پرش به

به انجمن علوم زمین و نقشه ژئومپیا خوش آمدید
میهمانان گرامی عضویت در انجمن تا اطلاع ثانوی باز می باشد. برای استفاده از تمامی امکانات انجمن باید عضو شوید. در صورتی که عضو هستید با اکانت خود وارد شوید. در صورتی که عضو نیستید ، هم اکنون برای عضویت اقدام کنید.
تصویر

شناخت و کاربردهای GPS

- - - - -

  • لطفا وارد حساب کاربری خود شوید تا بتوانید پاسخ دهید
بدون پاسخ

#1
padospan

padospan

    عضو غير فعال

  • عضو انجمن
  • 7 ارسال
سيستم مکان يابى جهانى ( Global Positioning System ) يک سيستم هدايت ( ناوبرى ) ماهواره اى اســت شـامل شبکه اى از 24 ماهواره درگردش که درفاصله 11 هزارمايلى ودر شش مدارمختلف قراردارند . ماهوارها درحال حرکت مى باشند . ودرعرض 24 ساعت دوبارکامل بـــرگرد زميــن مى گردنــــــد . ( باسرعتى درحدود 108 مايل درثانيه )
ماهوارهاى GPS به نام NAVSTAR شناخته مى شوند .
لازمه هرگونه آشنايى با GPS فراگيرى ماهيت اصلى اين ماهوارها مى باشد .
اولين ماهواره GPS درفوريه 1978 پرتاب شد . وزن هرماهواره تقريباً / 2000 پاوند وداراى صفات آفتابى به پهناى 17¬f مى باشد . وقدرت فرستنده آن 50 وات ويا کمتر مى باشد. هر ماهواره 2 سيگنال ارسال مى کند: L1 و L2 . GPS هاى غير نظامى از فرکانس 42MHZ.1575 :L1 اسـتــفــاده مى کننند . هر ماهواره حدوداً 10 سال فعال مى ماند وجايگزينى ماهوارها بموقع انجام وماهواره هاى جايگزين به فضا پرتاب مى گردند . برنامه شبکه GPS هم اکنون تا سال 2006 تنظيم وجايگزينى هاى لازمه ترتيب داده شده اند . مسير گردش ماهوارها آنها را بين عرض جغرافيايى 60 درجه شمالى و60 درجه جنوبى قرارمى دهد . اين امر به معنى آن است که درهرنقطه از زمين ودرهرزمان مى توان سيگنال هاى ماهواره أى را دريافت نمود. وهرچه به قطبهاى شمال – جنوب نزديک شويم نيز همچنان ماهوارهاى GPS را خواهيم ديد . هرچند دقيقاً در بالاى سرما نخواهند بود واين در دقت وصحت عمل آنها در اين نقاط تاثيرمى گذارد .
يکى از بزرگترين مزاياى رهيابى بوسيله GPS نسبت به روشهاى ديگر زمينى آن است که اين سيستم درهر شرايط جوى و بدون توجه به نوع کاربرد گيرنده GPS بخوبى کارمى کند .

اطلاعاتى که يک ماهواره GPS ارسال مى کند چيست ؟

سيگنـال GPS شـــــامــل : يـــک کد شبه تصادفى Pseudo Random Code ، داده اى بنام ephemeris ويک داده تقويــــمى بنام almanac مى باشد.
کد شبه تصادفى مشخص کننده ماهواره ارسال کننده اطلاعات ( کد شتاسايى ماهواره ) مى باشد.
هرماهواره باکدى مخصوص شناسايى مى شود : RPN
( Random Code Pseudo ) اين عددى است بين 1و 32 . اين عدد درگيرنده هر GPS نمايش داده ميشود .دليل اينکه تعداد اين شناسه ها بيش از 24 مى باشد امکان تسهيل درنگهدارى شبکه GPS باشد . زيرا ممکن است يک ماهواره پرتاب شود و شروع بکار نمايد قبل از اينکه ماهواره قبلى از رده خارج شده باشد . به اين دليل ازيک عدد ديگر بين 1و 32 براى شناسايى اين ماهواره جديد استفاده مى شود .
داده Ephemris دائماً بوسيله ماهوارها ارسال ميگردد وحاوى اطلاعاتى درمورد : وضعيت خود ماهواره ( سالم يا ناسالم ) و تاريخ وزمان فعلى مى باشد . گيرنده GPS بدون وجود اين بخش از پيام درمورد زمان وتاريخ فعلى درکى ندارد . اين بخش پيام نکته اساسى براى تعين مکان مى باشد.
Almanac داده أى را انتقال مى دهد که نشان دهنده اطلاعات مدارى براى هرماهواره وتمام ماهوارهاى ديگر سيستم مى باشد .
حال ميتوان شيوه کار GPS را بهتر بررسى کرد . هرماهواره پيامى را ارسال مى کند که بــطور ســــــاده مى گويد :
من ماهواره شماره X هستم ، موقعيت فعلى من Y است ، و اين پيام در زمان Z ارسال شده است .ً
هر چند که اين شکل ساده شده پيام ارسالى است ولى مى تواند کل طرز کار سيستم را بيان نمايد . گيرنده GPS پيام را مى خواند و داده هاى almanac و ephemeris را جهت استفاده بعدى ذخيــره مى نمايد . اين اطـلاعـات مى توانند براى تصحيح و يا تنظيم ساعت درونى GPS نيز به کار روند .
حال براى تعيين موقعيت ، گيرنده GPS زمانهاى دريافت شده را با زمان خود مقايسه مى کند . تفاوت اين دو مشخص کننده فاصله گيرنده GPS از ماهواره مزبور مى باشد . اين عملى است که دقيقاً يک گيرنده GPS انجام مى دهد . با استفاده از حداقل سه ماهواره يا بيشتر ، GPS مى تواند طول و عرض جغرافيايى مکان خود را تعيين نمايد . ( که آن را تعيين دو بعدى مى نامند . ) و با تبادل با چهار ( و يا بيشتر ) ماهواره يک GPS مى تواند موقعيت سه بعدى مکان خود را تعيين نمايد که شامل طول و عرض جغرافيايى و ارتفاع مى باشد . با انجام پشت سر هم اين محاسبات ، GPS مى تواند سرعت و جهت حرکت خود را نيز به دقت مشخص نمايد .
يکى از عواملى که بر روى دقت عمل يک GPS اثــر مى گذارد . شکل قرار گرفتن ماهواره ها نسبت به يکديگر مى باشد . (از نقطه نظر GPS )
اگر يک GPS با چهار ماهواره تبادل نمايد و هر چهار ماهواره در شمال و شرق GPS باشند طرح و هندسه اين ماهوارها براى اين GPS بسيار ضعيف ميباشد و شايد GPS قادر نباشد مکان يابى نمايد. زيرا تمام اندازه گيريهاى فاصله در يک جهت عمومى قرار دارند. مثلث سازى ضعيف است وناحيه مشترک بدست آمده ازاشتراک اين مسافت سنجى ها وسيع مى باشد ( مکانى که GPS براى مکان خود تصورمى کند بسيار وسيع مى باشد ودر نتيجه تعيين دقيق محل آن ممکن نيست ) دراين موقعيتها حتى اگر GPS مکان يابى را انجام دهد وموقعيتى راگزارش نمايد دقت آن نمى تواند زياد خوب باشـــــــد ( کمتر از500-300 فيت ). اگر همين چهارماهواره درچهارجهت ( شمال ، جنوب ، شرق ، غرب ) وبا زواياى
90 درجه قرارداشته باشند . طرح اين چهار ماهواره براى GPS مزبور بهترين حالت مى باشد چراکه جهات مسافت سنجى چهار جهت متفاوت و نقطه اشتراک اين مسافت سنجى ها بسيار کوچک مى باشد . وهرچه اين نقطه اشتراک کوچکتر باشد به معنى آن است که بيشتر به نقطه واقعى حضورخود نزديک شده ايم . دراين موقعيت دقت عمل کمتر از100فيت مى باشد .
طرح وهندسه قرارگرفتن ماهواره ها هنگاميکه GPS نزديکى ساختمانهاى بلند، قلل کوهها ، دره هاى عميق ويا در وسايل نقليه قرارگرفته باشد به مساله مهمترى تبديـل مى گردد .اگر مانعى در رسيدن سيگنالهاى بعضى از ماهواره ها وجود داشته باشد GPS مى تواند از بقيه ماهواره ها بـــراى مکان يابى خود استفاده نمايد. هرچه اين موانع بيشتر و شديدتر شوند مکان يابى نيز مشکل تر مى گردد .
يک گيرنده GPS نه تنها ماهواره هاى قابل استفاده را تشخيص مى دهد بلکه مکان آنها را درآسمان نيز تعين مى کند . ( ارتفاع و زاويه )
منبع ديگرايجاد خطا ً چند مسيرى ً مى باشد . ً چند مسيرى ً نتيجه انعکاس سيگنال راديويى به وسيله يک شى مى باشد . اين پديده باعث ايجاد تصاوير سايه دار در تلويزيونها مى گردد هر چند در آنتنهاى جديد اين شکل به وجود نمى آيد ، اين پديده در آنتنهاى رو تلويزيونى قديمى به وجود مى آمد.
بروز اين اختلال براى GPS ها به اين شکل است که امواج بعد از انعکاس به وسيله اشياء ( مانند ساختمانها يا زمين ) به آنتن GPS برسند . در اين صورت سيگنال مسير بيشترى را تا رسيدن به آنتن GPS طى مى کند و اين باعث مى شود که GPS فاصله ماهواره را بيشتر از آنچه هست محاسبه نمايد .
که باعث ايجاد خطا در مکان يابى نهايى مى گردد. در صورت بروز اين اختلال تقريباً 15 فيت بر خطاى نهايى افزوده مى شود .
منبع ديگرى نيز براى ايجاد خطا ممکن است وجود داشته باشند . افزايش تاخير ( delay ) به دليل اثرات جوى نيز مى تواند برروى دقت کار اثر بگذارد . همچنين خطاهاى ساعت داخلى GpS . در هر دو اين موارد گيرنده GPS طورى طراحى شده است که اين اثرات را جبران نمايد . ولى خطاهاى کوچکى بر اساس همين اثرات همچنان بروز خواهند کرد .
در عمل ، دقت کار يک GPS غير نظامى معمولى ، با توجه به تعداد ماهواره هاى تبادلى و طرح قرار گرفتن آنها بين 60 تا 225 فيت مى باشد. GPS هاى پيچيده تر و گرانتر مى توانند با دقتهايى در حد سانتيمتر کارکنند . ولى دقت يک GPS معمولى نيزمى تواند به کـــمک پـــردازشى بـــه نـــام DGPS ( Differential GPS ) به حدود 14 فيت يا کمتر برسد .
سرويسهاى DGPS با هزينه کمى قابل اشتراک مى باشند . سيگنال تصحيحات DGPS توسط سازمان Army Corps Of Engineers و از ايستگاههاى مخصوص ارسال مى گردد . اين ايستگاهها در فرکانس KHZ .325- 283.5 کار مى کنند تنها هزينه استفاده از اين سرويس خريدن يک دامنه از اين سيگنالها مى باشد . با اين کار يک گيرنده ديگر به GPS ما متصل مى شود ( از طريق يک کابل سه رشته اى ) و عمل تصحيح را طبق يک روش استاندارد به نام ( RTCM SC-104 ) انجام مى دهد . اشتراک سرويسهاى DGPS از طريق امواج راديويى FM نيز ممکن مى باشد .

چه کسانى از GPS استفاده مى کنند ؟
GPS ها داراى کاربردهاى متنوعى در زمين ، دريا و هوا مى باشند ، اساساً GPS هر جايى قابل استفاده است مگر در نقاطى که امکان وصول امواج ماهواره درآنها نباشد مانند داخل ساختمانها ، غارها ونقاط زيرزمينى ديگر و يا زير دريا ، کاربردهاى هوايى GPS در رهيابى براى هوانوردى تجارى ميباشد .
در دريا نيز ماهيگيران ، قايقهاى تجارى ، ودريا نوردان حرفه أى از GPS براى رهيابى استفاده ميکنند .
استفاده هاى زمينى GPS بسيار گسترده تر مى باشد . مراکز علمى از GPS براى استفاده از قابليت و دقت زمان سنجى اش واطلاعات مکانى اش استفاده مى کنند . نقشه برداران از GPS براى توسعه منطقه کارى خود بــــهره مى گيرند . سايتهاى گرانقيمت نقشه بردارى دقتهايى تا يک متر را فراهم مى آورند . GPS ها علاوه بر صرفه جويى دقتهاى بهترى را براى اين سايتها به ارمغان مى آورند . استفاده هاى تفريحى از GPS نيز به تعداد تمام ورزشهاى تفريحى متنوع است . به عـنوان مثال براى شکارچيان ، برف نوردان ، کوهنوردان وسياحان و…
در نهايت بايد گفت هرکسى که مى خواهد بداند که درکجا قراردارد ، راهش به چه سمتى است ، ويا با چه سرعتى درحرکت است مى تواند از يک GPS استفاده کند . در خودروها نيز وجود GPS به امرى عادى بدل خواهد شد.سيستم هايى درحال تهيه است تا درکنار هر جاده اى با فشار دادن يک کليد موقعيت به يک مرکز اورژانس انتقال يابد . ( بوسيله انتقال موقعيت فعلى به يک مرکز توزيع )
سيستم هاى پيچيده ديگرى موقعيت هر خودرو را دريک خيابان ترسيم مى کنند اين سيستمها به راننده بهترين مسير براى رسيدن به يک هدف خاص را پيشنهاد مى کنند .
  • 0




0 کاربر در حال خواندن این موضوع است

0 کاربر، 0 مهمان و 0 عضو مخفی