up
Search      menu
فنآوری اطلاعات :: مقاله GPS PDF
QR code - GPS

GPS

GPS چيست؟
GPS يا سيستم مکان يابي جهاني ،يک سيستم ناوگاني ماهواره است که از شبکه اي با ۲۴ ماهواره ساخته شد و بوسيله ي سازمان دفاع آمريکا در مدار قرار گرفت. در ابتدا GPS براي مصارف نظامي به کار گرفته مي شد اما در ۱۹۸۰ ، دولت آمريکا اين سيستم را براي استفاده هاي شخصي در نظر گرفت.GPS درهر شرايط آب و هوايي و در هر جاي دنيا ،در ۲۴ ساعت شبانه روز قابل دسترسي است و هيچ حق اشتراک يا هزينه اي براي استفاده از GPS وجود ندارد.
GPS چگونه کار مي کند؟
ماهواره هاي GPS در يک مدار معين، زمين را دو بار در روز دور مي زنند و سيگنال هاي اطلاعاتي را به زمين ارسال مي کنند. دريافت کننده GPS اين اطلاعات را گرفته و براي محاسبه مکان دقيق کاربر از روش هاي هندسي استفاده مي کند. در اصل دريافت کننده ي GPS زمان ارسال سيگنال از ماهواره را با زمان دريافت سيگنال مقايسه مي کند. اختلاف زمان بازگو کننده ي ميزان فاصله ي ماهواره از دريافت کننده ي GPS است. با اندازه گيري فاصله، از تعدادي چند از ماهواره ها ،دريافت کننده مي تواند مکان کاربر را مشخص کرده و آن را روي نقشه ي الکترونيکي واحد نمايان کند.
يک دريافت کننده ي GPS با سيگنال هايي که از حداکثر سه ماهواره دريافت مي کند، مي تواند مسير حرکت و مختصات دو بعدي (طول و عرض) مکان را محاسبه کند. با در نظر گرفتن چهار يا بيشتر ماهواره ، دريافت کننده مي تواند مختصات سه بعدي (طول،عرض،ارتفاع) مکان کاربر را مشخص کند. زماني که مکان کاربر مشخص شد ، GPS مي تواند ساير اطلاعات نظير:سرعت،مسير،فاصله ي پيموده شده،فاصله تا مقصد،زمان طلوع و غروب خورشيد و ... را محاسبه کند.
[بزرگ‌نمايي تصوير]
● دقت GPS تا چه حد است؟
امروزه دريافت کننده هاي GPS داراي دقت بي نهايت بالايي هستند و اين امر را مديون طرح کانال چند گانه موازي هستيم. دريافت کننده هاي کانال ۱۲ موازي گارمين به محض روشن شدن سرعت بالايي در برقراري رابطه با ماهواره دارد و اين ارتباط به طور مستمر بر قرار است و حتي درختان انبوه و آسمان خراش هاي بلند مانع برقراري ارتباط نمي شوند.کارخانه هاي اتمسفريک و ديگر چشمه هاي ايجاد خطا، روي دقت دريافت کننده ي GPS تاثير مي گذلرند. دريافت کننده هاي GPS گارمين داراي ميانگين دقت ۱۵ متر مي با شند.دريافت کننده هاي GPS گارمين با قابليت سيستم افزايش عرض ناحيه دقت را با ميانگين کمتر از ۳ متر بهبود مي بخشد. هيچ لوازم يدکي و يا حق الزحمه اي براي استفاده از سيستم افزايش عرض ناحيه احتياج نيست.کاربران مي توانند دقت را با کمک GPS تفاضلي بهتر کنند. به اين صورت که سيگنال هاي GPS را تقويت مي کند و به ميانگين ۳تا ۵ متر مي رساند.گارد ساحلي آمريکا اغلب از سرويس تقويت کننده GPS تفاضلي استفاده مي کند. اين سيستم شامل شبکه اي از برج ها مي باشد که سيگنال هاي GPS را دريافت کرده و سيگنالي تقويت شده به وسيله ي فرستنده هاي راديويي ارسال مي کنند. به منظور دريافت سيگنال هاي تقويت شده کاربران علاوه بر GPS به يک آنتن و دريافت کننده علايم گوناگون نياز دارند.
● سيستم ماهواره اي GPS :
۲۴ ماهواره که بخش فضايي GPS را شامل مي شوند در مداري با فاصله ي ۱۲ هزار مايل از زمين قرار دارند. آنها پيوسته در حال حرکت بوده و در کمتر از ۲۴ ساعت دو دور کامل مي زنند. اين ماهواره ها با سرعت تقريبي ۷ هزار مايل در ساعت حرکت مي کنند.
ماهواره هاي GPS به کمک انرژي خورشيد کار مي کنند. در زمان خورشيد گرفتگي و زماني که اين انرژي وجود ندارد، آنها با بهره گيري از باطري هاي پشتيبان به کار خود ادامه مي دهند.علاوه بر اين، راکت هاي تقويت کننده ي کوچک به کمک ماهواره آمده و آن را در مسير اصلي خود قرار مي دهند.
در اينجا به حقايق جالبي در مورد ماهواره هاي GPS اشاره مي کنيم:(البته ناو استار نامي است که سازمان دفاع آمريکا براي GPS انتخاب کرد.)
▪ اولين ماهواره ي GPS در سال ۱۹۷۸ به سوي مدار خود روانه شد.
▪ تمام ۲۴ ماهواره در سال ۱۹۹۴ به راه افتادند.
▪ کارايي هر ماهواره حدود ۱۰ سال است و جايگزين ها دائما در حال ساخته شدن و قرار گرفتن در مدار خود مي باشد.
▪ وزن يک ماهواره GPS در حدود دو هزار پند ( ۹۰۷ کيلوگرم) است و زماني که صفحات خورشيدي آن باز مي شود در حدود ۱۷ فوت (۸.۱۸ متر) عرض دارد.
▪ قدرت فرستنده ها تنها۵۰ وات يا کمتر است.
● سيگنال چيست؟
ماهواره هاي GPS دو سيگنال راديويي کوتاه و قوي L۱ و L۲ را ارسال مي کنند. GPS هاي شخصي L۱ را با فرکانس ۱۵۷۵.۴۲ مگا هرتز روي باند UHF دريافت مي کنند. اين سيگنال ها از ميان ابر و گاز و پلاستيک عبور مي کند اما از ميان جامدات ، ساختمان ها و کوه ها نمي تواند عبور کند.يک سيگنال GPS شامل سه بيت اطلاعات متفاوت است: يک کد تصادفي کاذب، اطلاعات زود گذر(يک روزه) و اطلاعات ساليانه.
▪ کد تصادفي کاذب به سادگي يک کد ID است که ماهواره اي را که در حال ارسال اطلاعات مي باشد را مشخص مي کند. شما مي توانيد اين عدد(کد) را هنگامي روي صفحه ماهواره واحد GPS گارمين خود ببينيد که آن مشخص مي کند کدام يک از ماهواره ها در حال دريافت کردن آن است.
▪ اطلاعات زود گذر(يک روزه):
مکاني را که هر ماهواره GPS در هر ساعتي بايد داشته باشد را به دريافت کننده ي GPS نشان مي دهد.اين اطلاعات ارسال شده توسط هر ماهواره ، اطلاعات مداري مربوط به آن ماهواره و ساير ماهواره هاي واقع در سيستم را نشان مي دهد.
▪ اطلاعات ساليانه که به وسيله هر ماهواره به طور پيوسته ارسال مي شود شامل اطلاعات مهمي در رابطه با وضع ماهواره (سالم يا خراب بودن)، زمان و اطلاعات رايج است. اين بخش از سيگنال براي مشخص کردن مکان بسيار ضروري است.
چشمه هايي که بر سيگنال هاي GPS تاثير گذاشته و باعث فاسد شدن (از بين رفتن) آنها شده و در نتيجه روي دقت و صحت اطلاعات تاثير گذار است به قرار زير مي باشد:
▪ تاخيرات تروپوسفر (پايين ترين بخش اتمسفر) و يونسفر (يون کره):
سيگنال هاي ماهواره اي به هنگام عبور از اتمسفر کند مي شوند. سيستم GPS از مدلي ساختگي استفاده مي کند تا ميانگين تاخير را محاسبه و هر چند به طور جزيي اين نوع خطا را اصلاح کند.
▪ سيگنال هاي چند گانه:
زماني رخ مي دهد که سيگنال هاي GPS قبل از رسيدن به دريافت کننده توسط ساختمان هاي بلند يا سطوح سنگي بزرگ، منعکس مي شوند که اين خود باعث افزايش زمان سفر و در نتيجه ايجاد خطا مي گردد.
▪ خطاهاي زماني دريافت کننده:
ساعت يک دريافت کننده همانند ساعت هاي اتمي ماهواره هاي GPS دقيق نيست بنابراين خطاي زيادي از لحاظ وقت و زمان ممکن است پيش آيد.
▪ خطاهاي مداري :
اطلاعات يک روزه ممکن است که مکان نادرستي از ماهواره را گزارش دهد که باعث ايجاد خطا مي شود.
▪ تعدادي از ماهواره هاي قابل رويت ،ساختمان ها، ترن،موانع الکترونيکي و حتي بعضي اوقات درختان انبوه مي توانند سدي در برابر سيگنال ها شوند که منجر به ايجاد خطا شده و يا مکان يابي غير ممکن مي گردد.
▪ هندسه ماهواره ها:
اشاره به موقعيت نسبي ماهواره ها در هر زماني دارد. يک مثال که در مورد هندسه ماهواره ها وجود دارد زماني است که ماهواره ها در زاويه هاي عريض در ارتباط با هم قرار دارند. زماني که ماهواره ها روي يک خط و يا گروهي کوچک قرار دارند هندسه ضعيفي را ايجاد مي کنند.
▪ فساد عمدي سيگنال ماهواره:
قابليت استفاده از ماهواره هاي برگزيده (که به مخفف SA گفته مي شود) که يک فساد عمدي در سيگنال ها است ، زماني به وسيله ي سازمان دفاع آمريکا وضع شد. SA براي اين در نظر گرفته شده است تا دشمن نظامي نتواند سيگنال هاي فوق العاده دقيق GPS استفاده کند.دولت آمريکا SA را در ماه مه ۲۰۰۰ قطع کرد تا دقت دريافت کننده هاي GPS هاي شخصي را افزايش دهد.

ماهواره هاي GPS دو سيگنال راديويي کوتاه و قوي L۱ و L۲ را ارسال مي کنند. GPS هاي شخصي L۱ را با فرکانس ۱۵۷۵.۴۲ مگا هرتز روي باند UHF دريافت مي کنند. اين ...

گيرنده مختصات جغرافيايي نقطه مورد نظر را محاسبه مي كند ولي يك خطاي نسبي در تمام محاسبات وجود دارد . اما اگر گيرنده اطلاعات فاصله تا ماهواره چهارم يا م ...

سيستم هاي مورد نياز يك تراكتور خودكار كوچك چكيده اين مقاله تعدادي از سيستم هاي مورد نياز يك تراكتور كوچك اتوماتيك را پيشنهاد مي كند كه شامل صفات فيزيك ...

تاريخ مسيريابي قدمتي برابر با تاريخ تمدن بشر دارد. از همان روزهايي که انسانها جهت تهيه غذا از محل زيستگاه خود (جنگل يا غارها) خارج شدند. نياز به وسيله ...

PPS يا Precise Positioning Service سرويس مکان يابي دقيق که منحصراً در دسترس کاربرهاي نظامي و کاربرهاي مجاز مي باشد. سيگنال هاي ماهواره به خط مستقيم جه ...

اگر شما از کاربران دنياي فناوري اطلاعات و ارتباطات هستيد، بدون ترديد حتما با google و خدمات متنوع آن آشنا هستيد. از زماني که در سال ۱۹۹۹، گوگل با همکا ...

مرکز تحقيقاتي ABI Research بر اساس يک بررسي جديد اعلام کرد که در پايان فصل چهارم سال ۲۰۱۰ ميلادي شمار مشترکان جهاني تلفن همراه از مرز ۵ ميليارد نفر هم ...

بارها و بارها در صفحات بازار با اصطلاح Flash Memory برخورد نزديک از نوع سوم داشته‌ايد و ممکن است اين سؤال در ذهن شما شکل گيرد که اين Flash Memory که م ...

دانلود نسخه PDF - GPS