دانلود مقاله GPSچیست

بخشی از مقاله

GPSچيست

سيستم مكان يابي جهاني ( Global Positioning System ) يك سيستم هدايت ( ناوبري ) ماهواره اي اســت شـامل شبكه اي از 24 ماهواره درگردش كه درفاصله 11 هزارمايلي ودر شش مدارمختلف قراردارند . ماهوارها درحال حركت مي باشند . ودرعرض 24 ساعت دوباركامل بـــرگرد زميــن مي گردنــــــد . ( باسرعتي درحدود 108 مايل درثانيه )

ماهوارهاي GPS به نام NAVSTAR شناخته مي شوند .
لازمه هرگونه آشنايي با GPS فراگيري ماهيت اصلي اين ماهوارها مي باشد .
اولين ماهواره GPS درفوريه 1978 پرتاب شد . وزن هرماهواره تقريباً / 2000 پاوند وداراي صفات آفتابي به پهناي 17¬f مي باشد . وقدرت فرستنده آن 50 وات ويا كمتر مي باشد. هر ماهواره 2 سيگنال ارسال مي كند: L1 و L2 . GPS هاي غير نظامي از فركانس 42MHZ.1575 :L1 اسـتــفــاده مي كننند . هر ماهواره حدوداً 10 سال فعال مي ماند وجايگزيني ماهوارها بموقع انجام وماهواره هاي جايگزين به فضا پرتاب مي گردند .

برنامه شبكه GPS هم اكنون تا سال 2006 تنظيم وجايگزيني هاي لازمه ترتيب داده شده اند . مسير گردش ماهوارها آنها را بين عرض جغرافيايي 60 درجه شمالي و60 درجه جنوبي قرارمي دهد . اين امر به معني آن است كه درهرنقطه از زمين ودرهرزمان مي توان سيگنال هاي ماهواره أي را دريافت نمود. وهرچه به قطبهاي شمال – جنوب نزديك شويم نيز همچنان ماهوارهاي GPS را خواهيم ديد . هرچند دقيقاً در بالاي سرما نخواهند بود واين در دقت وصحت عمل آنها در اين نقاط تاثيرمي گذارد .

يكي از بزرگترين مزاياي رهيابي بوسيله GPS نسبت به روشهاي ديگر زميني آن است كه اين سيستم درهر شرايط جوي و بدون توجه به نوع كاربرد گيرنده GPS بخوبي كارمي كند .

اطلاعاتي كه يك ماهواره GPS ارسال مي كند چيست ؟

سيگنـال GPS شـــــامــل : يـــك كد شبه تصادفي Pseudo Random Code ، داده اي بنام ephemeris ويك داده تقويــــمي بنام almanac مي باشد.

كد شبه تصادفي مشخص كننده ماهواره ارسال كننده اطلاعات ( كد شتاسايي ماهواره ) مي باشد.

هرماهواره باكدي مخصوص شناسايي مي شود : RPN
( Random Code Pseudo ) اين عددي است بين 1و 32 . اين عدد درگيرنده هر GPS نمايش داده ميشود .دليل اينكه تعداد اين شناسه ها بيش از 24 مي باشد امكان تسهيل درنگهداري شبكه GPS باشد . زيرا ممكن است يك ماهواره پرتاب شود و شروع بكار نمايد قبل از اينكه ماهواره قبلي از رده خارج شده باشد . به اين دليل ازيك عدد ديگر بين 1و 32 براي شناسايي اين ماهواره جديد استفاده مي شود .

داده Ephemris دائماً بوسيله ماهوارها ارسال ميگردد وحاوي اطلاعاتي درمورد : وضعيت خود ماهواره ( سالم يا ناسالم ) و تاريخ وزمان فعلي مي باشد . گيرنده GPS بدون وجود اين بخش از پيام درمورد زمان وتاريخ فعلي دركي ندارد . اين بخش پيام نكته اساسي براي تعين مكان مي باشد.

Almanac داده أي را انتقال مي دهد كه نشان دهنده اطلاعات مداري براي هرماهواره وتمام ماهوارهاي ديگر سيستم مي باشد .
حال ميتوان شيوه كار GPS را بهتر بررسي كرد . هرماهواره پيامي را ارسال مي كند كه بــطور ســــــاده مي گويد :

من ماهواره شماره X هستم ، موقعيت فعلي من Y است ، و اين پيام در زمان Z ارسال شده است .ً
هر چند كه اين شكل ساده شده پيام ارسالي است ولي مي تواند كل طرز كار سيستم را بيان نمايد . گيرنده GPS پيام را مي خواند و داده هاي almanac و ephemeris را جهت استفاده بعدي ذخيــره مي نمايد . اين اطـلاعـات مي توانند براي تصحيح و يا تنظيم ساعت دروني GPS نيز به كار روند .

حال براي تعيين موقعيت ، گيرنده GPS زمانهاي دريافت شده را با زمان خود مقايسه مي كند . تفاوت اين دو مشخص كننده فاصله گيرنده GPS از ماهواره مزبور مي باشد . اين عملي است كه دقيقاً يك گيرنده GPS انجام مي دهد . با استفاده از حداقل سه ماهواره يا بيشتر ، GPS مي تواند طول و عرض جغرافيايي مكان خود را تعيين نمايد . ( كه آن را تعيين دو بعدي مي نامند . ) و با تبادل با چهار ( و يا بيشتر ) ماهواره يك GPS مي تواند موقعيت سه بعدي مكان خود را تعيين نمايد كه شامل طول و عرض جغرافيايي و ارتفاع مي باشد . با انجام پشت سر هم اين محاسبات ، GPS مي تواند سرعت و جهت حركت خود را نيز به دقت مشخص نمايد .

يكي از عواملي كه بر روي دقت عمل يك GPS اثــر مي گذارد . شكل قرار گرفتن ماهواره ها نسبت به يكديگر مي باشد . (از نقطه نظر GPS )

اگر يك GPS با چهار ماهواره تبادل نمايد و هر چهار ماهواره در شمال و شرق GPS باشند طرح و هندسه اين ماهوارها براي اين GPS بسيار ضعيف ميباشد و شايد GPS قادر نباشد مكان يابي نمايد. زيرا تمام اندازه گيريهاي فاصله در يك جهت عمومي قرار دارند. مثلث سازي ضعيف است وناحيه مشترك بدست آمده ازاشتراك اين مسافت سنجي ها وسيع مي باشد

( مكاني كه GPS براي مكان خود تصورمي كند بسيار وسيع مي باشد ودر نتيجه تعيين دقيق محل آن ممكن نيست ) دراين موقعيتها حتي اگر GPS مكان يابي را انجام دهد وموقعيتي راگزارش نمايد دقت آن نمي تواند زياد خوب باشـــــــد ( كمتر از500-300 فيت ). اگر همين چهارماهواره درچهارجهت ( شمال ، جنوب ، شرق ، غرب ) وبا زواياي 90 درجه قرارداشته باشند

. طرح اين چهار ماهواره براي GPS مزبور بهترين حالت مي باشد چراكه جهات مسافت سنجي چهار جهت متفاوت و نقطه اشتراك اين مسافت سنجي ها بسيار كوچك مي باشد . وهرچه اين نقطه اشتراك كوچكتر باشد به معني آن است كه بيشتر به نقطه واقعي حضورخود نزديك شده ايم . دراين موقعيت دقت عمل كمتر از100فيت مي باشد .

طرح وهندسه قرارگرفتن ماهواره ها هنگاميكه GPS نزديكي ساختمانهاي بلند، قلل كوهها ، دره هاي عميق ويا در وسايل نقليه قرارگرفته باشد به مساله مهمتري تبديـل مي گردد .اگر مانعي در رسيدن سيگنالهاي بعضي از ماهواره ها وجود داشته باشد GPS مي تواند از بقيه ماهواره ها بـــراي مكان يابي خود استفاده نمايد. هرچه اين موانع بيشتر و شديدتر شوند مكان يابي نيز مشكل تر مي گردد .

يك گيرنده GPS نه تنها ماهواره هاي قابل استفاده را تشخيص مي دهد بلكه مكان آنها را درآسمان نيز تعين مي كند . ( ارتفاع و زاويه )

منبع ديگرايجاد خطا ً چند مسيري ً مي باشد . ً چند مسيري ً نتيجه انعكاس سيگنال راديويي به وسيله يك شي مي باشد . اين پديده باعث ايجاد تصاوير سايه دار در تلويزيونها مي گردد هر چند در آنتنهاي جديد اين شكل به وجود نمي آيد ، اين پديده در آنتنهاي رو تلويزيوني قديمي به وجود مي آمد.

بروز اين اختلال براي GPS ها به اين شكل است كه امواج بعد از انعكاس به وسيله اشياء ( مانند ساختمانها يا زمين ) به آنتن GPS برسند . در اين صورت سيگنال مسير بيشتري را تا رسيدن به آنتن GPS طي مي كند و اين باعث مي شود كه GPS فاصله ماهواره را بيشتر از آنچه هست محاسبه نمايد .

كه باعث ايجاد خطا در مكان يابي نهايي مي گردد. در صورت بروز اين اختلال تقريباً 15 فيت بر خطاي نهايي افزوده مي شود .

منبع ديگري نيز براي ايجاد خطا ممكن است وجود داشته باشند . افزايش تاخير ( delay ) به دليل اثرات جوي نيز مي تواند برروي دقت كار اثر بگذارد . همچنين خطاهاي ساعت داخلي GpS . در هر دو اين موارد گيرنده GPS طوري طراحي شده است كه اين اثرات را جبران نمايد . ولي خطاهاي كوچكي بر اساس همين اثرات همچنان بروز خواهند كرد .

در عمل ، دقت كار يك GPS غير نظامي معمولي ، با توجه به تعداد ماهواره هاي تبادلي و طرح قرار گرفتن آنها بين 60 تا 225 فيت مي باشد. GPS هاي پيچيده تر و گرانتر مي توانند با دقتهايي در حد سانتيمتر كاركنند . ولي دقت يك GPS معمولي نيزمي تواند به كـــمك
پـــردازشي بـــه نـــام DGPS ( Differential GPS ) به حدود 14 فيت يا كمتر برسد .

سرويسهاي DGPS با هزينه كمي قابل اشتراك مي باشند . سيگنال تصحيحات DGPS توسط سازمان
Army Corps Of Engineers و از ايستگاههاي مخصوص ارسال مي گردد . اين ايستگاهها در فركانس KHZ .325- 283.5 كار مي كنند تنها هزينه استفاده از اين سرويس خريدن يك دامنه از اين سيگنالها مي باشد . با اين كار يك گيرنده ديگر به GPS ما متصل مي شود ( از طريق يك كابل سه رشته اي ) و عمل تصحيح را طبق يك روش استاندارد به نام ( RTCM SC-104 ) انجام مي دهد . اشتراك سرويسهاي DGPS از طريق امواج راديويي FM نيز ممكن مي باشد .

چه كساني از GPS استفاده مي كنند ؟
GPS ها داراي كاربردهاي متنوعي در زمين ، دريا و هوا مي باشند ، اساساً GPS هر جايي قابل استفاده است مگر در نقاطي كه امكان وصول امواج ماهواره درآنها نباشد مانند داخل ساختمانها ، غارها ونقاط زيرزميني ديگر

و يا زير دريا ، كاربردهاي هوايي GPS در رهيابي براي هوانوردي تجاري ميباشد .
در دريا نيز ماهيگيران ، قايقهاي تجاري ، ودريا نوردان حرفه أي از GPS براي رهيابي استفاده ميكنند .

استفاده هاي زميني GPS بسيار گسترده تر مي باشد . مراكز علمي از GPS براي استفاده از قابليت و دقت زمان سنجي اش واطلاعات مكاني اش استفاده مي كنند . نقشه
برداران از GPS براي توسعه منطقه كاري خود بــــهره مي گيرند . سايتهاي گرانقيمت نقشه برداري دقتهايي تا يك متر را فراهم مي آورند . GPS ها علاوه بر صرفه جويي دقتهاي بهتري را براي اين سايتها به ارمغان مي آورند . استفاده هاي تفريحي از GPS نيز به تعداد تمام ورزشهاي تفريحي متنوع است . به عـنوان مثال براي شكارچيان ، برف نوردان ، كوهنوردان وسياحان و…

در نهايت بايد گفت هركسي كه مي خواهد بداند كه دركجا قراردارد ، راهش به چه سمتي است ، ويا با چه سرعتي درحركت است مي تواند از يك GPS استفاده كند . در خودروها نيز وجود GPS به امري عادي بدل

خواهد شد.سيستم هايي درحال تهيه است تا دركنار هر جاده اي با فشار دادن يك كليد موقعيت به يك مركز
اورژانس انتقال يابد . ( بوسيله انتقال موقعيت فعلي به يك مركز توزيع )
سيستم هاي پيچيده ديگري موقعيت هر خودرو را دريك خيابان ترسيم مي كنند اين سيستمها به راننده بهترين مسير براي رسيدن به يك هدف خاص را پيشنهاد مي كنند .

GPS چيست ؟
GPS يعني سيستم موقعيت ياب جهاني اين سيستم تشكيل شده است از يك شبكه 24 ماهواره اي در مدار زمين كه توسط وزارت دفاع دولت آمريكا پشتيباني ميشود.
هـدف اصـلي و اولـيـه از طـراحـي GPS ، اهـداف نـظامـي بـوده امـا از ســال 1980 به بـعــد بـراي اسـتـفاده هاي غــير نـــــظامي نيز در دسترس قرار گرفت.

GPS در تمام شرايط بصورت 24 ساعت در شبانه روز و در تمام دنيا قابل استفاده مي باشد . و هيچ گونه بهائي بابت اين خدمات اخذ نمي شود.
GPS چطور كارمي كند ؟
ماهواره هاي GPS هر روز دوبار در يك مدار دقيق دور زمين ميگردند و سيگنال هاي حاوي اطلاعات را به زمين مي فرستند.

GPS براساس زمان مقايسه زمان ارسال و دريافت سيگنال توسط يك ماهواره كار مي كند . اختلاف زمان مشخص مي كند كه گيرندة GPS چقدر از ماهواره دور است . حال با انداره گيري مسافت از چند ماهواره گيرندة GPS ميتواند موقعيت كاربر را مشخص نموده حتي روي نقشه الكترو نيكي نمايش دهد.

يك گيرندة GPS بايستي حداقل سيگنالهاي 3 ماهواره را براي تعيين دقيق 2 موقعيت (طول و عرض جغرافيايي ) يك شيء دريافت نمايد و سيگنالهاي 4 ماهواره يا بيشتر ميتواند 3 موقعيت (طول و عرض جغرافيايي و ارتفاع ) را نشان دهد.

هم چنين ازGPS ميتوان براي اندازه گيري سرعت ، جهت يابي ، جستجو ، مسافرت طولاني ،‌رفتن به مقصد ، زمان طول و مغرب خورشيد و غيره نيز استفاده كرد .

سيستم ماهواره اي GPS:
24 مارهواره در بخش هاي مختلف فضاي زمين در مداري خاص با فاصله حدود 12000 مايلي بالاي سر ما قرار گرفته است.

آنها با يك سرعت ثابت در حركتند و در هر 24 ساعت دوبار دور زمين را با سرعتي معادل 7000 مايل در ساعت مي گردند.
ماهواره هاي GPS توسط انرژي خورشيد تغذيه ميشوند آنها مجهز به باطريهاي قابل شارژ اتوماتيك براي زمانهاي بارندگي يا خورشيد گرفتگي مي باشند.

yocket booster هاي كوچك روي هر ماهواره آنها را دريك مسير پروازي صحيح نگهداري مي كنند.
از ماهواره هاي GPS بيشتر بدانيد:

- اولين ماهواره GPS در سال 1978 با موفقيت به فضا پرتاب شد.
- درسال 1994 تمامي 24 ماهواره در مدار زمين قرار گرفت.
- هر ماهواره براي 10 سال مأموريت ساخته ميشود و پس از طي اين زمان حتماً بايستي ماهواره ديگر جايگزين گردد.

- وزن يك ماهواره GPS حدود 2000 پوند (معادل 907 كيلو گرم ) با 17 فوت عرض (18/5متر).
- قدرت انتقال آنها هم 50 وات يا كمتر مي باشد .
چگونه ميتوان يك GPS تهيه نمود ؟
چنانچه قصد خريد GPS را براي اولين بار داريد ما به شما اطلاعات مهمي را كه چه محصولاتي موجود بوده و مناسب كاربري در GPSS ميباشند را نشان مي دهيم.

در حقيقت دستگاه GPS با قيمت مناسب پيشنهادي ما Garmin Etrex با كابل مي باشد كه قيمت آن كمتر از 100 دلار آمريكاست اگر شما ساكن USA باشيد و نهايت 300 دلار آمريكا براي كشورهايي كه عوارض بالايي دارند باشد ، در انگليس نيز شما بايستي 110 دلار آمريكا بابت دستگاه GPSو 25 دلار نيز بابت كابل آن بپردازيد.

يك GPS دستي ارزان قيمت بدون هيچگونه نياز به LaptaP و با يك قيمت معقول قابليتهاي زيادي دارد.
هيچ بهايي بابت استفاده از خدمات GPS نبايستي توسط شما پرداخته شود . خدمات GPS توسط دولت آمريكا آماده شده و كاملاً مجاني مي باشد هم چنين دريافت اطلاعات توسط گوشي موبايل نيز ممكن ميباشد.

دسته بندي دستگاههاي GPS:
بطور كلي يك GPS را ميتوان از يكي از 3 گروه ذيل دانست.
GPS MOUSE : هيچ صفحه يا دكمه اي ندارد اما توسط يكpc Laptop با نرم افزار مربوطه قابل استفادة سرويس GPSS مي باشد.

دستگاههاي اين گروه مانند:
Garmin GPS 35
Delorme يا Rand Macnalley ( باقيمت هاي پايينتر)
قيمت اين GPS ها حدود 75 تا 150 دلار آمريكا متغير مي باشد. ولي فراموش نكنيد كه اين نوع GPS ها حتماً به Laptop pc نياز دارند.

Hand-Held GPS: اين نوع دستگاهها مي توانند بصورت سيار مورد استفاده قرار گيرند آنها خودشان يك‌صفحه كوچك جهت نمايش اطلاعات و چند دكمه دارند و در شكل ها و تركيب هاي مختلفي عرضه مي‌شوند و هيچگونه نيازي بهLaptop ندارند.

كه بطور مثال ميتوان مدل‌هاي با قيمت پائين Garmin شبيه Etrex, GPS12*l , GPS12 يا مدل هاي 315, 310 ازMagellan را نام برد. تعدادي از اينها يك رابط NMEA و يك كابل رابط دارند قيمت با كابل ممكن است حدود 210 دلار به بالا باشد و ممكن است بعضي از كشورها ارزانتر هم موجود باشد.

يك GPS دستي ارزان قيمت با يك كابل رابط براي انتخاب و آغاز كار با GPS مناسب ميباشد, حتي براي سرگرمي يا كار يا آشنايي شما با طرز كار و خدمات GPS.

High-End GPS products: اين دستگاهها شامل يك صفحه نمايشگر بزرگتر و تعدادي نقشه ميباشند و در بعضي از آنها شما بايستي مبلغ بيشتري جهت نقشه ها بپردازيد.

قيمت اين دستگاهها ممكن است بسته به نوع محصول بالاتر از 1500 دلار آمريكا باشد كه نمونه هايي از آن مانند Blaupunkt PhihPs و Alpine ميباشد.

چه نوع GPS هايي مردم خريداري نموده اند ؟
در اينجا يك نمودار فروش انواع GPS در سال 200۴ , 2000 آورده شده است .

اين آمار براساس اطلاعات 100 مركز خدمات فروش دستگاههاي GPS ميباشد .

اين تحقيق كوچكي است ولي می تواند نشانگر خوبي از آمار فروش باشد . نشان ميدهد چطور مدل هاي Garmin بر تسلط خود بر انواع ديگر ادامه مي دهد .

البته به كمك GPS هاي دستي Etrex .
اين آمار هم چنين صعود تعدادي محصولات GPS Mouse شيبه Lassen Axiom Pharos , Holux , Haicom , Deluo و غيره.همراه با Delorme (Rockwell) .Rand Mcnalley(talon/NaVman) و , Pioneered در آمريكا را نشان مي دهد.

ديگر انواع GPS شامل: Eagle , Lowrance , Furuno , San jose , Silva , Smile , Trimble , Motorola.
كجا مي توانيم يك GPS تهيه كنيم ؟
امروزه سريعترين روش براي پيدا كردن يك عرضه كننده GPS مي تواند از طريق موتور جستجوگر Altavista باشد با نوشتن كلمه “ gps” در محل جستجوي اين سايت.

اما اگر نتوانستيد يك توزيع كننده GPS در كشورتان پيدا كنيد سعي كنيد به يكي از ليست هاي ذيل كه توزيع كننده هاي جهاني GPS ميباشند ارتباط برقرار نمائيد . آنها ممكن است از طريق email مشكل شما را حل نمايند يا اينكه كسي شما را در خصوص مشكلتان كمك نمايد .