به گزارش خبرگزاری ایمنا، امروزه تقریباً کمتر کسی است که نامی از GPS نشنیده باشد، اما اینکه هر شخصی تا چه اندازه راجع به این تکنولوژی اطلاعات داشته باشد و تا چه میزان با کاربرد آن در جنبه‌های مختلف زندگی آشنا باشد اهمیت دارد.
General Positioning System یا سامانه موقعیت‌یابی جهانی یک فناوری است که در سال‌های اخیر به یکی از مهم‌ترین ابزارهای روزمره تبدیل شده است، این فناوری ابتدا برای استفاده‌های نظامی توسعه پیدا کرد، اما امروزه در صنایع مختلف، حمل‌ونقل، کشاورزی، علوم زمین‌شناسی و حتی در زندگی روزمره مردم عادی کاربرد دارد. این فناوری از ۲۴ ماهواره تشکیل شده است که این ماهواره‌ها در شش مدار مجزا که هرکدام از مدارها شامل ۴ ماهواره است، قرار گرفته اند.
نخستین ماهواره در سال ۱۹۷۸ در مدار قرار گرفت و این ماهواره را ایالات متحده فقط برای امور نظامی خود مورد استفاده قرار می‌داد و آغاز استفاده غیر نظامی از GPS به سه سال بعد یعنی سال ۱۹۸۰ بر می‌گردد، در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت، به مجموعه این ماهواره‌ها ، NAVSTAR می‌گویند.
نحوه کار گیرنده‌های GPS
هر کدام از ماهواره‌ها در مدارهای خود، در هر روز دو بار به دور زمین می‌گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می‌کنند، گیرنده‌های جی‌پی‌اس این اطلاعات را دریافت کرده و با محاسبات دقیقی که انجام می‌دهند که محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین به دست می‌آورند؛ گیرنده‌های GPS برای به دست آوردن موقعیت خود، یک سری محاسبات سه بعدی انجام می‌دهند و با محاسبه فاصله خود از چهار ماهواره‌ای که نزدیک به این گیرنده هستند، موقعیت خود را تشخیص می‌دهند.
محاسبات به طور خلاصه به این صورت است که اگر هر ماهواره را در مرکز یک کره تصور کنیم، گیرنده GPS روی شعاع این کره قرار دارد و به اندازه شعاع از مرکز کره (یعنی ماهواره) فاصله دارد، پس دستگاه گیرنده GPS روی سطح هر کدام از این کره‌ها قرار می‌گیرد، بنابراین محل GPS محل تلاقی چهار کره فرضی است که دقیقاً یک نقطه را مشخص می‌کنند؛ همانطور که از محاسبات هندسی می‌دانیم محل تلاقی دو کره یک دایره، محل تلاقی کره سوم با دو کره قبلی دو نقطه و محل تلاقی کره چهارم با سه تای قبلی یک نقطه را مشخص خواهد کرد.
وقتی از طرف ماهواره یک سیگنال ارسالی که حاوی آخرین کد در زمان ارسال است به GPS می‌رسد، گیرنده بر اساس دنباله کدهای خود می‌تواند تأخیر زمانی کدهای دریافت شده را متوجه شود و با این پروسه مدت زمانی که سپری شده را محاسبه می‌کند، حاصل ضرب این زمان در سرعت انتشار امواج، فاصله GPS از ماهواره است، پس از به دست آمدن فاصله از چند ماهواره موقعیت در روی زمین توسط GPS تشخیص داده می‌شود و بدین صورت نقطه مورد نظر که در واقع محلی است که شما بر روی آن قرار دارید روی دستگاه نشان داده می‌شود.
هر گیرنده برای محاسبه دو بعدی دریافت اطلاعات هم‌زمان از حداقل سه ماهواره و یافتن طول و عرض جغرافیایی و برای پیدا کردن مختصات سه بعدی نیازمند دریافت اطلاعات حداقل چهار ماهواره است، با انجام پیوسته دریافت اطلاعات از ماهواره‌ها، گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیر پیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطلاعات مفید دیگر، می‌کند.
گیرنده‌های GPS از نظر نوع کاربری
همچون اینترنت، GPS یک عنصر اساسی زیرساخت اطلاعات جهانی است، ماهیت رایگان، باز و قابل اعتماد GPS منجر به توسعه صدها برنامه کاربردی شده است که بر هر جنبه از زندگی مدرن تأثیر می‌گذارد. فناوری GPS اکنون در همه چیز از تلفن‌های همراه و ساعت‌های مچی هوشمند گرفته تا بولدوزرها، کانتینرهای حمل‌ونقل و دستگاه‌های خودپرداز وجود دارد.
GPS بهره‌وری را در بخش وسیعی از اقتصاد افزایش می‌دهد که شامل کشاورزی، ساخت‌وساز، معدن، نقشه‌برداری، تحویل بسته و مدیریت لجستیکی زنجیره تأمین می‌شود. شبکه‌های ارتباطی اصلی، سیستم‌های بانکی، بازارهای مالی و شبکه‌های برق برای همگام‌سازی دقیق زمان به شدت به GPS وابسته هستند و برخی از خدمات بی‌سیم نمی‌توانند بدون آن کار کنند.
GPS با جلوگیری از حوادث حمل‌ونقل، کمک به تلاش‌های جست‌وجو و نجات، و سرعت بخشیدن به ارائه خدمات اضطراری و امدادرسانی در بلایای طبیعی جان انسان‌ها را نجات می‌دهد، GPS برای نسل بعدی سیستم حمل‌ونقل هوایی (NextGen) حیاتی است که ضمن افزایش ظرفیت فضای هوایی، ایمنی پرواز را افزایش می‌دهد، همچنین GPS اهداف علمی همچون پیش‌بینی آب‌وهوا، نظارت بر زلزله و حفاظت از محیط زیست را پیش می‌برد.
گیرنده‌های GPS از نظر نوع کاربری و امکاناتی که در هر کدام از زمینه‌های مورد نیاز دارند به پنج دسته تقسیم می‌شود:
- گیرنده GPS دستی:
این گیرنده‌ها دستگاه‌های کوچکی تقریباً به اندازه‌ی یک گوشی تلفن همراه هستند که حدوداً با دقت ۳ تا ۵ متر مکان دقیق کاربر را مشخص می‌کنند. برخی از امکانات این دستگاه‌ها عبارتند از: ۱۲ کانال دریافت اطلاعات از ماهواره، ثبت حداکثر ۵۰ مسیر در ۱۲۵ شاخه، قابلیت ثبت حداکثر ۱۰۰۰ نقطه. - گیرنده GPS هوایی:
این گیرنده‌ها مشابه دستگاه‌های دستی هستند، فقط تفاوت آن‌ها در صفحات نمایش و امکانات نصب، همچنین دیتای آن‌ها برای استفاده روی هواپیما و یا بالگرد بهینه شده است. - گیرنده GPS دریایی:
این GPS ها نیز مشابه دستگاه‌های دستی هستند، با این تفاوت که این دستگاه‌ها برای قرار گرفتن روی شناورها و کشتی‌ها بهینه شده است. - گیرنده GPS دقیق:
در گیرنده‌های GPS دقیق از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود تا با اصلاح خطا، دقت دستگاه‌ها با ۵ میلیمتر بالا رود و این یکی از نکات قابل توجه است. کاربرد این دستگاه‌ها برای برداشت‌های دقیق و نقشه برداری است، این دستگاه‌ها عموماً به صورت ست‌های ۲ یا ۳ عددی ارائه شده و به کار می‌روند. - گیرنده GPS ردیابی:
این GPS ها مخصوص ردیابی بوده و به صورت بورد جداگانه و آنتن جداگانه است، و یا ماوس (بورد و آنتن با هم)، بدون صفحه نمایش و صفحه کلید ارائه می‌شوند. از این دستگاه‌ها در سیستم‌های ردیابی به وفور استفاده می‌شود.
اجزای اصلی ساختار GPS
ساختار اصلی GPS از سه بخش تشکیل شده است:
- بخش اول، بخش فضایی، متشکل از شبکه‌ای از ماهواره‌های GPS است که به دور زمین در مدارهای دقیقی حرکت می‌کنند، این ماهواره‌ها به‌صورت مستقل در ارتفاع حدود ۲۰ هزار کیلومتری از سطح زمین قرار دارند و با حرکت مداوم خود در مدارهایی که حدود ۱۲ ساعت به دور زمین می‌چرخند، اطلاعات موقعیت و زمان را به سیستم ارسال می‌کنند.
- بخش دوم، بخش کنترل است که مجموعه‌ای از ایستگاه‌های کنترل زمینی را شامل می‌شود که در نقاط مختلف جهان قرار دارند؛ این ایستگاه‌ها با کنترل و نظارت دقیق بر موقعیت و حالت ماهواره‌ها، تضمین می‌کنند که آن‌ها به‌درستی در مدارهای خود حرکت و اطلاعات موقعیتی دقیق را به گیرنده‌های GPS ارسال می‌کنند، همچنین ایستگاه‌های کنترل زمینی وظیفه اصلاح انحراف‌های احتمالی ماهواره‌ها از مدارهای مورد نظر و به‌روزرسانی دقیق زمان GPS را نیز بر عهده دارند.
- بخش سوم، بخش کاربر است که شامل انواع گیرنده‌های GPS است که در دستگاه‌های مختلف نصب می‌شوند، از جمله دستگاه‌های مورد استفاده، می‌توان به تلفن‌های هوشمند، دستگاه‌های تلماتیک و ساعت‌های مچی اشاره کرد. این گیرنده‌ها با دریافت سیگنال‌های ارسالی از ماهواره‌ها و تجزیه‌وتحلیل آن‌ها، موقعیت دقیق مکانی کاربر را محاسبه و نمایش می‌دهند.
در نتیجه، سیستم GPS با تعامل همگرا و دقیق این سه بخش، توانسته است نیازهای مختلف کاربران از نظر موقعیت‌یابی را برآورده کند. این فناوری نه‌تنها در زمینه‌های تجاری و رفاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بلکه در امور امنیتی، نظامی و اجتماعی نیز نقش بسزایی دارد.
نظر شما