار می کند . اختلاف زمان مشخص می کند که گیرنده GPS چقدر از ماهواره دور است . حال با انداره گیری مسافت از چند ماهواره گیرنده GPS میتواند موقعیت کاربر را مشخص نموده حتی روی نقشه الکترو نیکی نمایش دهد.
یک گیرنده GPS بایستی حداقل سیگنالهای ۳ ماهواره را برای تعیین دقیق ۲ موقعیت (طول و عرض جغرافیایی ) یک شیء دریافت نماید و سیگنالهای ۴ ماهواره یا بیشتر میتواند ۳ موقعیت (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع ) را نشان دهد.
هم چنین ازGPS میتوان برای اندازه گیری سرعت ، جهت یابی ، جستجو ، مسافرت طولانی ،‌رفتن به مقصد ، زمان طول و مغرب خورشید و غیره نیز استفاده کرد .

سیستم ماهواره ای GPS:
۲۴ مارهواره در بخش های مختلف فضای زمین در مداری خاص با فاصله حدود ۱۲۰۰۰ مایلی بالای سر ما قرار گرفته است.
آنها با یک سرعت ثابت در حرکتند و در هر ۲۴ ساعت دوبار دور زمین را با سرعتی معادل ۷۰۰۰ مایل در ساعت می گردند.
ماهواره های GPS توسط انرژی خورشید تغذیه میشوند آنها مجهز به باطریهای قابل شارژ اتوماتیک برای زمانهای بارندگی یا خورشید گرفتگی می باشند.
yocket booster های کوچک روی هر ماهواره آنها را دریک مسیر پروازی صحیح نگهداری می کنند.
از ماهواره های GPS بیشتر بدانید:

– اولین ماهواره GPS در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد.
– درسال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.
– هر ماهواره برای ۱۰ سال مأموریت ساخته میشود و پس از طی این زمان حتماً بایستی ماهواره دیگر جایگزین گردد.
– وزن یک ماهواره GPS حدود ۲۰۰۰ پوند (معادل ۹۰۷ کیلو گرم ) با ۱۷ فوت عرض (۱۸/۵متر).
– قدرت انتقال آنها هم ۵۰ وات یا کمتر می باشد .

کنترل زمینی GPS
در قسمت بالا درباره بخش فضایی سیستم GPS صحبت شد؛حال به سراغ بخش کنترل زمینی این سیستم می رویم : 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 ماهواره ای با امواج لیزر ) بدست آمده است. این ایستگاه ها وظیفه تعقیب ومشاهده شبانه روزی ماهواره های GPS را بر عهده دارند . این بخش بوسیله محاسبات ریاضی پیچیده از طریق محاسبه معادله پلی نومیال (Polynomials) ریاضی بطریق کمترین مربعات ، پارامترهای مداری (افمریزها)و موقعیت ماهواره ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریبا در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه می نماید.
تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم GPS ، قسمت USER یا کاربران سیستم می باشد که خود شامل دو بخش است:
الف) آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره ها
ب ) گیرنده(پردازش کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)
نرم افزار و میکروپروسسور داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره های مرتبط با گیرنده ه را تعیین می کند سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعیت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین میشود.
* نکته مهمی که می بایست مورد توجه قرار گیرد اینست که ارتفاعی که GPS به ما می دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق میکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریک می باشدکه از سطح دریاهای آزاد محاسبه می گردد.مقدار این اختلاف در بیش ترین حالت در حدود ۱۰۰ متر می باشد.
نمونه ای از کاربردهای سیستم GPS
پیش بینی زلزله ،نقشه برداری ، کاداستر ، کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافیک ، کنترل حرکات تکتونیکی زمین ، کنترل جابجایی سدها و برج های بلند، پیش بینی وضع هوا ، ناوبری (زمینی،هوایی،دریایی) ، هیدروگرافی(آبنگاری) ، تعیین موقعیت سکوهای دریایی نفتی،تعیین موقعیت جزیره های مرجانی، مین یابی ، SCAN کردن دریا ، بروز رسانی سیستم های تعیین موقعیت اینرشیال ، استفاده جهت کنترل ماهواره های سنجش از دور(Remote Sensing) .

منبع : مرکز رشد