چگونگی کارکرد GPS

چگونگی کارکرد GPS:

   اصلی که GPS به آن متکی می‌باشد اندازه گیری فاصله(مسافت یا Range) میان گیرنده و ماهواره است. همچنین ماهواره‌ها بدرستی اعلام می‌کنند در کجای مدار خود در بالای زمین قرار دارند. GPS تقریبا به صورت زیر کار می کند:
  گر فاصله درست یک پدیده از یک ماهواره در فضا مشخص باشد می توانیم بگوییم در جایی بر روی سطح فرضی کره‌ای با شعاع برابر فاصله تا شعاع ماهواره قرار دارد. اگر فاصله درست از دو ماهواره مشخص باشد، می توان گفت در جایی بر روی خطی که از محل تقاطع دو کره می گذرد قرار دارد و اگر سومین اندازه گیری هم موجود باشد، آنجا تنها دو نقطه وجود دارد که جسم می تواند بر روی آن قرار بگیرد. یکی ازاین دو نقطه غیر ممکن بوده و گیرنده GPS دارای متدهای ریاضی می باشد که قادر است موقعیت غیر ممکن را حذف نماید.


   یک گیرنده GPS موقعیت مکانی را با استفاده از روشی بنام “برد ماهواره ای” یا Satellite ranging تخمین می‌زند.
   یک گیرنده GPS همیشه می تواند معین کند که پدیده ها کجا قرار دارند، مشروط بر این که دو نمونه کلیدی از اطلاعات موجود باشد:
   ۱) فاصله بین گیرنده و هر ماهواره (حداقل ۴ ماهواره یا بیشتر).
   ۲) موقعیت کامل هر یک از ماهواره ها در فضا.
   تصویر زیر تا حدودی می تواند نشانگر چگونگی کارکرد سیستم GPS باشد.

 یک سیستم شگفت انگیز:

   سیستم GPS از ماهواره هایی تشکیل شده که مسیرهایشان توسط ایستگاه های زمینی کنترل می شوند. هر ماهواره‌ای سیگنال‌های رادیویی تولید می کند که اجازه می دهد یک گیرنده، موقعیت ماهواره و فاصله بین ماهواره و گیرنده را تخمین بزند. گیرنده، اندازه گیری ها را برای محاسبه جایی بر روی یا بالای کره زمین که کاربر یا جسم در آنجا قرار دارد به کار می گیرد.
   شکل فوق شمایی کلی از عملکرد سیستم GPS و ارتباط آن با علوم دیگر را در اختیار ما قرار می دهد.

کاربردهای GPS:

   GPS کاربردهای فراوانی در مسائل نظامی و زندگی شخصی افراد دارد.

   کاربردهای نظامی GPS:

   اگرچه مجموعه فلکی ماهواره GPS(مجموعه ماهواره های موجود در اطراف زمین) اخیرا تکمیل شده است، ولی پیش از این ثابت شد که کمکی بسیار ارزشمند برای ارتش آمریکا بوده است. تصور یک بیابان که وسعت زیادی داشته و گسترشی بی شکل از ماسه دارد باعث می‌شود زمین برای مایل ها بسیار یکنواخت به نظر برسد. بدون یک سیستم ناوبری قابل اطمینان نیروهای آمریکایی قادر نبودند مانور عملیات طوفان صحرا (Operation Desert Storm) را به انجام برسانند.
   به وسیله GPS، توانسته بودند به میدان رفته و در طوفان شن یا حتی در شب مانور بدهند حتی موقعی که سربازان در آنجا قادر به زندگی نبودند. قبل از اتمام جنگ، بیش از ۹۰۰۰ گیرنده تجاری قابل حمل(پرتابل) در منطقه خلیج توسط سربازان در حال استفاده بود. آنها توسط سربازان، وسایل نقلیه، هلی کوپتر و حتی پانل‌های دستگاه هواپیما حمل می‌شدند.
   گیرنده های GPS در چند نوع هواپیما قابل استفاده بودند، از جمله درشکاری F-16، سوخت رسان هوایی KC-135 و بمب‌افکن B-2 . کشتی های نیروی دریایی نیز از آنها برای پیدا کردن محل ملاقات‌ها، مین یابی و عملیات هوایی استفاده می کردند.
   GPS تقریبا در تمام عملیات نظامی و سیستم های جنگ افزاری، مهم تلقی شده است. به علاوه در ماهواره ها از GPS برای بدست آوردن داده های خیلی دقیق مداری و کنترل جهت یابی سفینه های فضایی استفاده می شود.
   GPS، پایه یک سیستم مختصات است که به آن سیستم ژئودتیک جهانی ۱۹۸۴ (Geodetic system 1984 Word) یا WGS 84گفته می شود. این سیستم شبیه خطوط طول و عرض جغرافیایی بوده روی نقشه های دیواری در مدرسه‌ها قابل رؤیت است. سیستم WGS 84 چارچوبی ساختاری برای تمام فعالیت‌های نظامی در دسترس قرار می‌دهد که حتی واحدهای نظامی را می‌تواند در مانورشان هماهنگ سازد.
   تصویر فوق نیروهای نظامی آمریکا را در حال استفاده از گیرنده GPS حین مانور نشان می دهد.

نتیجه تصویری برای ‫کاربردهای نظامی GPS‬‎

   سیستم GPS جهت نیازهای نظامی وزارت دفاع پیشرفت نمود. اما امروزه دائما روش‌های جدیدی برای استفاده از امکانات آن ابداع می شود. همانطور که قبلا گفته شد این سیستم در هواپیماها و کشتی‌ها استفاده می شود، اما روش‌های زیاد دیگری امروزه برای استفاده از GPS وجود دارد.

به عنوان مثال در جریان ساخت تونل زیر زمینی کانال انگلستان، کارکنان انگلیسی و فرانسوی از دو انتهای تونل در مقابل هم شروع به حفاری کردند. یک گروه از داور(Dover) انگلستان و یکی دیگر در کالاییس (Calais) فرانسه. آنها برای بررسی موقعیت خود در طول مسیر به گیرنده های GPS بیرون تونل تکیه داشته و مطمئن بودند که در قسمت مرکزی تونل با یکدیگر ملاقات می کنند، در غیر این صورت تونل کج می‌شد.
   می توان یک اتومبیل را با یک سیستم نمایشگر ویدئویی در داشبورد آن تصور کرد. در حال حاضر ردیابی وسیله نقلیه یکی از کاربرد های در حال رشد GPS می باشد. تجهیزات GPS در ناوگان وسایل نقلیه، سیستم های حمل و نقل عمومی، کامیون‌های حمل بار استفاده می شود، حتی پیک‌های خدماتی از این گیرنده‌ها برای نشان دادن موقعیت خود در تمام مواقع استفاده می کنند.
   GPS در نجات زندگی نیز کمک می کند، بیشتر واحدهای پلیس، آتشنشانی و خدمات اورژانس(اضطراری) پزشکی از گیرنده‌های GPS در ماشین های خود جهت تعیین نزدیک‌ترین مرکز اورژانس که بتواند سریع ترین واکنش ممکن را نسبت به وضعیت زندگی یا سلامتی نشان دهد، استفاده می کنند.
   این شکل یک زیست‌شناس را نشان می‌دهد که از گیرنده GPS دستی برای پروژه تحقیقاتی حیات وحش استفاده می کند
   شرکت‌های نقشه برداری و زمین‌پیمایی نیز همیشه از GPS استفاده می‌کنند. در حوضه مدیریت حیات وحش، به گونه‌ای از لاک‌پشت‌ها که در معرض انقراض نسل بودند، گیرنده های GPS متصل کردند. همچنین فرستنده هایی برای کمک به تعیین الگوی توزیع جمعیت و یافتن منابع بیماری، به کار گرفته شد.
   امروزه بالن های مجهز به GPS بر سوراخ های لایه اوزون در مناطق قطبی نظارت می کنند، و با استفاده از گیرنده های GPS کیفیت هوا را گزارش می‌کنند.
   همچنین شناورها داده های روانه های نفتی را با استفاده از GPS ردیابی می کنند. باستان‌شناسان و اکتشاف‌کنندگان نیز از این سیستم استفاده می کنند.
   هر کس به گیرنده GPS مجهز شود با داشتن یک نقطه مرجع و استفاده از GPS می‌تواند موقعیت‌های دیگر را پیدا کند.
   آینده GPS خارج از تصور است. کاربردهای جدید به صورت نمودهایی از تکنولوژی ادامه می‌یابند و ماهواره های GPS مانند ستاره هایی دست ساز در آسمان، انسان را به خوبی به قرن بیست و یکم هدایت خواهند کرد.

نتیجه تصویری برای استفاده های GPS در زندگی روزمره:

منبع: پایگاه ملی علوم زمین کشور

پاسخ دهید