بنر مقاله سیستم موقعیت‌یابی جهانی GPS چیست؟

  • ۱۲۴۷۱
  • ۴
  • ا۵ دقیقه

سیستم موقعیت‌یاب جی پی اس چیست؟

GLobal Positioning System یا به‌اختصار GPS (جی پی اس) یک سیستم موقعیت‌یابی جهانی رادیویی مبتنی بر فضا است.

این سیستم موقعیت‌یاب جهانی از مجموعه‌ای از ماهواره‌ها که سیگنال‌های ناوبری را پخش می‌کنند و شبکه ایستگاه‌های زمینی و ایستگاه‌های کنترل ماهواره‌ای برای نظارت و کنترل استفاده می‌شوند، تشکیل‌شده است.

در حال حاضر ۳۱ ماهواره GPS در ارتفاع تقریبی ۱۱۰۰۰ مایل به دور زمین می‌چرخند.

این ماهواره‌ها که به آنها ناو استار (NAVSTAR) گفته می‌شود توسط راکت‌های کوچکی در مسیر درست نگه‌داشته می‌شوند 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 به‌طور رسمی به‌عنوان سیستم موقعیت‌یابی جهانی NAVSTAR شناخته می‌شود، به‌عنوان یک برنامه فنی مشترک نظامی و غیرنظامی در سال ۱۹۷۳ توسط وزارت دفاع آمریکا مورداستفاده قرار گرفت.

امروزه علاوه بر موارد نظامی برای نشان دادن موقعیت انواع وسیله نقلیه، کشتی، شخص و غیره بر روی گیرنده استفاده می‌گردد.

از اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی نیروی هوایی و نیروی دریایی ایالت متحده آمریکا به دنبال دستیابی به سامانه موقعیت‌یابی ماهواره‌ای بر مبنای زمان‌سنجی و موقعیت‌یابی بودند.

در راستای چنین هدفی نیروی دریایی دو طرح Transit و Timation  را در دستور کار خود قرارداد و توانست در سال ۱۹۶۴ به کمک آزمایشگاه فیزیک جان هاپکینز و بر مبنای اصول شیفت داپلر سامانه‌ای را طراحی و به مرحله اجرا درآورد که می‌توانست اطلاعات ناوبری را به‌صورت 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 دوبعدی  طول و عرض جغرافیایی بر مبنای زمان‌سنجی دقیق بود، گردید.

در همین دوره نیروی هوایی ایالت متحده آمریکا نیز از اجرای طرح پژوهشی خود تحت عنوان B621 رونمایی نمود.

برخلاف ۲ سامانه طراحی‌شده توسط نیروی دریایی، این سامانه یک سامانه ناوبری سه‌بعدی طول و عرض جغرافیایی و بلندی بر مبنای فاصله‌یابی ماهواره‌ای پایه‌ریزی شده بود.

با تلاش‌ها و پژوهش‌های صورت گرفته توسط این دو رکن اساسی نیروی دفاعی ایالت متحده آمریکا در سال ۱۹۷۸ و باهدف 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 برای رسیدن به اهداف نظامی مدنظر نیروی دفاعی آمریکا بود اما پس‌ازآن در سال ۱۹۸۰ این فناوری باکیفیت پایین سیگنال‌های ارسالی در دسترس عموم نیز قرار گرفت.

در سال ۲۰۰۰ میلادی با توجه به استقبال صورت گرفته از کارایی‌های جی پی اس با دستور بیل کلینتون رئیس‌جمهور وقت آمریکا سیگنال‌های باکیفیت بالا در اختیار همگان در سراسر جهان قرار گرفت.

از زمان پیدایش جی پی اس و به‌کارگیری آن در صنایع مختلف روزبه‌روز شاهد تغییرات گسترده‌ای در جهان هستیم.

این تغییرات با گذشت زمان آن‌چنان بزرگ بوده است که کمتر صنعتی را می‌توان پیدا نمود که جی پی اس در آن نقشی نداشته باشد.

با توجه به گستره وسیع کاربرد جی پی اس در صنایع مختلف از ذکر موردی آن صرف‌نظر کرده و تنها به بیان ۵ دسته کلی کاربرد جی پی اس در صنایع مختلف می‌پردازیم:

  • مکان – تعیین موقعیت:

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای جی پی اس استفاده از آن برای تعیین دقیق موقعیت مکانی با استفاده از مفهوم طول و عرض جغرافیایی است که به‌ویژه در عملیات‌های دریایی من‌جمله جستجو و نجات بسیار حائز اهمیت است.

  •  ناوبری – رسیدن از یک مکان به مکان دیگر:

نمونه بارز این کارایی را در دستگاه‌های جی پی اس شخصی که عملاً در خودروها برای پیدا نمودن آدرس و موقعیت مکانی استفاده می‌شود، می‌توان مشاهده نمود.

البته این تنها یک مثال ملموس از عملکرد جی پی اس است که بسیاری از افراد خود تجربه شخصی استفاده از آن را داشته‌اند.

  • ردیابی – نظارت بر اشیاء یا اشخاص:

ردیاب‌ها دستگاه‌های کوچکی باقابلیت استفاده برای اشخاص و خودروها هستند که توسط افراد استفاده‌شده یا به‌صورت مخفی درون انواع خودروها و محموله‌های گران‌بها نصب می‌گردند.

از طریق این دستگاه‌های کوچک می‌توان از موقعیت دقیق افراد، خودروها، محموله‌ها و مسیری که طی می‌کنند در لحظه مطلع شده یا گزارش دقیقی دریافت نمود.

آنچه اهمیت دارد ذکر این مطلب است که پایه و اساس عملکرد دستگاه‌های ردیاب بر اساس فناوری جی پی اس است.

  • نقشه‌برداری – ایجاد نقشه‌های جهان:
    از جمله کاربردهای جی پی اس در زمینه نقشه‌برداری می‌توان به گوگل‌مپ و نقشه‌های عمرانی در سراسر جهان اشاره نمود.
  •   امکان اندازه گیری دقیق زمان

GNSS (سیستم ماهواره‌ای ناوبری جهانی) یک اصطلاح گسترده است که شامل انواع مختلف سیستم‌های موقعیت‌یابی، ناوبری و زمان‌بندی (PNT) ماهواره‌ای است که در سطح جهانی مورداستفاده قرار می‌گیرد. GPS (سیستم موقعیت‌یابی جهانی) یکی از این نوع سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی است.

ماهواره‌های جی پی اس GPS سیگنال‌های خود را با دقت خاصی در فضا پخش می‌کنند، اما آنچه ما دریافت می‌کنیم به عوامل دیگری ازجمله موقعیت مکانی ماهواره، انسداد سیگنال، شرایط جوی، ویژگی‌ها و کیفیت طراحی گیرنده سیگنال‌های GPS بستگی دارد.

به‌عنوان‌مثال، تلفن‌های هوشمند مجهز به GPS معمولاً در زیر آسمان و در فضای باز دارای دقتی در حد  شعاع ۴/۹ متر دارند بااین‌حال، دقت آن‌ها در نزدیکی ساختمان‌ها، پل‌ها و درختان در اثر اختلالات واردشده می‌تواند کمتر شود.

اگرچه چنین اختلالاتی برای افراد و کاربران عادی می‌تواند چندان اهمیتی نداشته باشد، اما برای سازمان‌ها و نهادهایی که جی پی اس یکی از عوامل تأثیرگذار بر کارشان است، وجود چنین اختلالاتی می‌تواند عواقب ناخوشایندی به همراه داشته باشد.

به همین دلیل برای جلوگیری از وقوع این رخداد این سازمان‌ها از گیرنده‌های دو فرکانسی یا سیستم‌هایی که دقت GPS را افزایش می‌دهند، استفاده می‌کنند.

عوامل بسیاری وجود دارند که می‌توانند بر روی سیگنال‌های ارسالی و درنتیجه دقت موقعیت‌یابی GPS تأثیر داشته و آن را  کاهش دهند.

برخی از علل شایع اختلال در جی پی اس عبارت‌اند از:

  • انسداد سیگنال ماهواره‌ای به دلیل ساختمان‌ها، پل‌ها، درختان و غیره
  • استفاده داخلی یا زیرزمینی
  • بازتاب سیگنال‌ها از ساختمان‌ها یا دیوارها (تداخل فرکانس‌ها)

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

  • تداخل یا گرفتگی رادیویی
  • طوفان‌های بزرگ خورشیدی
  • نگهداری/مانورهای ماهواره‌ای باعث ایجاد شکاف موقتی در پوشش می‌شود
  • دستگاه‌هایی که به‌طور نامناسب طراحی‌شده‌اند و با مشخصات رابط GPS مطابقت ندارند
  • در بسیاری از موارد، سخت‌افزار GPS دستگاه خوب کار می‌کند، اما نرم‌افزار نقشه‌برداری آن معیوب است و موجب گمراهی کاربران می‌گردد.
۴ پاسخ

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 *