به من اعتماد کن

پرونده ای برای سیستم مکان یاب جهانی

اجداد ما برای اینکه در سفرهایشان،مسیر را گم نکنند مجبور بودند به انواع روش‌های اندازه گیری متوسل شوند. آنها برای این کار به ساخت بناهای مکان نما، ترسیم بسیار پرمشقت نقشه‌های جز به جز روی آوردند و آموختند که چگونه در آسمان شب از ستاره‌ها برای مسیریابی کمک بگیرنداما امروزه مکان‌یابی بسیار آسان تر شده است. شما می‌توانید با کمتر از۱۰۰ دلار، یک دستگاه بسیار کوچک تهیه نمایید که در هر لحظه‌ای به شما نشان دهد در کدام نقطه از زمین قرار دارید بادر اختیار داشتن یک گیرنده GPS و یک آسمان صاف، شما هیچ گاه گم نخواهید شد.وقتی مردم درباره GPS صحبت می‌کنند، معمولا یک گیرنده GPS مد نظرشان است، این شبکه ماهواره‌ای ابتدا به عنوان یک سامانه ناوبری نظامی و توسط نیروهای نظامی آمریکایی راه اندازی شده، اما به‌زودی راه خود را به بازار کاربردهای تجاری نیز باز کرد.

سیستم مکان یاب جهانی (Global Positioning System) یک سیستم هدایت (ناوبری) ماهواره‌ای است و تنها سیستمی می‌باشد که امروزه قادر است، موقعیت دقیق شما را روی زمین در هر زمان، در هر مکان و در هر هوایی مشخص کند.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 آورندگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته‌اند و استفاده از آن رایگان است. دقت بالای این سیستم و جهانی بودن آن دلیل بر استفاده از این سیستم در علوم مختلف می‌باشد. روس‌ها نیز سیستم مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآیی و توان عملیات در حال حاضر به پای سیستم GPS نمی‌رسد. البته گیرنده‌های مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ایران یافت می‌شوند. درضمن اتحادیه اروپا نیز در حال ساخت یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره‌ای با نام گالیله می‌باشد. به وسیله گیرنده‌های سیستم GPS می‌توان هم به روش مطلق و هم به روش نسبی تعیین موقعیت کرد و برای تعیین موقعیت در هر یک از دو روش فوق می‌توان از روش‌های ایستا (Static)، متحرک (Kinematics) و نیمه متحرک (Semi-Kinematics) استفاده کرد.

در روش مطلق، موقعیت نسبی نقطه نسبت به یک نقطه مختصات دار معلوم (DELTA(X) ,DELTA(Y),DELTA(Z)) به‌دست می‌آید. روش تعیین موقعیت نسبی به علت حذف خطاها سیستماتیک موجود در اندازه گیری‌های GPS از اهمیت خاص برخوردار است و برای انجام آن نیاز به دو گیرنده GPS می‌باشد.

از روش تعیین موقعیت نسبی با GPS اکثرا در کارهای نقشه برداری و گسترش شبکه‌های ژئودزی استفاده می‌شود. دقت تعیین مختصات مطلق با سیستم GPS در حال حاضر در بهترین حالت ۳ ± متر می‌باشد و دقت تعیین مختصات نسبی با این سیستم در حد میلیمتر می‌باشد.

برخی از کاربردهای GPS در حمل و نقل ریلی عبارتند از:

- ایجاد شبکه‌های دقیق نقشه برداری نقاط مبنا جهت تسریع در امور نقشه برداری زمینی.

- کنترل تغییرات سازه‌های بزرگ از جمله پل، سد، تونل و... به‌وسیله GPS‌های با دقت بالا.

- بالیزاژ مسیر (نقشه برداری مقدماتی)

- تهیه پروفیل طولی و عرضی مسیر به‌وسیله GPS‌های دقیق.

- میخ کوبی مسیر.

- شناسایی مسیر (با GPS‌های دستی )

- تعیین موقعیت و سرعت وسایل متحرک به صورت Real Time و تهیه گراف حرکت

دستگاه‌های GPS به‌طور تقریبا دقیق می‌تواند موقعیت و سرعت حرکت را در هر لحظه مشخص کنند.

● گیرنده‌های جی پی اس چگونه کار می‌کند؟

هریک از این ۲۷ ماهواره دارای وزنی معادل ۳۰۰۰ تا ۴۰۰۰ پاوند می‌باشد و از نور خورشید نیرو می‌گیرد. این ماهواره در فاصله حدود ۱۲۰۰۰ مایلی (۱۹۳۰۰ کیلومتری) زمین در حال چرخش هستند و در هر روز دو دور کامل به دور زمین می‌چرخند مدارهای چرخش این ماهواره‌ها به گونه‌ای تنظیم شده است که در هر زمان و در هر نقطه از زمین، دست کم چهار ماهواره در دید باشند. این ماهواره‌ها از محاسبات ریاضی ساده‌ای برای پخش اطلاعات استفاده می‌کنند که به‌عنوان طول و عرض و ارتفاع جغرافیایی، توسط گیرنده‌های زمین ترجمه شده‌اند. ماهواره‌های جی‌پی‌اس، هر روز دو بار در یک مدار دقیق دور زمین می‌گردند و سیگنال‌های حاوی اطلاعات را به زمین می‌فرستند. اولین ماهواره جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد. هدف اصلی و اولیه از طراحی جی‌پی‌اس، اهداف نظامی بوده، اما از سال ۱۹۸۰ به بعد برای استفاده‌های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت. در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.بخش کنترل زمینی این بخش شامل ایستگاه‌های کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روش‌های کلاسیک تعیین موقعیت نظیر روش VLBI (تعیین فواصل بلند)و روش SLR (فاصله سنجی ماهواره‌ای با امواج لیزر) به‌دست آمده‌است. این ایستگاه‌ها وظیفه تعقیب چندجمله‌ای (Polynomials) ریاضی به طریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری و موقعیت ماهواره‌ها را نسبت به یک سیستم مختصات جغرافیایی محاسبه می‌نماید.

● از مهم‌ترین کاربرد‌های جی پی اس چیست؟

جی پی اس‌ها دارای کاربردهای متنوعی در زمین، دریا و هوا می‌باشند، اساسا جی پی اس هر جایی قابل استفاده است مگر در نقاطی که امکان وصول امواج ماهواره درآنها نباشد. در نهایت باید گفت هرکسی که می‌خواهد بداند که درکجا قراردارد، راهش به چه سمتی است، و یا با چه سرعتی درحرکت است می‌تواند از یک جی پی اس استفاده کند.کاربردهای هوایی جی پی اس در رهیابی برای هوانوردی تجاری می‌باشد. در دریا نیز ماهیگیران، قایق‌های تجاری، و دریا نوردان حرفه‌ای از جی‌پی‌اس برای رهیابی استفاده می‌کنند.

استفاده‌های زمینی جی پی اس بسیار گسترده تر می‌باشد:

مراکز علمی از جی پی اس برای استفاده از قابلیت و دقت زمان سنجی‌اش واطلاعات مکانی‌اش استفاده می‌کنند.

نقشه برداران از جی پی اس برای توسعه منطقه کاری خود بهره می‌گیرند.استفاده‌های تفریحی و ورزشی از جی پی اس نیز به تعداد تمام ورزش‌های تفریحی متنوع است. به عـنوان مثال برای شکارچیان، برف نوردان، کوهنوردان و سیاحان و...در خودروها نیز وجود جی پی اس به عنوان ردیاب و مسیر یاب مورد توجه واحد‌های گوناگون حمل ونقل قرار دارد.

نرگس محمدی