|
اینجا کجاست ؟!
آشنایی با سیستم موقعیت یابی جهانی G.P.S
آیا تاکنون به موقعیت دقیق مکانی که هم اکنون در آنجا هستید فکر کرده اید؟ و یا به دانستن آن نیاز پیدا کرده اید؟
انسان از ابتدای خلقت به نوعی به اختیار و یا ضرورت علاقمند به سیر و سفر به نقاط مختلف کره خاکی بوده اما در هر لحظه زمانی نیازمند دانستن موقعیت مکانی و جغرافیایی خود نیز بوده تا مسیر مورد نظر و یا هدف خود را تشخیص دهد.
کاربرد و ضرورت این امر و ابعاد مختلفی نظیر سفرهای تجاری، سیاحتی؛نظامی و … مورد نظر بوده و در دوران های مختلف مشکلات خاص خود را نیز داشته است. بطور مثال انسانها هر گاه می خواستند در مسیری حرکت کنند با شاخص های طبیعی مانند کوهستان ها و تپه ها و … مسیر خود را علامت گذاری می کردند، البته این گونه شاخص ها بطور دائم در معرض تغییر و نابودی بودن د وتوسط باد و باران و دیگر عوامل طبیعی از بین می رفتند.
زمانی که بشر سفر به دریاها و اقیانوس ها را آغاز نمود دیگر استفاده از این عائم و شاخص ها امکان پذیر نبود .
تنها چیزی که در این زمینه کاربرد داشت ستارگان آسمان بودند که آن هم در شب های صاف و صرفاً برای جهت یابی مقصد بود و محاسبه مسافت پیموده شده امکان پذیر نبود. لذا با استفاده از بهترین وسایل اندازه گیری و قطب نما ها نیز نمی شد بنادر و نقاط مورد نظر را در خشکی و دریا با دقت زیاد و مطلوب تعیین کرد.
از این زمان بود که ناوبری با مفهوم عام آن یکی از مسائل مهم بشری تلقی گردید و تلاش و کوششی روز افزون بنا به مقتضیات زمان جهت افزایش دقت و سرعت دراین امر صورت پذیرفت . بخصوص با پیشرفت های علم الکترونیک و مخابرات انواع مختلف ناوبری های رادیویی ابداع گردید که این نوع ناوبری ها صرفاًَ از طریق خشکی هدایت و کنترل می شدند. اما با پیشرفت علوم فضایی و اختراع ماهواره ها ، ناوبری زمینی دستخوش تغییر و تحول اساسی شد و به ناوبر فضایی تبدیل شد.
طی دهه اخیر سیستم تعیین موقعیت جهانی(1)(GPS) به یکی از ابزارهای شناخته شده که در علوم نظامی و غیر آن سریعترین پیشرفت را داشته به گونه ای که جهان تاکنون نظیر آن را به خود ندیده است.
بطور کلی تعیین موقعیت بر مبنای فضا از دهه 60 توسط ناسا با سیستم Doppler آغاز شد ولی به دلیل وقت گیر بودن و همچنین کم دقت بودن آن در سال 1974 وزارت دفاع ایالات متحده برای مقاصد و احتیاجات نظامی خود اعلام نیاز به یک سیستم دقیق و جهانی تعیین موقعیت کرد که در سال 1983 با پرتاب اولین ماهواره GP.S گام مؤثر در تاریخ تعیین موقعیت ماهواره ای برداشته شد.
با روی کار آمدن GP.S تمام سیستم های قبلی از قبیل دوربین های بالستیک، داپلر، omega,secor lonc c به تدریج از دور خارج شدند. در ضمن این سیستمدر سال 1995 با هزینه دوازده بیلیون دلار بطور کامل عملیاتی قلمداد شد.
این ماهواره ها برای تعیین موقعیت ، نقشه برداری، کنترل موشک و سایر عملیات مورد نیاز هدایت استفاده می شوند، رای این کار ماهواره اطلاعات مداری به علاوه ساعت دقیق را که توسط یک ساعت اتمی داخلی تولید می شود برای گیرنده به صورت کدهایی ارسال می کند، در گیرنده این کدها رمز گشایی می شود و توسط محاسبات ریاضی فاصله گیرنده تا ماهواره محاسبه می شود و توسط این فاصله ها و سایر عملیات دیگر موقعیت مورد نظر بدست می آید.
ساختار G.P.S
سیستم تعیین موقعیت جهانی GP.S متشکل از 24 ماهواره است که در ارتفاع 20000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند و در 6 مدار که در هر مدار 4 ماهواره قرار دارد و با زاویه میل 55 درجه و پریود ساعتی 12 ساعته در گردشند. هر ماهواره GP.S دو موج با دو فرکانس در باند امواج الکترو مغناطیسی (L1,L2) ارسال می کند. موج L1 با فرکانس MHZ 1575 و موج L2 با فرکانس MHZ 1227 می باشد. امواج ماهواره ها متشکل از امواج حامل باند L مدوله شده که با یک کد استاندارد (کد (C/A(2) و یک کد دقیق (کد P(3) و یک کد دریانوردی و مختصات ماهواره به صورت توابع زمانی می باشد. که در آن گیرنده های شخصی تفاوت های زمانی بین ورودی های کدهای C/Aرا اندازه گیری می کنند، اگر در اثر دخالت کنترل زمینی در انطباق زمانی خطایی بوجود نیاید ، گیرنده های شخصی از دقتی حدود 15 متر برخوردار خواهند شد . مفهوم کلی ناوبری رادیویی بستگی به انتقال همزمان سیگنال های رادیویی دارد، اگر سیگنال های رادیویی دقیقاً بطور همزمان فرستاده نشوند، گیرنده نمی تواند بطور دقیق موقعیت را محاسبه نماید. کنترل زمینی در اثر تأثیر گذاری بعضی از ماهواره ها در ارسال سیگنال های C/A کمی قبل با بعد از سایر ماهواره ها دخالت می کند. دخالت عمدی منبع اصلی، همان دسترسی موردی(4) به شمار می رود . گیرنده های شخصی میزان خطا را تشخیص نمی دهند بلکه بطور تصادفی بین 15 تا 100 متر دقت تغییر می یابد. البته دخالت عمدی بر روی گیرنده های نظامی اثر نمی گذارد.
منبع خطای دیگر وجود دارد که بر روی فرکانس سیگنال گیرنده های شخصی اثر می گذارد که دخالت یونسفر نامیده می شود. زمانی که یک سیگنال رادیویی از بین الکترون های آزاد یونسفر عبور می کند، تأخیر اندکی بوجود می آید. بر حسب مدت زمانی تأخیر که بوسیله الکترون های آزاد بوجود می آید ماهواره های GP.S کدp را روی دو موج رادیویی با فرکانس های مختلف ارسال می کند که L1,L2 را اندازه گیری می کنند. مدت زمان تأخیر را محاسبه می کنند که الکترون های آزاد بوجود می آورند و تصحیحات لازم را برای تأخیر یونسفر انجام می دهند. گیرنده های شخصی نمی توانند تأثیر دخالت یونسفر را تصحیح کنند زیرا کد های C/A فقط بر روی فرکانس L1 فرستاده می شوند. نوعی گیرنده های تخصصی وجود دارد که بعنوان گیرنده های بدون کد شناخته شده اند و دقت فوق العاده ای دارند که در آن بطور غیر مستقیم از کد P استفاده می شود. گیرنده ها ارزش کد P را مشابه آنچه که گیرنده های نظامی تشخیصمی دهند نمی شناسند، بنابراین دقت آنها با استفاده از روش های خاص پردازش سیگنال بدست میآید. آنها کد P را برای چند روز دریافت کرده پردازش می نمایند و پس از انجام محاسباتی چند می توانند موقعیت نقاطی را تهیه کنند که با دقت mm 10 با استفاده از 3 یا 4 ماهواره عملی می باشد. البته این گیرنده بیشتر برای تعیین موقعیت در کارهای نقشه برداری بکار می رود زیرا باید چند روز بطور مداوم در آن نقطه اطلاعات دریافت و پردازش شود.
|
:جستجو