آشنایی با سیستم GPS وموارد کاربرد آن

آشنایی با سیستم GPS وموارد کاربرد آن



 

 

 

 

 

از قرن هجدهم به بعد زاویه یاب برای تعیین موقعیت کشتی ها و هواپیماها، که جایگزین مدل های قدیمی تر شده بود، ابزار اصلی جهت یابی شد. با استفاده از این ابزار (که در زمان خود، پیشرفته ترین بود) و توجه به جابه جایی چندین جرم آسمانی امکان تعیین طول و عرض جغرافیایی محلی که در آن قرار داشتند، فراهم می شد.

سپس مختصات به طور تحلیلی و با رایج ترین نوع عملیات یعنی به صورت گرافیکی محاسبه می شد. طی جنگ جهانی دوم به مرور با پیشرفت فناوری، سیستم های ناوبری الکترونیکی به شدت گسترش یافت، به طوری که امکان تعریف مختصات بر حسب تاخیرهای زمانی سیگنال های ارسال شده از ایستگاه های فرستنده فراهم شد و کاملاً مستقل از شرایط آب و هوایی بود.

تقریباً در اواسط دهه ۶۰ میلادی، وزارت دفاع برخی از کشورهای پیشرفته متوجه شدند که سیستم های ناوبری آن زمان از دقت مطلوبی برخوردار نیستند و به طور طبیعی، چشم ها به سمت فضا دوخته شد. اولین سیستم ناوبری ماهواره ای ترنزیت (Transit) نام داشت. این پروژه وزارت دفاع امریکا از ۶ ماهواره تشکیل شده بود.

ماهواره ها بر روی یک مسیر مشخص حرکت کرده و روی یک فرکانس معین، امواج را ارسال می کردند و یک سیگنال با فرکانس متغیر به گیرنده ها می رسید و موقعیت مکانی با اندازه گیری تغییر فرکانس محاسبه می شد.

ماهواره ها امکان تغییر موقعیت هر نقطه از کره زمین را در هر یک ساعت و نیم و با دقتی برابر با ۲۰۰ متر فراهم می کردند. سیستم ماهواره ای «ترنزیت» تا سال ۱۹۹۶ به حیات خود ادامه داد.

تولد سیستم موقعیت یاب جهانی یا به اختصار GPS در سال ۱۹۷۳ اتفاق افتاد. یعنی درست زمانی که وزارت دفاع ایالات متحده هماهنگ سازی سیستم های ناوبری را شروع کرد.

زیرا در آن زمان سازمان های مختلف، سیستم های متفاوتی را ایجاد کرده بودند که اکثراً با یکدیگر هماهنگ و منطبق نبودند. این سیستم جدید (GPS) تفاوت های فاحشی با ترنزیت داشت.

در سیستم GPS، هر ماهواره چند ساعت اتمی با خود همراه دارد و موقعیت خود را همراه زمان دقیق، به صورت یک سیگنال ارسال می کند و سیستم ناوبری کاربر که تقریباً اندکی از یک گوشی تلفن همراه بزرگ تر است، زمان استخراج شده از این سیگنال را مقایسه کرده و در سه نقطه موقعیت یابی می کند. ضمن اینکه در گیرنده هیچ احتیاجی به یک ساعت دقیق نیست.

سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) از سه قسمت اصلی تشکیل شده است. قسمت اول از حداقل ۳۵ ماهواره تشکیل شده که هر ماهواره در فاصله ۱۸ هزار کیلومتری از سطح دریا بوده و در هر ۲۴ ساعت شبانه روز دو بار به دور کره زمین گردش می کند.

ماهواره های نسل آخر که جدید ترین نوع GPS است و سری Block2 و Block3 نامیده می شود، شامل ۱۶ ماهواره است که تا به امروز در مدار خود قرار گرفته اند. این ماهواره ها در یک شبکه با یکدیگر مرتبط می شوند و می توانند پارامترهای حرکتی خود را بدون نیاز به کنترل زمینی تجدید کنند.

قسمت دوم شامل مراکز کنترل زمینی است که برای نظارت بر مدار ماهواره ها، همزمان کردن زمان بین ماهواره ها و هماهنگ کردن آنها به کار می رود. البته اطلاعات ارسال شده از ماهواره ها را می توان به راحتی از مراکز کنترل تغییر داد یا کامل تر تجزیه و تحلیل کرد.

قسمت سوم سیستم موقعیت یاب جهانی هم همان گیرنده های GPS هستند که اندکی از یک گوشی تلفن همراه بزرگ ترند. جالب اینکه هزینه نگهداری این سیستم موقعیت یاب که شامل افزایش ماهواره های جدید هم می شود، سالانه نزدیک به یک میلیارد دلار است، حال آنکه کاربران هیچ پولی بابت سیگنال های ماهواره و استفاده از آن نمی پردازند و فقط بابت خرید گیرنده GPS پول می دهند.

در سال ۲۰۰۰ میلادی، دسترسی عمومی و نظامی به سیگنال های ارسالی GPS از هم مجزا شده بودند که این کار دسترسی انتخابی نام داشت و کاربران معمولی سیگنالی را دریافت می کردند که به طور عمدی از دقت آن کاسته شده بود، ولی در اواسط سال ۲۰۰۰ میلادی، رئیس جمهور امریکا دسترسی انتخابی را لغو کرد و اکنون دقت موقعیت یابی در حدود ۲۰ متر است و البته در گیرنده های نظامی پیشرفته این دقت به کمتر از دو متر می رسد.

 

 

 

 

 

چگونه مسیرمان را پیدا کنیم

 

در گذشته اگر در یک شهر بزرگ زندگی می کردید، باید برای رفتن از نقطه ای به نقطه دیگر یک کتاب حجیم از نقشه کوچه ها و خیابان ها را با خود به همراه می بردید، در حالی که امروزه می توانید با یک GPS کوچک که به راحتی در جیب شما جا می گیرد، سوار وسیله نقلیه خود شده، و به هر نقطه ای که مایل هستید بروید.

در حال حاضر یکی از این نوع GPS ها که از نظر توانایی و همین طور قیمت بالاتر از میانگین موجود در بازار است، «Road Mate350» نام دارد که آن را در شهر لس آنجلس که پس از نیویورک بزرگ ترین شهر امریکاست، آزمایش کرده اند. این GPS مجهز به یک کارت حافظه با ظرفیت چهار گیگابایت است که شامل جزئیات تمام نقشه امریکاست و شما می توانید ضمن تماس دیجیتالی با نمایشگر آن و تایپ کردن نشانی محلی که قصد رفتن به آنجا را دارید، مسیر خود را پیدا کنید.

جالب این که این GPS اطلاعات کاملی راجع به بیش از یک و نیم میلیون مکان مهم شهر ازجمله مراکزی که دستگاه های خودپرداز بانک ها در آنجا مستقر هستند، رستوران ها، پمپ بنزین ها، کتابخانه های بزرگ، موزه ها و پارک ها و همچنین اماکن مهم را در اختیار شما قرار می دهند. طرز کار این دستگاه و تقریباً دیگر مدل های GPS این گونه است که وقتی برای اولین بار آن را روشن می کنید، حدود یک دقیقه طول می کشد تا آماده کار شود، اما دفعات بعد این زمان به چند ثانیه کاهش پیدا می کند.

از آنجایی که این دستگاه یک GPS است، بنابراین به طور دقیق می داند که محل خودش کجاست و بنابراین مسیرهای مختلف به مقصد مورد نظر شما را نشان داده و از طریق صدا دستورات لازم را در مورد وجود تقاطع در مسیر حرکت یا مسیرهای تکمیلی (در صورتی که بخشی از راه را به اشتباه طی کنید) به شما گوشزد می کند. Road mate 350 این توانایی را دارد که بیش از ۲۰۰ آدرس مختلف را در حافظه خود ذخیره کند تا برای رفتن مجدد به آن آدرس ها دیگر نیازی به سیگنال یابی مجدد ��باشد. در این GPS یک صفحه کلید از نوع «Quich Spell» وجود دارد که دستیابی به مقصد را به دلیل نوع کلماتی که بر روی آن و به اختصار به کار رفته است، افزایش می دهد.

پس از آنکه آدرس برای دستگاه شماره گیری شد، تنها کافی است که حرکت خود را شروع کنید و به مسیرهایی که به وسیله دستگاه از طریق صدا به شما گفته می شود، گوش دهید. در ضمن می توانید به طور همزمان چندین آدرس را شماره گیری یا به اصطلاح تایپ کنید.

مهم ترین ویژگی سیستم GPS این است که کاربر نیازی ندارد که مدت زمان زیادی را برای یادگیری آن (که در واقع نوعی دستورات کامپیوتری است) صرف کند. زیرا GPSها به گونه ای ساخته شده اند که بلافاصله پس از روشن کردن آن می توانید حرکت خود را شروع کنید و تمامی کارها را خود دستگاه انجام می دهد.

در این GPS ها، هارددرایو وجود ندارد، یعنی همراه این دستگاه یک دیسک MMC/SD وجود دارد که نقشه از روی آن به کارت حافظه GPS منتقل می شود.

صفحه نمایشگر GPS بزرگ و به راحتی قابل دیدن است و چنانچه بخواهید آن را در جلوی خودرو نصب کنید، تجهیزات و پایه مخصوص نصب همراه آن است. ضمن اینکه اندازه نمایشگر GPS تقریباً پنج اینچ بوده و به همین دلیل هم تقاطع ها و پیچ های مسیر حرکت روی آن به خوبی قابل تماشاست. از دیگر تجهیزاتی که همراه GPS عرضه می شود، یک آداپتور (مبدل برق) از نوع ۱۲ ولتی برای اتصال به برق خودرو و همچنین مبدل برق AC (برق شهر) برای مصارف خانگی برای برنامه ریزی سفر است. ضمن اینکه برخی از GPSها هم فاقد باتری هستند.

 

 

موارد کاربرد GPS

 

امروزه GPS ها فقط برای راهنمایی افراد و به منظور گم نشدن در کوچه و خیابان ها نیست. ضمن اینکه نیازی هم به وجود افراد ماهر و صرف وقت زیاد برای وارد کردن اطلاعات ویژه ای نیست.

شرکت مهندسی نولوجی (nology) یک سیستم کسب اطلاعات به نام G-Dyno را طراحی کرده که در مدل های مختلف قابل دسترسی است. این سیستم این توانایی را دارد که سرعت و مسافت را اندازه گیری کرده و ثبت کند، سپس با استفاده از اطلاعات ورودی مانند وزن، میزان سطح تماس جلوی خودرو یا هر خودروی دیگر و استفاده از ضریب مقاومت خودرو نسبت به محاسبه نیروی تولیدی وسیله نقلیه شما، میزان شتاب ثقلی که می تواند تحمل کند و غیره، طول مسافت ترمز دیگری را اندازه گیری می کند و به شما نسبت به رفتارتان در رانندگی تذکر می دهد.

به طور مثال نقشه راه شما را ترسیم کرده و در عبور از پیچ ها راندمان سیستم ترمز و شتاب شما را اندازه گیری می کند. این سیستم در نهایت به شما می گوید که از کدام پیچ یا تقاطع به خوبی عبور کردید و در کدام پیچ یا تقاطع عملکرد مناسبی نداشتید.

این سیستم علاوه بر GPS بودن، اطلاعاتی به شما می دهد که مثلاً طول مسیر توقف شما از لحظه ترمزگیری با سرعت ۱۲۰ کیلومتر تا توقف کامل چقدر بوده است و به شما در صورت عملکرد نامناسب تان در توقف خودرو تذکر می دهد. اطلاعاتی که این سیستم در اختیار شما قرار می دهد واقعاً شگفت انگیز است. به طور کلی استفاده های متنوعی رامی توان برای سیستم های موقعیت یاب متصور بود که تنها محدود به قوه تخیل ماست و به سرعت در حال رشد است.