توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

[Sharifi]

توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد) :wow: :applause:
من اصلا در این مورد هیچ نوع اطلاعاتی ندارم اگه کسی میتونه لطفا کمک کنه :cry2: :angry: :question:

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

تو سایت توضیحات مقدماتی مناسبی وجود داره سرچ کنید حتما به نتیجه میرسید.

[fargol_m1454]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

سلام
من یک مقاله کامل در مورد gps دارم اگه دوست دارید ایمیلتون رو بدید تا براتون بفرستم :rolleyes:

[anahita_hita]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

دستگاه GPS (موقعیت یاب جهانی)

سیستم محل یابی جهانی (Global Positioning Systems)، یک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 27 ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.
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 آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.

GPS چگونه کار می کند؟
ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز 2 بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد. حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین می کند.
گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره برای محاسبه 2 بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها 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، می نماید.
ماهواره های GPS
27 عدد ماهواره GPS در مدارهایی بفاصله 24000 هزار مایل از سطح دریا گردش می کنند. هر ماهواره دقیقا طی 12 ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد. سرعت هریک 7000 مایل بر ساعت است. این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند. همچنین باتری هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند بهمراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره ها NAVSTAR نیز گفته می شود.
در اینجا به برخی مشخصه های جالب این سیستم اشاره می کنیم:

اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.
در سال 1994 شبکه 24 عددی NAVSTAR تکمیل گردید.
عمر هر ماهواره حدود 10 سال است که پس ازآن جایگزین می گردد.
هر ماهواره حدود 2000 پاوند وزن دارد و طول باتری های خورشیدی آن 5.5 متر است.
انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است.

گیرنده GPS

امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود.
هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، می توان از GPS مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند. از سیستم محلیابی جهانی می توان در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمین لرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محل یابی باشد، بهره برد.

هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.
طریقه محاسبه فاصله ها توسط گیرنده GPS :
در هر لحظه حداقل چهار عدد از این ماهواره ها در آسمان قابل رویت است. بر همین اساس یک دستگاه GPS Receiver با دریافت امواج رادیویی متصاعد شده از ماهواره های مذکور و با ادغام اطلاعات و محاسبات عملیات ریاضی، قادر به شناسایی محل مورد نظر هستند. این محاسبات ریاضی در این سیستم ، Trilateration نام دارد و در فضای سه بعدی بصورت مجازی انجام می گیرد. سیستم زمان در محاسبات : همانطور که اشاره شد، هر کدام از ماهواره های GPS بلا استفاده از امواج رادیویی مسافتها را مشخص می کنند، ولی امواج به تنهایی قادر به شناسایی فاصله ها نیستند، از اینرو برای محاسبه مسافت،از ساعت های بسیار دقیق اتمی در ماهواره ها و همچنین گیرنده های GPS استفاده می شود. در این حالت زمان ارسال هر سیگنال توسط ساعت اتمی موجود در ماهواره، به گیرنده GPS ارسال می شود، وگیرنده GPS نیز با ساعت داخلی خود تفاضل زمانی را بدست آورده و فاصله دقیق را کسب می کند. همانطور که متوجه شدید، در این فناوری زمان بسیار مهم است و بصورت نانو ثانیه محاسبه می گردد.
البته ناگفته نماند یکی از مشکلاتی که در سیستم زمان وجود دارد، گرانقیمت بودن ساعت اتمی می باشد. بعبارت دیگر قیمت این ساعت ها حدود 50 تا 100 هزار دلار است که فقط در ماهواره های GPS قرار می گیرد، ولی در گیرنده های GPS به روی زمین، از ساعت های معمولی دیجیتالی استفاده می کنند. به همین دلیل امکان اختلال در سیستم زمانی متصور است و از این رو در گیرنده های GPS از ساعت هایی که دائما Reset می شود و در واقع نقش کرنومتررا بازی می کنند، استفاده می شود.
محدودیت های GPS:
مشکلی مهمتر از قیمت زیاد ساعت های اتمی در سیستم GPS نیز وجود دارد. همانطور که می دانید سیگنالهای رادیویی از خارج از جو زمین، توسط ماهواره ها به زمین ارسال می شود. این امواج می بایست از اتمسفر زمین عبور کنند و اتمسفر سرعت انتقال سیگنالها را کم می کند. بنابراین امواج با تاخیر چند صدم ثانیه ای به گیرنده های GPS می رسند، اما گیرنده های GPS از وجود اتمسفر زمین خبر نداشته و محل ماهواره ارسال کننده امواج را دورتر از موقعیت حقیقی شناسایی می کنند.
بنابراین مشاهده می کنید که با وجود ساعت های اتمی و محاسبات در حد نانو ثانیه، اتمسفر زمین باعث تاخیر در ارسال امواج رادیویی شده و اختلالی در سیستم GPS ایجاد می کند و در این حالت ضریب خطای Trilateration بالا خواهد رفت. برای رفع این مشکل، از ایستگاه های (DGPS (Differential GPS که بر روی زمین و در مکانهای مشخصی قرار دارند استفاده می شود. این ایستگاه ها فاصله دقیق بین ماهواره ها تا همان ایستگاه را می دانند و در صورت بروز خطای حاصل از اتمسفر زمین، این خطا را توسط سیگنالهای رادیویی به دستگاه های گیرنده های GPS انتقال می دهند تا آنها نیزازاین درصد خطا باخبر باشند. اما 2 نکته مهم در این رابطه وجود دارد. اولین نکته این است که دستگاه های گیرنده GPS باید مجهز به سیستم DGPS باشند و نکته دوم این است که ایستگاه های DGPS، امواج رادیویی را درهمان منطقه و در اختیار گیرنده های GPS همان منطقه قرار می دهند. زیرا ضخامت اتمسفر زمین در نقاط مختلف متفاوت می باشد و از این رو در هر ناحیه ، ایستگاه DGPS خاص همان ناحیه می تواند قرار بگیرد. همچنین لازم به ذکر است که ایستگاه های DGPS قابل حمل بوده و در هر ناحیه ای می توانند مستقر شوند. از دیگر مشکلات گیرنده های GPS این است که در ساختمان ها نمی توان از آنها استفاده کرد، زیرا امواج رادیویی متصاعد شده از ماهواره ها بدرستی از ساختمانها عبور نمی کنند و حتما می بایست در محیط بدون پوشش، از گیرنده های GPS استفاده شود.
این دستگاه قابلیت های زیادی دارد که در زیر به چند تا از آن ها اشاره می شود.
طول و عرض جغرافیایی محلی که در آن قرار می گیرد را می دهد . در فضای باز ماهواره ها را جایابی می کند و نشان می دهد . زمان طلوع و غروب خورشید و ماه را نیز نشان می دهد.
دیگر قابلیت این وسیله مسیر یابی می باشد به این صورت که می توانیم طول و عرض جغرافیایی یک مکان مورد نظر را در آن وارد کنیم ، از محلی که در آن قرار داریم روی صفحه ی قطب نمایش یک فلش رسم می کند و جهت حرکت را به ما نشان می دهد.
در حال حرکت سرعت را نیز نشان می دهد. ارتفاع محل از سطح دریا را نیز می نماید.
همچنین این دستگاه فاصله هوایی بین دو نقطه را می دهد که با فاصله زمینی خیلی تفاوت دارد ، فاصله هوایی کوتاه ترین فاصله بین دو نقطه می باشد.
اگر یک مسیر بسته را طی کنیم و دوباره به مکان اول بازگردیم مساحت آن فضای بسته را می دهد.
نقشه کل دنیا به همراه اسامی کشورها شهرها روستاها و... در آن به طور کامل وجود دارد . به این ترتیب می توانیم نام محلی را که می خواهیم برویم در آن وارد کنیم تا مسیر حرکت را روی نقشه نشان دهد.
GPS قابلیت Trace کردن را نیز دارد یعنی اگر یک مسیری را یک بار در کویر یا جایی که بلد نیستیم به همراه راه بلد برویم و قابلیت Trace دستگاه GPS را فعال کنیم مسیر را در خودش ذخیره می کند و برای دفعات بعد قابل استفاده است.
امیدوارم به دردتون بخوره.

[محمد نحوی]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

سلام
من یک مقاله کامل در مورد gps دارم اگه دوست دارید ایمیلتون رو بدید تا براتون بفرستم :rolleyes:

سلام.
دوست عزیز بذارید اینجا همه استفاده کنیم .
موفق باشید.

[fargol_m1454]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

چشم .خیلی زیاده
در اولین فرصت حتما میذارم :rolleyes:

[fargol_m1454]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

اینم اون مقاله آقای نحوی اگه یکم ناشی گیری از خودم در می یارم شما به بزرگواری خودتون ببخشید تازه واردم دیگه :redface:


GPS چیست؟


________________________________________
GPS جیست ؟(قسمت اول)
بشر اولیه همیشه به دنبال روشهای مناسبی جهت پیدا کردن مسیر خود بوده است . انسانهای اولیه این کار را با سنگ چین کردن و در نظر گرفتن علائم طبیعی انجام می دادند ولی این علائم به مرور زمان از بین می رفت .در اوائل قرن هفدهم کشورها فقط عرض جغرافیایی را می توانستند محاسبه کنند و این کار را با محاسبه زاویه ستاره شمالی با خط افق انجام می دادند .ولی به هیچ وجه نمی توانستند محاسبه کنند طول جغرافیایی را اندازه گیری کنند و به همین خاطر بسیاری از کشتیها در اثر ناوبری اشتباه گم می شدند و دیگر هرگز پیدا نمی شدند . همچنین آن زمان مصادف با جنگهای بین کشورهای اسپانیا , ایتالیا , فرانسه , انگلستان و سایر کشورها بود و حتی در ملاقات کشتی های تجاری آنها جنگ و خونریزی رخ می داد . در نهایت بشر با اختراع ساعت توانست طول جغرافیایی را محاسبه نماید . مبداء طول جغرافیایی طبق قرارداد بین کشورها گرینویچ می باشد . Time Greenwich Mean یا همان GMT طبق این قرارداد کره زمین که 360 درجه می باشد و هر ساعت 15 درجه خواهد بود . برای مثال کشور ما ایران 30:30 + نسبت به گرینویچ جلو تر است . بشر هر روز به دنبال پیدا کردن راه جدیدی جهت ناوبری مطمئن تر بود . در دوران جنگ سرد و پس از حمله غافلگیرانه به Pearl harbor در 7 دسامبر 1941 آمریکاییها احساس خطر کردند و با دلیل نگرانی از آغاز جنگ ناگهانی و از دست دادن مستعمراتشان شروع به طراحی GPS نمودند.
GPS های اولیه بسیار پیچیده بودند و کار با آنها بسیار سخت بود . به مرور زمان GPS ها بسیار پیشرفته تر شدند ولی این دستگاه فقط در اختیار وزارت دفاع آمریکا بود و هیچ سازمانی دیگر قادر به استفاده از این تکنولوزی نبود . پس از سقوط هواپیمای 007 کره ای در روسیه به خاطر ناوبری اشتباه ,ریگان اعلام کرد که استفاده از GPS برای عموم آزاد است .


نحوه کارکرد GPS :
GPS یک دستگاه صرفا گیرنده می باشد که اطلاعات بدست آمده از ماهواره های اطراف زمین را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و PIV شما را محاسبه می کنند .P=Position منظور موقعییت شما در هر نقطه از کره خاکی و فضای اطراف آن است . T = Time منظور زمان محلی دقیق و با دقت فوق لاعاده بالا در همان منطقه ای که شما هستید V = Veloctiy منظور سرعت لحظه ای شماست که آن را با دقت فوق العاده بالا محاسبه می کند . حال ما می خواهیم بدانیم یک دستگاه گیرنده با یک آنتن کوچک چگونه این اطلاعات را برای ما محاسبه می کند . تعداد 24 ماهواره توسط شرکتهای تولید کننده GPS یعنی Garmin و Magellan در فاصله 20200 کیلو متری از سطح زمین قرار دارند و در هر مدار 4 ماهواره قرار دارد . بدینسان این ماهواره ها کل زمین را تحت پوشش خود قرار می دهند. در داخل هر کدام از این ماهواره ها 4 ساعت اتمی قرار دارد تا مطمئن باشیم که در یک لحظه بخصوص حداقل یکی از آنها کار می کند . این ماهواره ها کد های 0 و 1 را برای دستگاه گیرنده می فرستند مثلا در ثانیه 0 کد 00001001 و در ثانیه 001 ,0 کد بعدی را در فضا منتشر می کند . هر کدام از این کد ها دوباره تکرار می شوند . مثلا دستگاه گیرنده شما کد 001 را در ثانیه اول می گیرد و در 1 نانو ثانیه بعد دوباره این کد را دریافت می کند . بنابر این تشخیص می دهد که مثلا فاصله زمانی بین شما و ماهواره برای امواجی که با سرعت نور حرکت می کنند 1 نانو ثانیه می باشد . حال چرا اینقدر زمان برای ما مهم است ؟ به خاطر اینکه فاصله ها بر اساس زمان سنجیده می شوند . مثلا در مورد مثال بالا فاصله شما از ماهواره برابر می شود با :X=vt=300000110(-9)
از طرفی دیگر در داخل دستگاه GPS شما حدس می زند که مکان هندسی شما یک کره به شعاع X ( که در بالا محاسبه کردیم ) و به مرکز مهواره مورد نظر می باشد در نتیجه شما با ماهواره اول متوجه شدید که مکان هندسی شما در فضا سطح یک کره می باشد .حال با گرفتن سیگنال ها و محاسبه فاصله از ماهواره دوم مکان هندسی شما در فضا سطح کره زمین خواهد شد . فصل مشترک این دو کره یک دایره است . ماهواره سوم نیز مکان هندسی شما را بر روی یک کره دیگر تخمین می زند . فصل مشترک این کره با دایره قبلی دو نقطه خواهد بود . حال ماهواره چهارم کره بعدی را می سازد که فصل مشترک یک کره با دو نقطه یک نقطه خواهد بود . خیلی جالب است ؟!
حال موقعیت شما بر روی کره زمین و فضای اطراف آن در یک نقطه مشخص شده است . به همین ترتیب زمان شما نیز با توجه به موقعیت شما و ساعت GPS محاسبه خواهد شد . این ساعت ساعت محلی است و با ساعت رسمی هر کشور فرق خواهد داشت . سرعت شما چگونه محاسبه خواهد شد ؟! آیا با تقسیم فاصله بین دو نقطه بر زمان ؟! اخیرا این روش , روش مناسبی جهت دستگاه دقیقی مثل GPS نمی باشد . سرعت شما با استفاده از اثر دوپلروروابط ان محاسبه میشود.ما در فیزیک دبیرستان با اثر دوپلر آشنا شدیم این در حقیقت همان شکل معروف آمبولانس است که با نزدیک شدن به ما , رسیدن به ما و دور شدن از ما صدایش نیز تغییر می کند .
طراحان آمریکایی از این مساله در طراحی رادارها و بخصوص دستگاه GPS جهت تعیین سرعت دقیق استفاده کرده اند . خوب حالا به این نکته رسیدیم که می توانیم موقعیت , سرعت و زمان دقیق خود را داشته باشیم . بنابراین طول جغرافیایی , ارتفاع از سطح آبها ی آزاد دریا ها , زمان محلی و سرعت را خواهیم داشت . اما آیا فقط همین اطلاعات در اختیار ماست یا بیشتر ؟!

سخت افزار و نرم افزار GPS :
سخت افزار GPS در حقیقت مجموعه ای از IC ها و تراشه ها جهت انجام محاسبات خاصی است که انجام آن برای شخص بسیار سخت می باشد
نرم افزار : نرم افزار این دستگاه شامل برنامه ای است که دستگاه با آن کار می کند و در حقیقت این هم مانند یکی از برنامه های کامپیوتری عادی است که البته به زبان C نوشته شده است . نسخه های جدید این برنامه ها در اینترنت و در سایت شرکتها نامبرده موجود می باشد همانطور که گفتیم دستگاه GPS یک کامپیوتر کوچک است که جهت انجام امور خاصی برنامه ریزی شده است . بنابراین این کامپیوتر با داشتن مختصات شما می تواند کارهای دیگری هم انجام بدهد . مثلا می تواند زمان طلوع و غروب خورشید را در موقعیت شما بگوید . همچنین زمان طلوع و غروب ماه . شاید خیلی جالب باشد ولی GPS می تواند زمان باقیمانده برای رسیدن به مقصد مورد نظر را با توجه به سرعت شما محاسبه کند . همچنین میانگین سرعت شما , بیشترین سرعت , میانگین سربالایی و سرازیری مسیر , سرعت عمودی , موقعیت منطقه از نظر شکار و ماهیگیری و شکار در هر نقطه جهان , محاسبه مساحت یک نقطه ناشناخته و بر گرداندن شما از مسیر آمده و ....
در ضمن نکته ای که در مورد GPS حائز اهمیت است این است که شرایط آب و هوایی هیچ تاثیر بر روی کارکرد این وسیله ندارد.

========================================
GPS: (قسمت دوم)

شاید بارها در مقالات علمی و اخبار با نام ( GPS ( Global Positioning System برخورد کرده باشید.GPS ابزاریست جهت تعیین موقعیت نقاط. با توجه به پیشرفت های تکنولوژی GPS و استفاده از این ابزار مهم در دنیا گاهی از روشهای مختلف تعیین موقعیت توسط این سیستم ضروری بنظر می رسد.دقت بالای این سیستم و جهانی بودن آن دلیلی بر استفاده از این سیستم در علوم مختلف می باشد. این سیستم از سال 1983 با پرتاب نخستین ماهواره GPS آغاز بکار نمود. با روی کار آمدن سیستم GPS تمام سیستم های قبلی تعیین موقعیت ماهواره ای از قبیل دور بین های بالستیک،داپلر،N.N.S.S ، SLR ،LLR ،LONG-C ،SECOR، به تدریج از دور خارج شدند.GPS یک سیستم عملیاتی و همیشه در حال آماده باش است که در تمامی شرایط آب و هوایی دارای کارآیی می باشد؛ زیرا فرکانس امواجی که توسط ماهواره های GPS ارسال می شوند در حد گیگا هرتز است و شرایط آب و هوایی (مه وباران و نزولات جوی ) اثری روی این امواج ندارند. این سیستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است ودر هر زمان ودر هر مکان که لازم باشد می توان توسط آن تعیین موقعیت کرد.به وسیله گیرنده های سیستم GPS می توان هم به روش مطلق و هم به روش نسبی تعیین موقعیت کرد و برای تعیین موقعیت در هر یک از دو روش فوق می توان از روش های 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)) بدست می آید. روش تعیین موقعیت نسبی به علت حذف خطاهای سیستماتیک موجود در اندازه گیری های GPS از اهمیت خاصی برخوردار است و برای انجام آن نیاز به دو گیرنده GPS می باشدکه بطور همزمان ماهواره های مشترک را مشاهده و اندازه گیری نمایند. منظور از همزمانی ، بدین معنی است که شرایط اندازه گیری برای هر دو گیرنده مستقر در ایستگاه های استقرار، یکی با مختصات معلوم و دیگری با مختصات مجهول،یکسان باشد. از روش تعیین موقعیت نسبی با GPS اکثرا در کارهای نقشه برداری و گسترش شبکه های ژئودزی استفاده می شود.دقت تعیین مختصات مطلق با سیستم GPS در حال حاضر در بهترین حالت 3 ± متر می باشد و دقت تعیین مختصات نسبی با این سیستم در حد میلیمتر می باشد.
در حال حاضر سیستم GPS شامل 28 ماهواره فعال است که کل سطح کره زمین را بطور همزمان پوشش می دهند و در 6 مدار بیضی شکل با زاویه میل 55 درجه نسبت به صفحه استوای زمین به دور زمین می چرخند و در ارتفاع 20800 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند.زمان یکبار چرخش ماهواره های GPS به دور زمین در حدود 12 ساعت نجومی است. به عبارتی در هر 24 ساعت خورشیدی در طول شبانه روز ماهواره دوبار از افق یک محل می گذرد.همان طور که می دانیم شبانه روز خورشیدی 4 دقیقه از شبانه روز نجومی بیشتر است لذا در هر روز نسبت به روز قبل ماهواره 4 دقیقه زودتر در افق یک محل ثابت طلوع می کند. برای تعیین موقعیت x و y یا طول و عرض جغرافیایی (فی و لاندا) حداقل باید 3 ماهواره در آسمان محل باشد.در صورتی که مقدار پارامتر ارتفاع را نیز بخواهیم باید از 4 ماهواره استفاده کرد. امروزه در بعضی مکان های ایران قادر به دریافت اطلاعات تا 10 ماهواره می باشیم و حداقل به 4 تا 5 ماهواره در هر زمان از شبانه روز و در هر مکان دسترسی داریم.

هر قدر تعداد ماهواره های قابل مشاهده بیشتر شود معادلات اساسی تعیین موقعیت بیشتر خواهند شد و بنابراین زمان لازم برای تعیین موقعیت یک نقطه کاهش یافته و دقت تعیین موقعیت نیز افزایش خواهد یافت.نکته مهمی که می بایست مورد توجه قرار گیرد اینست که ارتفاعی که GPS به ما می دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق میکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریک می باشدکه از سطح دریاهای آزاد محاسبه می گردد
هر ماهواره GPS بطور مستقل اطلاعات زیر را توسط آنتنهای تعبیه شده بر روی بدنه اش به زمین ارسال می نماید:
1) امواج حامل
الف) موج حامل (L1) با فرکانس f1=1500 MHZ
ب ) موج حامل (L2) با فرکانس f2=1200 MHZ
2)کدهای اطلاعاتی(بصورت دودویی) :
الف) کدغیر نظامی(کد C/A ) ؛ f=1.023 MHZ
ب ) کد دقیق (کد P ) ؛ f=10.23 MHZ
ج ) کد سری (کد Y) ؛ f=10.23 MHZ
برای رسین به حداکثر دقت و کارآیی GPS توسط یک گیرنده باید از گیرنده ای استفاده کرد که هر دو موج حامل L1 و L2 و کدهای فوق را دریافت نموده وقابلیت آنتی اسپوفینگ (AS) داشته باشد؛ یعنی بتواند کد سری Y را به یک کد P وبالعکس تبدیل کند.
3) پیام ماهواره(Message) با فرکانس f=1500 MHZ که حامل اطلاعات زیر می باشد:
الف) اطلاعات مدار ماهواره که مربوط به موقعیت ماهواره می شود.
ب ) اطلاعات مربوط به زمان
ج ) اطلاعات شماره ماهواره
د ) اطلاعات مربوط به ضریب دقت آرایش هندسی ماهواره ها (لازم به ذکر است که چنانچه ماهواره ها در افق منطقه مورد نظر باشند نه در بالای سر و یا اگرزاویه هر دو ماهواره با هم 120 درجه باشد تعیین موقعیت محل دارای دقت بیشتری خواهد بود.)
مجموعه اطلاعات فوق یعنی امواج حامل،کدهای اطلاعاتی و پیام ماهواره ، همراه یکدیگر توسط مدولاسیون فاز بسمت زمین مخابره شده و گیرنده های زمینی که قابلیت ها و انواع متفاوتی دارندضمن دریافت مجموعه فوق پس از عمل De Modulation هر بخش را برای منظور خاص خود مورد استفاده قرار می دهد.لازم به ذکر است که بهترین و دقیق ترین گیرنده ، گیرنده ایست که قابلیت در یافت کلیه اطلاعات ذکر شده در موارد سه گانه بالا را داشته باشد و بتواند هر یک را به طرقی جداگانه دریافت کند و ارزان ترین گیرنده هم گیرنده ایست که تنها قابلیت دریافت موج حامل L1 ،کدC/A و پیام ماهواره را دارد.لازم بذکر است که کد CA فقط بر روی موج L1 مدوله میشود ولی کد P بر روی هر دو موج وجود دارد.
در قسمت بالا درباره بخش فضایی سیستم GPS صحبت شد؛حال به سراغ بخش کنترل زمینی این سیستم می رویم : 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 ماهواره ای با امواج لیزر ) بدست آمده است. این ایستگاه ها وظیفه تعقیب ومشاهده شبانه روزی ماهواره های GPS را بر عهده دارند . این بخش بوسیله محاسبات ریاضی پیچیده از طریق محاسبه معادله پلی نومیال (Polynomials) ریاضی بطریق کمترین مربعات ، پارامترهای مداری (افمریزها)و موقعیت ماهواره ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریبا در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه می نماید.
تعداد این ایستگاههای زمینی 5 عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو 4 ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم GPS ، قسمت USER یا کاربران سیستم می باشد که خود شامل دو بخش است:
الف) آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره ها
ب ) گیرنده(پردازش کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)
نرم افزار و میکروپروسسور داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره های مرتبط با گیرنده ه را تعیین می کند سپس با استفاده از حداقل 4 ماهواره موقعیت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین میشود.
* نکته مهمی که می بایست مورد توجه قرار گیرد اینست که ارتفاعی که GPS به ما می دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق میکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریک می باشدکه از سطح دریاهای آزاد محاسبه می گردد.مقدار این اختلاف در بیش ترین حالت در حدود 100 متر می باشد.
گیرنده های GPS به دو دسته اصلی تقسیم می شوند :
الف) گیرنده های نظامی
ب ) گیرنده های غیر نظامی
گیرنده های غیر نظامی فقط می توانند افمریزهای ارسالی روی کد C/A را از ماهواره دریافت کنند ،لذا تعیین موقعیت مطلق توسط این دسته از گیرنده ها ضعیف می باشد.(در حدود 3 تا 5 متر).اما گیرنده های نظامی که اکثرا در اختیار ارتش آمریکا و کشورهای عضو پیمان ناتو می باشد قادر هستند که پارامترهای ارسال شده بوسیله کد P (پارامترهای دقیق) را نیز علاوه بر کد C/A استفاده کنند. دقت تعیین موقعیت با چنین گیرنده هایی بسیار بالاست و در حال حاضر استفاده از کد P وکد Y که مشکل تر از کد P است صرفا در اختیار نظامیان آمریکایی می باشد.البته از سال 2000 دقت سیستم GPS غیر نظامی با توجه به حذف خطای SA که وزارت دفاع آمریکا آن را عمدا همراه سایر موج ها از ماهواره های GPS به سمت گیرنده های غیر نظامی میفرستاد ، دقت تعیین موقعیت با گیرنده های دستی معمولی به 3 تا 5 متر رسیده است.البته برای کارهای دقیق ژئودزی و نقشه برداری با استفاده از گیرنده های دو فرکانسه(تفاضلی) به شیوه تعیین موقعیت نسبی میتوان به دقت در حد میلیمتر دست پیدا کرد. البته همین دقت 3 تا 5 متر گیرنده های دستی عادی هم نیازهای عمومی ناوبری(کوهنوردی و….) را بخوبی تامین میکند.
• نمونه ای از کاربردهای سیستم GPS
پیش بینی زلزله (در حال حاضر برای پیش بینی زلزله بیش از 1200 GPS در ژاپن نصب شده و همچنین فقط در اطراف شهر لس آنجلس آمریکا ،250 GPS در حل اندازه گیری و فعالیت 24 ساعته هستند.) ، نقشه برداری ، کاداستر ، کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافیک ، کنترل حرکات تکتونیکی زمین ، کنترل جابجایی سدها و برج های بلند، پیش بینی وضع هوا (از طریق اندازه گیری میزان انرژی موج فرستاده شده از سوی GPS پس از عبور از لایه های جو و ابرهای موجود در منطقه مورد نظر) ، ناوبری (زمینی،هوایی،دریایی) ، هیدروگرافی(آبنگاری) ، تعیین موقعیت سکوهای دریایی نفتی،تعیین موقعیت جزیره های مرجانی، مین یابی ، SCAN کردن دریا ، بروز رسانی سیستم های تعیین موقعیت اینرشیال ، استفاده جهت کنترل ماهواره های سنجش از دور(Remote Sensing) و…………..
مورد ذکر شده در بالا بخشی از مجموعه کاربردهای فراوان سیستم تعیین موقعیت جهانی(GPS)بود.البته روسها نیز سیستمی مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآیی و توان عملیاتی در حال حاضر به پای سیستم GPS نمی رسد.البته گیرنده های مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ایران یافت می شوند.البته اتحادیه اروپا نیز در حال ساخت یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای با نام گالیله میباشد که طبق پیش بینی ها تا سال 2008 آماده بهره برداری و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعای اتحادیه اروپا محدودیت های موجود در سیستم GPS در گالیله وجود نخواهد داشت.
دولت امریکا در خلال جنگ با عراق اقدام به فرستادن پارازیت بسمت گیرنده های غیر نظامی نموده بود .در چنین زمانهایی که احتمال ارسال امواج پارازیت بر روی گیرنده های GPS می رود به هیچ عنوان نباید روی داده های ارائه شده توسط گیرنده های غیر نظامی حساب باز کرد.در ایران نیز یکی از کارخانجات نظامی دولتی اقدام به ساخت پارازیت انداز GPS نموده که البته دارای برد زیادی نیست.
قیمت گیرنده های GPS مناسب و مرغوب موجود در بازار ایران از 150000 تومان شروع می شود و به40میلیون تومان هم می رسد.لازم بذکر است کهGPS های Ashtech ساخت آمریکا، بهترینGPS در دنیا هستندو رئیس و صاحب این کارخانه آقای پروفسور جواد اشجعی می باشد. تعدادی از این گیرنده ها عبارتند از:
MAGELLAN , Trimble , Garmin ,Ashtech
حال در ادامه این مقاله به کاربردی جدید از سیستم GPS در علم نجوم می پردازیم. این بخش از مقاله درباره طراحی یک سیستم ناوبری مشابه GPS برای سیاره مریخ می باشد.
• یک سیستم GPS برای مریخ
جستجوگرهای آینده مریخ اعم از اینکه مدارگرد خودکار ثابتی باشند یا انسان , به راهی جهت تعیین موقعیت خودشان نیاز خواهند داشت. برای انجام این مهم پژوهشگران ناسا در حال مطالعه بر روی یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای مناسب همانند GPS برای مریخ می باشند که قابلیت انجام وظیفه به عنوان یک شبکه ارتباطی را هم داشته باشد .مکان یاب جهانی ( Global Positioning System ) مجموعه ای متشکل از 27 ماهواره شامل 24 ماهواره اصلی و 3 ماهواره رزرو می باشد که قادر به تعیین موقعیت هر نقطه روی زمین بهمراه ارتفاع نقطه با دردسترس بودن حداقل 4 ماهواره در آسمان منطقه مورد نظر می باشد.یکی از طرح های پژوهشگران فرستادن ناوگانی کوچک از فضاپیماها به مریخ می باشد که دانشمندان برای ماموریت های آینده بشری و روباتیک در حال مطالعه بر روی آن می باشند. مایکل مندیلو (Michael Mendilo ) پروفسور اخترشناس در مرکز فیزیک فضایی دانشگاه بوستون و تیمی از پژوهشگران که زیر نظر وی بر روی اثرات یونسفر مریخ مطالعه می کنند , در حال طراحی یک سیستم ناوبری ماهواره ای بدور مریخ می باشند.
در آزمایشگاه پیشرانه جت پروپالشن ناسا(JPL) هم پژوهشگران در حال انجام کارهای زمینی یک شبکه ناوبری و ارتباطی برای مریخ هستند. یک طرح قدیمی تر هم وجود دارد که شامل یک دسته میکروماهواره های کوچکی است که شبکه مریخی( Marsnet ) نامیده می شود و وظیفه اش ارسال داده ها به سفینه مادر( Marsat ) است. وظیفه Marsat نیز تبادل داده های بین مریخ و زمین است.از نظر وستل چارلز(Charles Whestel ) رییس بخش مهندسی برنامه جستجوی مریخ در JPL یک سیستم ناوبری با دقت 10 تا 100 متر برای مریخ کافیست. هر چند این دقت قابل مقایسه با دقت حاصل از سیستم فعلی GPS در سیاره زمین نمی باشد. البته مجموعه ماهواره های GPS زمین تنها تأمین کننده ناوبری برای بشر است (البته در سال های اخیر پژوهش هایی در زمینه کاربرد GPS در هواشناسی و زلزله در حال انجام است.) اما پژوهشگران درصدد استفاده از قابلیت های این سیستم در بررسی یونسفر مریخ می باشند.
با افتتاح سیستم GPS در مریخ در حقیقت جهشی در فن آوری روبات های آینده برای سیاره سرخ رخ خواهد داد. در پایان لازم بذکر است که شاید از نظر برخی ,سیستم GPS مریخ یک طرح لوکس و دور از تصور باشد اما با وجود مسائلی که بخشی از آن ها در این مقاله ذکر شد استفاده ازاین سیستم مزایای زیادی در بر خواهد داشت و جهشی در راه اکتشاف کامل سیاره سرخ و پی بردن به رازهای آن می باشد.

==========================================

[samin2007]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

با تشکر از موضوع جالب شما-لطفا در مورد اینترفیسهای جی پی اس نیز شرح دهید.

[ham_id]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

سلام
من میخوام gps مدل lea_5s رو راه اندازی کنم. و روی نقشه موقعیت رو همراه سرعت نشون بدم.ماژول رو تو خونه امتحان کردم و توی hyper terminal جواب گرفتم.با استفاده از codevision و با میکرو میخوام دیتا رو بگیرم . پروتکل هم nmea هست. لطفا بگید با چه دستوری وچه جوری اطلا عات رو بگیرم. فکر کنمGLLوRMC رو باید بگیرم. لطفا راه نمایی کنید. :angry:

[رضا1962]

سوال

با سلام خدمت دوستان
من میخوام با نصب gps روی یک شیئ متحرک اطلاعاتش را به یک میکرو بدم و از خروجی میکرو استفاده کنم.لطفا هرکس اطلاعاتی داره کمک کنه.ممنون.

[ghasedak2716]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

سلام دوستان
سوالم کمی بی ربط به توپیکه ولی فکر کردم دوستانی که اینجا هستن بتونن کمکم کنن
یه نقشه با اطلاعات gps لازم دارم یعنی مثلا مختصات فلان چهارراه چیه
از کجا میتونم گیر بیارم؟

[majid.4206]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

من میخوام gps مدل lea_5s رو راه اندازی کنم. و روی نقشه موقعیت رو همراه سرعت نشون بدم.ماژول رو تو خونه امتحان کردم و توی hyper terminal جواب گرفتم.با استفاده از codevision و با میکرو میخوام دیتا رو بگیرم . پروتکل هم nmea هست. لطفا بگید با چه دستوری وچه جوری اطلا عات رو بگیرم. فکر کنمGLLوRMC رو باید

خوب این که کاری نداره قسمت انتراپت rx رو فعال کنید و براش شرط بزارین که هر موقعه کارکتر مثلا G وبعدش L و L اومد اطلاعاتو بریزه تو یه ارایه و بقیشم که دیگه راحته...

حالا یه سوال داشتم این مازولی که فرمودین رو از کجا تهیه کردین و قیمتش؟ و چقدر خطا داره تو محاسبه مختصات ...منظورم اینکه با اون مختصاتی که تو GOOGLE MAPS هست چقدر تفاوت داره؟

[r.babazadeh]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

برای مختصات می تونید از گوگل ارث استفاده کنید البته باید onlain باشید
برای حالت اف لاین هم میتونید از نر افزار های مر بوط به این کار استفاده کنید که زیاد هم هستند برای حالت اف لاین علاوه بر نرم افزار شما نیاز به یه نقشه کالیبره شده هم دارید یا اینکه با نرم افزار های مربوط به کالیبره کردن نقشه نقشه های معمولی رو کالیبره کنید
من خودم تو حالت افلاین از oziex استفاده می کنم نقشه رو به صورت عکس بهش میدیم خودش به gps وصل میشه برنامه تقریبا راحتیه

[majid.4206]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

یه سوال به نظر شما چرا این ttl_lea_4h تو شب که میزازمش دم پنجره مختصاتو درست میده ولی در ظهر مختصاتو نمیده ...

کسی تا حالا امتحان کرده ؟

[Mehrdad001]

پاسخ : توضیحی در مورد GPS(ترجیحا مقاله فارسی یا متن کامل در این مورد)

در مورد ماژول ها بیشتر توضیح بدید.ممنون.