سیستم محل یابی جهانی (Global Positioning Systems)، بک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 24 ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.
خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.
معمولا وقتی مردم از GPS صحبت می کنند، منظور آنها دستگاه GPS Receiver یا گیرنده GPS است، اما این دستگاهها فقط نقش یک گیرنده
امواج رادیویی را بازی می کنند و سیستم داخلی آنها چندان پیچیده نیست. ولی در واقع GPS عبارتست از یک صورت فلکی که مجموعه ای از 27 ماهواره است که با دقت هر چه تمام تر در مدار زمین به گردش در می آید.
فاصله بین این 27 ماهواره و سرعت آنها به گونه ای طراحی شده که هیچگاه تداخلی در کارشان ایجاد نمی شود وتمام زمین را تحت پوشش خود قرار می دهند. این ماهواره ها بطور دائم وشبانه روزی، امواج رادیویی را به تمام سطوح زمین ارسال می کنند. این امواج دائما فاصله بین ماهواره ها را گزارش می دهند؛ به این ترتیب که اگر یک گیرنده GPS بر روی زمین این اطلاعات را دریافت کند، از طریق آن قادر به شناسایی موقعیت خود می باشد.
لازم به ذکر است که امواج رادیویی در GPS بر روی 2 فرکانس ۱۲۲۸MHz و 1575MHz ارسال می شود. این سیستم ارسال و دریافت امواج رادیویی، شباهت زیادی به رادیو های معمولی و دیگر وسایل گیرنده امواج رادیویی دارد. در حقیقت شما میتوانید رادیوهای خانگی را یک گیرنده GPS فرض نمایید و 27 ماهواره موجود در فضا را نیز Transmitterهای صدا وسیما بپندارید. در سیستم GPS به غیر از این 27 ماهواره، تعداد 3 عدد ماهواره اضافی بصورت یدکی وجود دارد که در صورت بروز نقص فنی در یکی از ماهواره های اصلی، بلافاصله وظیفه آن به یکی از ماهواره های یدکی سپرده می شود. زیرا در صورت از کار افتادن یکی از ماهواره ها، قطعا قسمتی از کره زمین از شناسایی GPS خارج می شود و افراد دارنده گیرنده GPS در نقاط کور، قادر به دریافت امواج رادیویی نیستند. لازم به ذکر است اگر 3 ماهواره یدکی مذکور در مدار زمین قرار نمی گرفت، با بروز مشکلی در یکی از ماهواره های اصلی، می بایست حتما ماهواره جدید به فضا پرتاب شود که این خود زمان و هزینه زیادی را می طلبد.
ماهواره های مورد بحث در فاصله 19300 کیلومتری زمین قرار دارند و روزی 2 بار به دور زمین می گردند. نظم قرار گرفتن این ماهواره ها به گونه ای است که هر گاه با استفاده از تلسکوپ به آسمان نگاه کنید، حداقل 4 عدد و شاید هم بیشتر از آنها را رویت خواهید کرد که این خود نشان دهنده حضور همیشگی این سیستم در تمام دنیا می باشد.
سیستم ماهواره ای GPS :
24 ماهواره که بخش فضایی GPS را شامل می شوند در مداری با فاصله ی 12 هزار مایل از زمین قرار دارند. آنها پیوسته در حال حرکت بوده و در کمتر از 24 ساعت دو دور کامل می زنند. این ماهواره ها با سرعت تقریبی 7 هزار مایل در ساعت حرکت می کنند.
ماهواره های GPS به کمک انرژی خورشید کار می کنند. در زمان خورشید گرفتگی و زمانی که این انرژی وجود ندارد، آنها با بهره گیری از باطری های پشتیبان به کار خود ادامه می دهند.علاوه بر این، راکت های تقویت کننده ی کوچک به کمک ماهواره آمده و آن را در مسیر اصلی خود قرار می دهند.
در اینجا به حقایق جالبی در مورد ماهواره های GPS اشاره می کنیم:(البته ناو استار نامی است که سازمان دفاع آمریکا برای GPS انتخاب کرد.)
سیستم محل یابی جهانی
(Global Positioning Systems)
بک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 24 ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.
خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.
بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های GPS بهره ببرید. همچنین، باید از در دسترس بودن نقشه مناسب و بروزجهت ناحیه مورد استفاده تان، اطمینان حاصل کنید. امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرندهGPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود.
هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، می توان از GPS مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند. از سیستم محلیابی جهانی می توان در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمینلرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محلیابی باشد، بهره برد.
هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت
در گذشته، زمانی که تکنولوژی پیشرفته امروزی وجود نداشت، مردم وبخصوص اشخاصی مانند سیاحان، جهانگردان و ...گاهی اوقات در یک گستره جغرافیایی و بخصوص شهرها و کشورهای بیگانه، از مکان دقیق خود با خبر نبودند وحتی گاهی نیز در بیابانها ودریاها مسیر خود را گم می کردند، از سوی دیگر در دنیای قدیم، استفاده از ستارگان، قطب نما وسایر عوامل طبیعی تا اندازه ای راهگشای بشر بوده، ضمن اینکه همه این موارد،بطور کلی انسان عصر گذشته را مورد هدایت و راهنمایی قرار می داد، در حالیکه امروزه پیچیدگی های جغرافیایی، اعم از بافت شهر، خیابان، و... اصولا زمینه استفاده از اینگونه روشها را تا حد زیادی منتفی و بی معنا کرده است. به هر صورت در شرایط فعلی، با گسترش فناوری های گوناگون، این مشکل توسط یک سیستم ماهواره ای مدرن وپیشرفته، با نام و عبارت(GPS(Global Position Systemکه به معنای سیستم موقعیت یاب جغرافیایی می باشد، رفع شده است. در حقیقت دنیای امروز، دنیایی است که هیچ فردی در آن گم نخواهد شد و همه چیز بر روی تمام نقاط زمین قابل شناسایی است واین قدرت دستیابی به سیستم های شناسایی را ماهواره ها ودر اساس کامپیوترها، در اختیار بشر قرار داده اند. امروزه دستگاه هایی به نام گیرنده های GPS با قیمتی حدود 100 دلار یا کمتر و در اندازه های یک گوشی تلفن همراه، در دسترس می باشند که با استفاده از آنها همیشه می توانید موقعیت دقیق خود را بر روی هر نقطه از کره زمین بدست آورید. اکثر شما نام GPS را به کرات شنیده اید، در واقع امروزه بیشتر دستگاههای الکترونیکی قابل حمل،مانند تلفن های همراه پیشرفته، کامپیوترهای Laptop و PDAها را به سیستم GPS مجهز می کنند تا شخص دارنده سیستم های مذکور، همیشه موقعیت خود را بر روی نقشه الکترونیکی رویت کند.
در این مقاله ابتدا به کاربرد، مزایا و معایب این سیستم می پردازیم و سپس بطور تخصصی، طرز کار و نحوه استفاده از آن را مورد بررسی قرار می دهیم.
کاربرد GPS:
ایده ایجاد ماهواره GPS توسط وزارت دفاع ایالات متحده امریکا در سال 1970 و در جهت کمک به نیروهای نظامی این کشور در شناسایی هر چه بهتر مکانهای مختلف تعبیه و پیاده سازی شد و اولین ماهواره GPS در سال 1978 در جو زمین قرار گرفت. در واقع نیروهای نظامی امریکایی در هر مکان، بلافاصله موقعیت خود را از GPS در خواست می کنند. بر همین اساس اشتباه در شناسایی محل مورد نظر برای نیروهای نظامی، در حد چند میلیمتر می باشد. البته GPS علاوه بر کاربرد نظامی، برای مصارف عمومی مانند دریانوردی نیز مورد استفاده قرار می گیرد که البته ضریب خطای نسبتا زیادی نسبت به مصارف نظامی امریکا دارد، ولی بطور کلی اجازه استفاده برای عموم مردم ( برای مصارف غیر نظامی ) از این سیستم در سال 1980 تصویب شد. نظامیان امریکایی برای استفاده از این سیستم از کد ( رمز عبور ) خاصی استفاده می کنند، ولی افراد معمولی فقط قادر به استفاده از GPS در مصارف غیر نظامی ( عمومی ) هستند، زیرا به رمز این سیستم دستیابی ندارند و مسلما در سیستم عمومی که در اختیار همه مردم جهان قرار دارد، ضریب خطای زیادی ( حداقل 15 متر ) وجود دارد.
شاید در بعضی فیلم های پلیسی دیده باشید که ردیابی به مجرم متصل می شود تا موقعیت دقیق آن بر روی نقشه الکترونیکی رویت شود، خب این عمل توسط سیستم GPS انجام می گیرد. امروزه اکثر هواپیماهای مسافربری در سراسر جهان نیز به این سیستم مجهز شده اند که خلبان ها با استفاده از آنها هیچگاه مسیر صحیح پرواز را گم نمی کنند. حتی امروزه اکثر کارخانه های تولید اتومبیل های پیشرفته در جهان، از GPS و نقشه الکترونیکی در اتومبیل هایشان استفاده می کنند. در واقع اینگونه سیستم ها با استفاده از فناوری GPS قابل پیاده سازی است و استفاده از آن به صنعت خاصی محدود نمی شود. لازم به ذکر است که بخش Monitoring این سیستم ها در اختیار وزارت دفاع امریکا قرار دارد، و دائما هرگونه تبادل اطلاعات بین ماهواره های GPS و گیرنده ها در هر نقطه از جهان، ثبت و بررسی می شود تا استفاده از این سیستم، توسط کشورهای دیگر در مراکز حساس مشخص گردد. ضمنا گیرنده های GPS علاوه بر نمایش نقشه الکترونیکی از محل دقیق منطقه، قادر به محاسبه سرعت حرکت جسم و حتی نمایش حرکت جسم نیز می باشد.
با توجه به آنچه مطرح شد، متاسفانه در حال حاضر در کشور ما فعالیت چندانی انجام نگرفته، و حتی بسیاری از مردم عادی از وجود این سیستم و طرز کار آن با اطلاع نیستند. این در حالی است که در کشورهای پیشرفته حتی افراد عادی نیز از GPS استفاده می کنند، ولی با توجه به شرایط فعلی کشور ما، هنوز برای رسیدن عموم به این فناوری، ظاهرا مدت زمانی در پیش خواهد بود.
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 گیرندة GPS چقدر از ماهواره دور است . حال با انداره گیری مسافت از چند ماهواره گیرندة GPS میتواند موقعیت کاربر را مشخص نموده حتی روی نقشه الکترو نیکی نمایش دهد.
یک گیرندة GPS بایستی حداقل سیگنالهای 3 ماهواره را برای تعیین دقیق 2 موقعیت (طول و عرض جغرافیایی ) یک شیء دریافت نماید و سیگنالهای 4 ماهواره یا بیشتر میتواند 3 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 .
چنانچه قصد خرید GPS را برای اولین بار دارید ما به شما اطلاعات مهمی را که چه محصولاتی موجود بوده و مناسب کاربری در GPSS میباشند را نشان می دهیم.
در حقیقت دستگاه GPS با قیمت مناسب پیشنهادی ما Garmin Etrex با کابل می باشد که قیمت آن کمتر از 100 دلار آمریکاست اگر شما ساکن USA باشید و نهایت 300 دلار آمریکا برای کشورهایی که عوارض بالایی دارند باشد ، در انگلیس نیز شما بایستی 110 دلار آمریکا بابت دستگاه GPSو 25 دلار نیز بابت کابل آن بپردازید.
یک GPS دستی ارزان قیمت بدون هیچگونه نیاز به LaptaP و با یک قیمت معقول قابلیتهای زیادی دارد.
هیچ بهایی بابت استفاده از خدمات GPS نبایستی توسط شما پرداخته شود . خدمات GPS توسط دولت آمریکا آماده شده و کاملاً مجانی می باشد هم چنین دریافت اطلاعات توسط گوشی موبایل نیز ممکن میباشد.
بطور کلی یک GPS را میتوان از یکی از 3 گروه ذیل دانست.
GPS MOUSE : هیچ صفحه یا دکمه ای ندارد اما توسط یکpc Laptop با نرم افزار مربوطه قابل استفادة سرویس GPSS می باشد.
Garmin GPS 35 Delorme یا Rand Macnalley ) باقیمت های پایینتر(
قیمت این GPS ها حدود 75 تا 150 دلار آمریکا متغیر می باشد. ولی فراموش نکنید که این نوع GPS ها حتماً به Laptop pc نیاز دارند.
: Hand-Held GPS
در اینجا یک نمودار فروش انواع GPS در سال 200۴ , 2000 آورده شده است .
این آمار براساس اطلاعات 100 مرکز خدمات فروش دستگاههای GPS میباشد .
این تحقیق کوچکی است ولی می تواند نشانگر خوبی از آمار فروش باشد . نشان میدهد چطور مدل های Garmin بر تسلط خود بر انواع دیگر ادامه می دهد .
البته به کمک GPS های دستی Etrex این آمار هم چنین صعود تعدادی محصولات GPS Mouse شیبه Lassen Axiom Pharos , Holux , Haicom , Deluo و غیره.
همراه با Delorme (Rockwell) .Rand Mcnalley(talon/ NaVman) و Pioneered در آمریکا را نشان می دهد.
دیگر انواع GPS شامل: Eagle , Lowrance , Furuno , San jose , Silva , Smile , Trimble , Motorola.
امروزه سریعترین روش برای پیدا کردن یک عرضه کننده GPS می تواند از طریق موتور جستجوگر Altavista باشد با نوشتن کلمه “ gps” در محل جستجوی این سایت.
اما اگر نتوانستید یک توزیع کننده GPS در کشورتان پیدا کنید سعی کنید به یکی از لیست های ذیل که توزیع کننده های جهانی GPS میباشند ارتباط برقرار نمائید . آنها ممکن است از طریق email مشکل شما را حل نمایند یا اینکه کسی شما را در خصوص مشکلتان کمک نماید.
اگر شما سایت GPSS Links pages را ببینید شما یک طیف وسیعی از انواع GPS و مدل های آنرا که قابل کار با GPS میباشد را خواهید پیدا کرد . که اکثر آنها از نوع Garmin میباشد