خانه / آبخیزداری وهیدرولوژی / آشنایی با سیستم موقعیت یاب جهانی GPS
آشنایی با سیستم موقعیت یاب جهانی GPS

آشنایی با سیستم موقعیت یاب جهانی GPS

GPS چیست؟

سیستم موقعیت یاب جهانی ( (GLOBAL POSITIONING SYSTEMکه به اختصار به آن GPS اطلاق می گردد یک سیستم قابل دسترسی برای رهیابی و تعیین موقعیت ژئوتیک و ناوبری است این سیستم تشکیل شده است از یک شبکه ۲۴ ماهواره ای در مدار زمین که توسط وزارت دفاع آمریکا پشتیبانی می شود.این سیستم برای اولین بار در سال ۱۹۷۸ به فضا پرتاب شد.

کاربردهای جی.پی.اس در حمل و نقل زمینی، هوانوردی، تجارت دریایی، نقشه برداری و نقشه کشی، ساختمان‌سازی، استخراج معدن، کشاورزی، علوم زمینی، سیستم‌های نیروی الکتریکی، ارتباطات تله و فعالیت‌های بازآفرینی دیگر می‌باشد.

GPS چیست؟

سیستم موقعیت یاب جهانی ( (GLOBAL POSITIONING SYSTEMکه به اختصار به آن GPS اطلاق می گردد یک سیستم قابل دسترسی برای رهیابی و تعیین موقعیت ژئوتیک و ناوبری است این سیستم تشکیل شده است از یک شبکه ۲۴ ماهواره ای در مدار زمین که توسط وزارت دفاع آمریکا پشتیبانی می شود.این سیستم برای اولین بار در سال ۱۹۷۸ به فضا پرتاب شد.

کاربردهای جی.پی.اس در حمل و نقل زمینی، هوانوردی، تجارت دریایی، نقشه برداری و نقشه کشی، ساختمان‌سازی، استخراج معدن، کشاورزی، علوم زمینی، سیستم‌های نیروی الکتریکی، ارتباطات تله و فعالیت‌های بازآفرینی دیگر می‌باشد.

آنچه که در مورد جی. پی. اس نوظهور است، تحقق این ایده همراه با تکنولوژی اواخر قرن بیستم در یک سیستم رهیابی جهانی می باشد. تکنولوژی توانایی این را داردکه برآوردهایی از مکان، سرعت و زمان را برای تعداد نامحدودی از کاربران که بطور همزمان تقاضا کرده اند، به طور آنی، پیوسته و همچنین ارزان قیمت آماده کند.

مدار گردش این ماهواره ها به گونه ای است که نزدیک ترین آن نسبت به زمین در فاصله ۱۸۶کیلومتری و در دورترین ماهواره در ۲۰۳۵۴کیلومتری از سطح زمین در حال گردش خواهد بود.                                                            

        
هـدف اصـلی و اولـیـه از طـراحـی GPS ، اهـداف نـظامـی بـوده امـا از ســال ۱۹۸۰ به بـعــد بـرای اسـتـفاده های غــیر نـــــظامی نیز در دسترس قرار گرفتدرسال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.

GPS در تمام شرایط بصورت ۲۴ ساعت در شبانه روز و در تمام دنیا قابل استفاده       می باشد . و هیچ گونه وجهی بابت این خدمات دریافت نمی شود.

 

 GPS چطور کارمی کند ؟


ماهواره های GPS هر روز دوبار در یک مدار دقیق دور زمین می گردند و سیگنال هایی به صورت امواج  به زمین  می فرستند.

GPS براساس زمان مقایسه، زمان ارسال و دریافت سیگنال توسط یکماهواره کار می کند  اختلاف زمان مشخص  می کند که گیرنده GPS چقدر از ماهواره دور است . حال با     اندازه گیری مسافت از چند ماهواره گیرندهGPS میتواند موقعیت کاربر را مشخص نموده حتی روی نقشه الکترو نیکی نمایش دهد.

یک گیرنده GPS بایستی حداقل سیگنالهای ۳ ماهواره را برای تعیین دقیق ۲ موقعیت   (طول و عرض جغرافیایی ) یک نقطه دریافت نماید و سیگنالهای۴ماهواره یا بیشتر میتواند ۳ موقعیت (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع ) رانشان دهد.

هم چنین ازGPS میتوان برای اندازه گیری سرعت ، جهت یابی ، جستجو ، مسافرت طولانی ،‌رفتن به مقصد ، زمان طلوع و مغرب خورشید و غیره نیزاستفاده کرد .

 مشخصات : GPS
۲۴ ماهواره در بخش های مختلف فضای زمین در مداری خاص با فاصله حدود ۱۲۰۰۰ مایلی بالای سر ما قرار گرفته است.آنها با یک سرعت ثابت در حرکتند و در هر ۲۴ ساعت دوبار دور زمین را با سرعتی معادل ۷۰۰۰ مایل در ساعت  می گردند.وزن هر کدام از ماهواره ها حدود ۲۰۰۰پوند(معادل ۹۰۷کیلو گرم) است.

ماهواره های GPS توسط انرژی خورشید تغذیه میشوند آنها مجهز به باطریهای قابل شارژ اتوماتیک برای زمانهای بارندگی یا خورشید گرفتگی میباشند.

 

 

GPSچه اطلاعاتی به ما می دهد؟

– مختصات جغرافیایی: شامل طول و عرض جغرافیایی (اطلاعات دو بعدی زمین)

– ارتفاع نقاط :موقعیت سه بعدی محل مورد نظر را می دهد.

– فاصله از مبدا(Distance)

– پیش بینی زمان رسیدن به مقصد

– کروکی مسیر(Trak)

– سرعت حرکت

– زمان طلوع و غروب خورشید وماه

-اندازه گیری طول مسیر

–  اندازه گیری مساحت(Area)

– قطب نما و جهت یاب

– دما سنج((Temperature

– تعیین بهترین زمان شکار و ماهیگیری

اجزای موثر در سیستم GPS:

۱- ماهواره ها۲-کنترل کننده ها۳-گیرنده

ماهواره ها با سیستم خورشیدی کار می کنند برای تعیین موقعیت باید حداقل با ۳ ماهواره و برای تعیین ارتفاع حداقل با  ۴ ماهواره ارتباط برقرار کنیم . اطلاعات از ماهواره هوایی به ایستگاههای زمینی ،سپس به ایستگاه مادر و در نهایت به ماهواره هوایی بر می گردد.

 

کنترل کننده ها شامل ۵ایستگاه زمینی در کلورادواسپرینگ،کواجایینگ،دیه گو گارسیا، آنشن و هاوایی می باشند.


به طور کلی یک GPS را میتوان از یکی از ۳ گروه ذیل دانست

GPS MOUSE- : هیچ صفحه یا دکمه ای ندارد اما توسط یکpc Laptopبا نرم افزار مربوطه قابل استفاده سرویس GPS می باشد.

دستگاههای این گروه مانند:Garmin GPS 35 Delorme یا Rand  Macnalley                                                   
این نوع 
GPS ها حتماً به Laptop pc نیاز دارند.

  Hand-Held GPS: این نوع دستگاهها می توانند بصورت سیار مورد استفاده قرار گیرند آنها خودشان یک‌صفحه کوچک جهت نمایش اطلاعات و چند دکمه دارند و در شکل ها و ترکیب های مختلفی عرضه می‌شوند و هیچگونه نیازی بهLaptop ندارند. که بطور مثال میتوان مدل‌های با قیمت پائینGarmin شبیه Etrex, GPS12*l , GPS12 یا مدل های  از۳۱۵و۳۱۰Magellan را نام برد.  تعدادی از اینها یک رابط NMEA و یک کابل رابط دارند.                       

 High-End GPS products: این دستگاهها شامل یک صفحه نمایشگر بزرگتر و تعدادی نقشه می باشند.                     

 

                                         

 

 

 

قابلیت سیستم:

– استفاده در تمام شرایط آب و هوایی

– قابل استفاده در تمام شبانه روز

– عدم نیاز به ارتباط مستقیم بین ایستگاههای زمینی

– دقت زیاد مکان یابی

– سرعت بالای برداشت

– انتقال بالای برداشت

عوامل موثر بر خطاهای گیرنده ها:

۱-قابلیت انتخاب یا دسترسی موردی:

این خطا به منظور کم کردن دقت گیرنده های شخصی توسط آمریکا اعمال می شده بعد از جنگ خلیج فارس خطای قابلیت انتخاب خاموش شد که این خطا از طریق اختلال در ساعت ماهواره ای اثر می نمود . زمان ارسال و دریافت امواج مبنای محاسبه موقعیت در GPSها می باشد از این رو اختلال در ساعت ماهواره ها اشتباه در مکان یابی را در بر خواهد داشت در صورت روشن بودن SA(Selective Avilibity) گیرنده های دستی میزان خطا را تشخیص نمی دهد.پس از غیر فعال شدن SAدقت تعیین مطلق با گیرنده های تک فرکانسی به ۵ تا ۱۵مترخواهد رسید.

۲- خطای جدول نجومی (Orbital Parametr Error):

این خطا به خطای مداری ماهواره نیز معروف است . هر ماهواره اطلاعات مربوط به موقعیت خود را منتشر می کند این اطلاعات در جدولی تحت عنوانElemance Dataتوسط گیرنده دریافت می شوند ودر هر زمان به روز می شود در صورتی که این اطلاعات دستخوش اشکالاتی شود GPSدر نمایش مختصات دچار اختلال می گردد.

۳-خطای انتشار و چند مسیری:

امواج ماهواره امکان عبور از اجسام سخت را ندارد. در صورت برخورد با چنین موانعی منحرف خواهد شد.دریافت امواج زیر تاج پوشش انبوه درختان یا در پس ساختمانهای بلند و موانعی مانند کوهها با مشکل روبرو است.

۴- خطای ناشی از آرایش ماهواره ها در فضا:

واقع شدن ماهواره ها در زاویه کمتر از ۱۵درجه با گیرنده ها یا قرارگرفتن همه ماهواره ها دردسترس در یک سمت سبب اشتباه در موقعیت یابی می گردد. در گذشته به دلیل عدم پوشش کامل ماهواره ها در برخی ساعات شبانه روز امکان برداشت درست وجود نداشت از همین رو با استفاده از نرم افزار هایی نظیر GPS SURVAYوSKIزمان برداشت در هر نقطه به دست می آمد.

۵-خطای یونیسفر:

زمانی که یک سیگنال رادیویی از بین الکترونهای آزاد یونیسفر عبور می کند تاخیر اندکی به وجود می آورد.سیگنال های فرکانس های مختلف به طور متفاوت از هم تاخیر            می یابند.گیرنده های دو فرکانسی نظامی با دریافت دو موج مختلف(L1وL2) و محاسبه اختلاف ورودی L1وL2 مدت زمان تاخیر را محاسبه و میزان خطا را اصلاح می کند.

غلبه بر خطاهای GPS:

با خاموش کردن SA می توان خطای قابلیت انتخاب را برطرف کرد.گیرنده های نظامی با دریافت دو طول موج بر خطای یونیسفر غلبه می کند.جهت دستیابی به دقت بالا با استفاده از GPSهای تک فرکانسه امکان برداشت توسط دوGPSوروش اجرای تفاضلی میسر خواهد شد.اجرای صحیح تبادل اطلاعات تفاضلی که به آنDGPSمی گویند با دو روش برداشت همزمان و پردازش نهایی امکان پذیر است.

روش اول: یک گیرنده در نقطه معلوم قراردارد و پیام های ارسالی از ماهواره را           می گیرد،تصحیح می کند و برای گیرنده دوم که نقاط مختلف را اندازه می گیرد می فرستد،گیرنده دوم به کمک این اطلاعات مختصات خود را اصلاح می کند این کار به گیرنده های نسبتاً گران که مجهز به فرستنده باشد نیاز دارد.

روش دوم:در این روش اطلاعات توسط گیرنده ثابت گرفته می شود و گیرنده دوم نقاط مورد نظر را برداشت می کند سپس داده ها توسط نرم افزار تصحیح می شود.

یک سیسم ماهواره ای با عنوان Waas در آمریکا و برخی از کشورها قابل دریافت است این سیستم میزان خطا را برای گیرنده های دستی ارسال می نمایدو در برخی از کشور ها این سیستم به صورت ایستگاههای منطقه ای دائمی مورد استفاده قرارمی گیرد.

 

 

 

 

درباره سید امین خسروی

من سید امین خسروی دانش آموخته مهندسی آبخیزداری از دانشگاه ارومیه هستم و این تارنما رو جهت فراهم آوردن مرجعی برای دانشجویان رشته های منابع طبیعی و محیط زیست و کشاورزی با تاکید بر رشته های مرتع و آبخیزداری و جنگلداری برپاکردم. خوشحال میشم با ارائه نظراتتون و لینک ادرس ما در وبلاگ وسایتتون و ارسال پاورپوینت و تحقیقات کلاسیتون به ایمیل ما ،مارو در هر چه بهتر شدن سایت یاری کنید. ادرس ایمیل سایت: aminkhosravi1471@gmail.com

پاسخ بدهید

ایمیلتان منتشر نمیشودفیلدهای الزامی علامت دار شده اند *

*

کد امنیتی مقابل را وارد نمایید * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.

رفتن به بالا