در مورد GPS بیشتر بدانیم
نحوه مدیریت سیستم GPS:
سیستم جهانی GPS توسط وزارت دفاع امریکا کنترل و هدایت می شود.
پایه و اساس علمی و هندسی در تعیین موقعیت با GPS
یکی از روش های تعیین موقعیت در مهندسی نقشه برداری ، روش ترفیع است . چنانچه تعیین مختصات یک نقطه دلخواه مدنظر باشد ، روی همان نقطه مستقر شده و با چند نقطه که دارای مختصات معلومی باشد ، ارتباط برقرار می شود. در این صورت قادر خواهیم بود با انجام محاسبات هندسی و اندازه گیری فاصله بین این نقطه با سایر نقاط معلوم، موقعیت نقطه دلخواه را تعیین کنیم. تعیین موقعیت با GPS نیز بر این اساس صورت گرفته و به آن ترفیع فضایی می گویند بدین صورت که گیرنده GPS روی نقطه دلخواه مستقر شده و فاصله آن نسبت به تعدادی ماهواره که در حال گردش به دور زمین هستند تعیین خواهد شد بدین ترتیب مختصات نقطه تعیین می گردد.
اندازه گیری فاصله بین گیرنده و ماهواره چگونه انجام می شود؟
دستگاه گیرنده GPS ، یک موج با سرعت ثابت به سمت ماهواره ارسال نموده و زمان رفت و برگشت این موج را اندازه گیری می نماید. با توجه به اینکه سرعت موج مشخص است ، فاصله محاسبه خواهد شد. به این روش اندازه گیری شبه فاصله گفته می شود.
■ سیستم GPS اولین بار در سال 1978 و برای تامین اهداف نظامی مورد استفاده قرار گرفت ، بجز این سیستم روش های دیگری نیز توسط برخی کشورها مورد استفاده قرار گرفته اند.
سیستم دیگری بنام Glonass توسط کشور روسیه مورد استفاده قرار می گیرد که دارای کارکردهای متنوع GPS نیست.
اتحادیه اروپا نیز در حال حاضر در حال ساخت یک سیستم تعیین موقعیت جهانی بنام گالیله می باشد.
گیرنده های GPS ، Glonass با هم متفاوت اند ولی در کشور ایران ، نوع خاصی از گیرنده ها وجود دارند که هم با GPS و هم با Glonass کار می کنند.
زمان انتظار متداول برای تعیین موقعیت با GPS:
در روش تعیین موقعیت مطلق بین 5 تا 15 دقیقه زمان انتظار برای برقراری ارتباط بین گیرنده های GPS با ماهواره و تعیین موقعیت ، باید در نظر گرفته شود.
ولی در کارهای دقیق نقشه برداری (تعیین موقعیت نسبی) زمان انتظار نیز افزایش خواهد یافت.
■ به منظور تعیین موقعیت هر نقطه توسط سیستم GPS ، باید یک سیستم مختصات تعریف شده و مختصات هر نقطه نسبت به این سیستم تعیین گردد: اجزای این سیستم مختصات عبارتند از:
مبدا مختصات: مرکز زمین
محور x ها: فصل مشترک صفحه نصف النهار گرینویچ با صفحه استوانی
محور z ها: از قطب زمین می گذرد
محور yها : به نحوی انتخاب می شود که سیستم مختصات دست راستی باشد.
■ قابل توجه است که اطلاعات خروجی GPS بر مبنای طول، عرض و ارتفاع جغرافیایی نقطه خواهد بود بدین ترتیب که :
مشخصه X شامل طول جغرافیایی یعنی زاویه بین نصف النهار گذرنده از آن نقطه با نصف النهار مبدا یا گرینویچ
مشخصه Y زوایه بین مدار عبور کننده از نقطه با استوا یعنی عرض جغرافیایی
مشخصه Z ارتفاع نقطه مد نظر ما تا سطح بیضوی مبنای جغرافیایی بنام WGS84 خواهد بود.
مزایای GPS نسبت به سایر روش های تعیین موقعیت :
1-سیستم GPS در طول مدت شبانه روز قابل استفاده است ولی روش های دیگر مانند نقشه برداری باید فقط در طی روزهای آفتابی انجام شود.
2-بدی شرایط آب و هوایی هیچ خللی به کار تعیین موقعیت با GPS وارد نمی کند در صورتیکه در سایر روش ها، باید شرایط آب و هوایی مطلوب باشد.
تعیین موقعیت GPS به کمک چند ماهواره صورت می گیرد؟
در حال حاضر 24 ماهواره به دور زمین در حال گردش هستند . تعیین موقعیت به کمک این ماهواره ها صورت می گیرد: برنامه ریزی هایی هم برای افزایش تعداد این ماهواره ها تا حد 32 ماهواره در حال انجام است .
هر ماهواره در طی یک روز ، دو بار به دور زمین گردش می کند . بدین ترتیب می توان گفت که هر ماهواره ، بطور متوسط 5 ساعت در افق هر کشور حضور خواهد داشت
مشخصات ماهواره های GPS عبارتند از:
وزن هر ماهواره : 907 کیلوگرم
عرض هر ماهواره: 18/5 متر .
سرعت گردش هر ماهواره به دور زمین 7500 کیلومتر بر ساعت می باشد.
هم چنین این ماهواره ها در ارتفاع 12800 کیلومتری نسبت به سطح زمین در حال پرواز می باشند.
■ برای این که بتوان موقعیت یک نقطه را بوسیله GPS تعیین نمود، باید با چند ماهواره ارتباط برقرار شود؟
در صورتیکه بخواهیم مختصات مسطحاتی (x,y) یک نقطه شامل طول و عرض جغرافیایی را تعیین کنیم باید با سه ماهواره و چنانچه بخواهیم علاوه بر موقعیت مسطحاتی، ارتفاع نقطه نیز تعیین شود باید با چهار ماهواره ارتباط برقرار شود.
درصورتی که با تعداد بیشتری ماهواره ارتباط برقرار شود، این امر باعث افزایش دقت در تعیین موقعیت شده و زمان انتظار لازم برای تعیین موقعیت کاهش خواهد یافت .
نیروی مورد نیاز برای گردش ماهواره های GPS از چه طریق تامین می شود؟
■ ماهواره های GPS به کمک نیروی خورشیدی تغذیه می شود برای تامین انرژی مورد نیاز آنها باتری های اتوماتیک قابل شارژ در آنها نصب شده که در زمان بارندگی یا خورشید گرفتگی قابل استفاده است .
چگونه ماهواره GPS در مسیر پرواز صحیح خود حرکت می کند؟
روی هر ماهواره GPS یک منبع تشدید کننده (yocket booster) نصب شده که بطور دائمی حرکت ماهواره در مسیر تعیین شده را کنترل می کند.
زمان ماموریت هر ماهواره GPS:
هر ماهواره GPS برای ده سال در مدار قرار می گیرد پس از اتمام این مدت نیز به زمین باز گشته و ماهواره دیگری جایگزین آن خواهد شد.
مهم ترین کاربردهای GPS کدامند؟
1-ایجاد شبکه های دقیق نقشه برداری نقاط مبنا
2-کنترل تغییرات بوجود آمده در سازه های بزرگ مثل پل، سد ، تونل با دقت بسیار بالا
3-انجام نقشه برداری مقدماتی از یک پروژه
4-تهیه پروفیل یا مقاطع طولی و عرضی از پروژه های راه سازی
5-شناسایی مسیر با GPS های دستی
6-تعیین موقعیت و سرعت وسایل متحرک
7-هدایت و ناوبری کشتی و هواپیما
8-کاربرد در سیستم اطلاعات جغرافیایی (G.I.S)
9-بررسی و اندازه گیری حرکت پوسته زمین
هزینه استفاده از سیستم جهانی GPS چقدر است؟
استفاده از سیستم تعیین موقعیت GPS برای کلیه کاربران رایگان است.
خصوصیات گیرنده های GPS:
گیرنده ها انواع مختلفی دارند که عبارتند از : دستی، هوائی، دریایی، دقیق و ردیابی.
در مصارف عادی و متداول تعیین موقعیت از گیرنده های دستی استفاده می شود خصوصیات قابل توجه این دسته گیرنده ها عبارتند از:
1-ابعاد کوچک: گیرنده های دستی به اندازه گوشی موبایل هستند، دارا بودن صفحه بزرگ رنگی توانایی اجرایی آن ها را افزایش خواهد داد.
2-دقت تا 3 متر
3-دارای 12 کانال برای دریافت اطلاعات از ماهواره هستند.
4-باتری مصرفی آن قلمی و تا 36 ساعت شارژ را حفظ می کند.
5-هر دستگاه دستی قابلیت ثبت و نگهداری موقعیت 10000 نقطه را داراست.
6-قابلیت اتصال به رایانه
7-دارابودن انواع بازی (Game) برای استفاده در زمانی که دستگاه در حال برقراری ارتباط با ماهواره است.
8-دارا بودن قطب نمای الکترونیکی
9-قابلیت محاسبه مساحت منطقه ای که برداشت نقاط آن صورت گرفته است.
10- دارابودن صفحه ناوبری هدایت
11-قابلیت هدایت خیابان به خیابان در طول مسیر