سامانه موقعیتیاب جهانی
از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد.
سامانه موقعیتیاب جهانی یا جیپیاس (به انگلیسی: Global Positioning Systems) سیستم کامل و عملیاتی موقعیتیاب ماهوارهای است. در این سیستم شبکهای با حداقل ۲۴ ماهواره دادههایی شامل مکان خود و زمان را به زمین میفرستند. گیرندههای زمینی جیپیاس با دریافت این دادهها موقعیت گیرنده را بر روی زمین محاسبه و ارائه میکنند. ماهوارههای این سیستم به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار زمین قرار داده شدهاند. جیپیاس در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد. اولین ماهواره این سامانه در سال ۱۹۸۷ به فضا ارسال شد.
با توجه به نزول شدید بهای گیرندههای این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.
فهرست مندرجات |
[ویرایش] مشخصات کلی
- تکمیل کانال ۲۴ (NAVSTAR) عددی ماهوارهای: ۱۹۹۴
- تکمیل کانال ۲۹ عددی ماهواره:
- عرض هر ماهواره: ۱۸/۵ متر
- طول باتریهای خورشیدی: ۵/۵ متر
[ویرایش] کنترل زمینی
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 توسط کوازارها)و روش SLR (فاصله سنجی ماهوارهای با امواج لیزر) بدست آمدهاست. این ایستگاهها وظیفه تعقیب پلی نومیال (Polynomials) ریاضی بطریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری (افمریزها)و موقعیت ماهوارهها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریباً در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه مینماید.
تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم GPS، قسمت USER یا کاربران سیستم است که خود شامل دو بخش است:
- آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهوارهها
- گیرنده(پردازش کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)
نرم افزار و میکروپروسسور داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهوارههای مرتبط با گیرنده را تعیین میکند سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعیت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین میشود.
نکته مهمی که میبایست مورد توجه قرار گیرد این است که ارتفاعی که GPS به ما میدهد با ارتفاع موجود در نقشهها و اطلسها فرق میکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشهها ارتفاع اورتومتریک است که از سطح دریاهای آزاد محاسبه میگردد. مقدار این اختلاف در بیش ترین حالت در حدود ۱۰۰ متر است.
[ویرایش] کاربردهای جی پی اس
- نقشه برداری
- پروژههای عمرانی
- کوهنوردی
- کایت سواری
- سفر در مناطق ناشناخته
- کشتی رانی
- قایقرانی
- عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمین لرزه
- کنترل ترافیک
[ویرایش] نحوه کارکرد
ماهوارههای این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز ۲ بار بدور زمین میگردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره میکنند. گیرندههای G.P.S این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه میکنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه میکند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین میگردد. سپس این عمل را با دادههای دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار میکند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین میکند.
گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل ۳ ماهواره برای محاسبه ۲ بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهوارهها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطاعات مفید دیگر، مینماید.[1]
[ویرایش] ماهوارهها
۲۴ عدد ماهواره G.P.S در مدارهایی بفاصله ۱۲۰۰۰ مایل از سطح دریا گردش میکنند. هر ماهواره دقیقا طی ۱۲ ساعت یک دور کامل بدور زمین میگردد. این ماهوارهها انرژی خود را از خورشید تامین میکنند. همچنین باتریهایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت میکنند بهمراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهوارهها را در مسیر صحیح نگاه میدارد. به این ماهوارهها NAVSTAR نیز گفته میشود.آنها با یک سرعت ثابت در حرکتند و در هر ۲۴ ساعت دوبار دور زمین را با سرعتی معادل ۷۰۰۰ مایل در ساعت میگردند.
خدمات این مجموعه در هر نقطه از کره زمین در تمام شبانهروز در دسترس است و استفاده از آن رایگان است.
[ویرایش] تعداد ماهواره ها
| نام | مدت پرتاب | تعداد ماهوارههای پرتاب شده شامل شکست خوردهها | درحال کار |
|---|---|---|---|
| Block I | ۱۹۷۸-۱۹۸۵ | ۱۱ | ۰ |
| Block II | ۱۹۸۵-۱۹۹۰ | ۹ | ۰ |
| Block IIA | ۱۹۹۰-۱۹۹۷ | ۱۹ | ۱۵+۱۱ |
| Block IIR | ۱۹۹۷-۲۰۰۴ | ۱۲ | ۱۲ |
| Block IIR-M | ۲۰۰۵- | ۳ | ۳ |
| مجموع | ۵۴ (بعلاوهٔ یک پرتاب نشده) | ۳۰+۱ | |
| ۱یک ماهوارهٔ آزمایشی | |||
[ویرایش] سیستمهای دیگر
- سیستم گلوناس که دولت شوروی ساخته و اکنون بهدست کشور روسیه اداره میشود.این سیستم هم اکنون ۴۵٪ قابلیت مانور دارد و قرار است تا سال ۲۰۰۸ به همراه کشور هند به طور کامل به بهره برداری برسد.
- سیستم گالیله گسترش داده شده توسط اتحادیه اروپا و قرار است به همراه کشورهای اسراییل، هند، عربستان سعودی، کره جنوبی، اکراین، چین و مراکش تا سال ۲۰۱۰ به صورت موثر به کار گرفته شود.
- سیستم بیدو (Beidou) که به صورت مستقل چین در حال گسترش میباشد
- سیستم QZSS درژاپن برای پوشش بهتر جزایر ژاپنی
- سیستم ماهوارهای موقعیت یابی ملی هند (IRNSS)
