GLobal Positioning System یا به اختصار GPS (جی پی اس) یک سیستم موقعیت یابی جهانی رادیویی مبتنی بر فضا است که از مجموعه ای از ماهواره ها که سیگنال های ناوبری را پخش می کنند و شبکه ایستگاه های زمینی و ایستگاه های کنترل ماهواره ای برای نظارت و کنترل استفاده می شوند، تشکیل شده است.

در حال حاضر 31 ماهواره GPS در ارتفاع تقریبی 11000 مایل به دور زمین می چرخند، این ماهواره ها که به آنها ناو استار (NAVSTAR) گفته می شود توسط راکت های کوچکی در مسیر درست نگه داشته می شوند تا از این طریق بتوانند اطلاعات دقیقی از موقعیت، سرعت و زمان در هر نقطه از جهان و در همه شرایط آب و هوایی به کاربران ارائه دهند.

تاریخچه پیدایش جی پی اس GPS

جی پی اس، که به طور رسمی به عنوان سیستم موقعیت یابی جهانی NAVSTAR شناخته می شود ، به عنوان یک برنامه فنی مشترک نظامی و غیرنظامی در سال 1973 توسط وزارت دفاع آمریکا مورد استفاده قرار گرفت و امروزه علاوه بر موارد نظامی برای نشان دادن موقعیت انواع وسیله نقلیه، کشتی، شخص و غیره بر روی گیرنده استفاده می گردد. از اوایل دهه 1960 میلادی نیروی هوایی و نیروی دریایی ایالت متحده آمریکا به دنبال دستیابی به سامانه موقعیت یابی ماهواره ای بر مبنای زمان سنجی و موقعیت یابی بودند.

در راستای چنین هدفی نیروی دریایی دو طرح Transit و Timation  را در دستور کار خود قرار داد و توانست در سال 1964 به کمک آزمایشگاه فیزیک جان هاپکینز و بر مبنای اصول شیفت داپلر سامانه ای را طراحی و به مرحله اجرا درآورد که می توانست اطلاعات ناوبری را به صورت دوبعدی و در قالب طول و عرض جغرافیایی در اختیار نیروی دریایی قرار دهد. همزمان با این طرح نیروی دریایی موفق به اجرایی نمودن سامانه دیگری تحت عنوان  Timation که سامانه ناوبری دو بعدی  طول و عرض جغرافیایی بر مبنای زمان سنجی دقیق بود، گردید.

در همین دوره نیروی هوایی ایالت متحده آمریکا نیز از اجرای طرح پژوهشی خود تحت عنوان B621 رو نمایی نمود. برخلاف 2 سامانه طراحی شده توسط نیروی دریایی، این سامانه یک سامانه ناوبری سه بعدی طول و عرض جغرافیایی و بلندی بر مبنای فاصله یابی ماهواره ای  پایه ریزی شده بود. با تلاش ها و پژوهش های صورت گرفته توسط این دو رکن اساسی نیروی دفاعی ایالت متحده آمریکا در سال 1978 و با هدف نظامی ، آمریکا موفق به طراحی و پرتاب نخستین جی پی اس GPS در جهان گردید.

اگرچه هدف نخستین طراحی و استفاده از جی پی اس ها برای رسیدن به اهداف نظامی مدنظر نیروی دفاعی آمریکا بود اما پس از آن در سال 1980 این فناوری با کیفیت پایین سیگنال های ارسالی در دسترس عموم نیز قرار گرفت. در سال 2000 میلادی با توجه به استقبال صورت گرفته از کارایی های جی پی اس با دستور بیل کلینتون رئیس جمهور وقت آمریکا سیگنال های با کیفیت بالا در اختیار همگان در سراسر جهان قرار گرفت.

از زمان پیدایش جی پی اس و بکارگیری آن در صنایع مختلف روز به روز شاهد تغییرات گسترده ای در جهان هستیم. این تغییرات و دایره کاربرد جی پی اس با گذشت زمان آنچنان بزرگ بوده است که کمتر صنعتی را می توان پیدا نمود که در آن جی پی اس نقشی نداشته باشد. با توجه به گستره وسیع کاربرد جی پی اس در صنایع مختلف از ذکر موردی آن صرف نظر کرده و تنها به بیان 5 دسته کلی کاربرد جی پی اس در صنایع مختلف می پردازیم :

  • مکان – تعیین موقعیت :

    یکی از اصلی ترین کاربردهای جی پی اس استفاده از آن برای تعیین دقیق موقعیت مکانی با استفاده از مفهوم طول و عرض جغرافیایی می باشد که بویژه در عملیات های دریایی منجمله جستجو و نجات بسیار حائز اهمیت می باشد.

  •  ناوبری – رسیدن از یک مکان به مکان دیگر :

    نمونه بارز این کارایی را در دستگاه های جی پی اس شخصی که عملاً در خودروها برای پیدا نمودن آدرس و موقعیت مکانی استفاده می شود، می توان مشاهده نمود، البته این تنها یک مثال ملموس از عملکرد جی پی اس ها می باشد که بسیاری از افراد خود تجربه شخصی استفاده از آن را داشته اند.

  • ردیابی – نظارت بر اشیاء یا اشخاص :

    ردیاب ها دستگاه های کوچکی با قابلیت استفاده برای اشخاص و خودروها می باشند که توسط افراد استفاده شده و یا بصورت مخفی درون انواع خودرو ها و محموله های گران بها نصب می گردند و از طریق آنها می توان از موقعیت دقیق افراد، خودروها، محموله ها و مسیری که طی می کنند  در لحظه مطلع شده و یا گزارش دقیقی دریافت نمود. آنچه حائز اهمیت است ذکر این مطلب است که پایه و اساس عملکرد دستگاه های ردیاب بر اساس فناوری جی پی اس می باشد.

  • نقشه برداری – ایجاد نقشه های جهان :
    از جمله کاربردهای جی پی اس در زمینه نقشه برداری می توان به گوگل مپ و نقشه های عمرانی در سراسر جهان اشاره نمود.

  •   امکان اندازه گیری دقیق زمان

GNSS (یا سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی) یک اصطلاح گسترده است که شامل انواع مختلف سیستم های موقعیت یابی ، ناوبری و زمان بندی (PNT) ماهواره ای است که در سطح جهانی مورد استفاده قرار می گیرد. GPS (یا سیستم موقعیت یابی جهانی) یکی از این نوع سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی است.

ماهواره های جی پی اس GPS سیگنال های خود را با دقت خاصی در فضا پخش می کنند، اما آنچه ما دریافت می کنیم به عوامل دیگری از جمله موقعیت مکانی ماهواره، انسداد سیگنال، شرایط جوی، ویژگی ها و کیفیت طراحی گیرنده سیگنال های GPS بستگی دارد.

به عنوان مثال، تلفن های هوشمند مجهز به GPS معمولاً در زیر آسمان و در فضای باز دارای دقتی در حد  شعاع 4.9 متر دارند با این حال، دقت آنها در نزدیکی ساختمانها، پل ها و درختان در اثر اختلالات وارد شده می تواند کمتر شود.

اگرچه چنین اختلالاتی برای افراد و کاربران عادی می تواند چندان اهمیتی نداشته باشد، اما برای سازمان ها و نهادهایی که جی پی اس یکی از عوامل تاثیرگذار بر کارشان می باشد، وجود چنین اختلالاتی می تواند عواقب ناخوشایندی به همراه داشته باشد و  به همین دلیل برای جلوگیری از وقوع این رخداد این سازمان ها از گیرنده های دو فرکانسی و یا سیستم هایی که دقت GPS را افزایش می دهند، استفاده می کنند.

عوامل بسیاری وجود دارند که می توانند بر روی سیگنال های ارسالی و در نتیجه دقت موقعیت یابی GPS تاثیر داشته و آن را  کاهش دهند.

برخی از علل شایع اختلال در جی پی اس ها عبارتند از :

  • انسداد سیگنال ماهواره ای به دلیل ساختمان ها، پل ها ، درختان و غیره
  • استفاده داخلی یا زیرزمینی
  • بازتاب سیگنال ها از ساختمان ها یا دیوارها (” تداخل فرکانس ها “)

و برخی از علل کمتر رایج خطا در نمایش مکان جی پی اس ها نیز شامل موارد زیر می باشد:

  • تداخل یا گرفتگی رادیویی
  • طوفان های بزرگ خورشیدی
  • نگهداری/مانورهای ماهواره ای باعث ایجاد شکاف موقتی در پوشش می شود
  • دستگاههایی که به طور نامناسب طراحی شده اند و با مشخصات رابط GPS مطابقت ندارند
  • در بسیاری از موارد، سخت افزار GPS دستگاه خوب کار می کند، اما نرم افزار نقشه برداری آن معیوب است و موجب گمراهی کاربران می گردد.

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

4 پاسخ