پایگاه اطلاع رسانی سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور - آشنایی با سیستم موقعیت یاب جهانی - میرابوالفضل سیدی
بازدید : 1214 7 اسفند 1390 ساعت 10:3 شماره :17090

آشنایی با سیستم موقعیت یاب جهانی - میرابوالفضل سیدی

 

 
GPS چيست؟
میر ابوالفضل سیدی کارشناس مرتع اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری - خرداد ماه 86
سيستم موقعيتياب جهاني ( (GLOBAL POSITIONING SYSTEM که به اختصار به آن GPS اطلاق مي گردد يک سيستم قابل دسترسي براي رهيابي و تعيين موقعيت ژئوتيک و ناوبري است اين سيستم تشكيل شده است از يك شبكه 24 ماهواره اي در مدار زمين كهتوسط وزارت دفاع آمريكا پشتيباني مي شود.اين سيستم براي اولين بار در سال 1978 به فضا پرتاب شد.
كاربردهاي جي.پي.اس در حمل و نقلزميني، هوانوردي، تجارت دريايي، نقشه برداري و نقشه كشي، ساختمان‌سازي، استخراجمعدن، كشاورزي، علوم زميني، سيستم‌هاي نيروي الكتريكي، ارتباطات تله و فعاليت‌هايبازآفريني ديگر مي‌باشد.
آنچه كه در مورد جي. پي. اسنوظهور است، تحقق اين ايده همراه با تكنولوژي اواخر قرن بيستم در يك سيستم رهيابيجهاني مي باشد. تكنولوژي توانايي اين را داردكه برآوردهايي از مكان، سرعت و زمانرا براي تعداد نامحدودي از كاربران كه بطور همزمان تقاضا كرده اند، به طور آني،پيوسته و همچنين ارزان قيمت آماده كند.
مدار گردش اين ماهواره ها به گونه اي است که نزديک ترين آن نسبت به زمين در فاصله 186کيلومتري و در دورترين ماهواره در 20354کيلومتري از سطح زمين در حال گردش خواهد بود.                                                             
     
هـدف اصـلي و اولـيـه ازطـراحـي GPS ، اهـداف نـظامـي بـوده امـا از ســال 1980 به بـعــد بـراياسـتـفاده هاي غــير نـــــظامي نيز در دسترس قرار گرفت. درسال 1994 تمامي 24 ماهواره در مدار زمين قرارگرفت.
GPS در تمام شرايط بصورت 24 ساعت در شبانه روز و در تمامدنيا قابل استفاده       مي باشد . و هيچ گونه وجهي بابت اين خدمات دريافت نميشود.
 
 GPS چطور كارمي كند؟

ماهواره هاي GPS هر روز دوبار در يك مدار دقيق دور زمينمي گردند و سيگنال هايي به صورت امواج به زمين  مي فرستند.
GPS براساس زمان مقايسه، زمان ارسال و دريافت سيگنال توسط يكماهواره كار مي كند اختلاف زمان مشخص  مي كند كه گيرنده GPS چقدر از ماهوارهدور است . حال با     اندازه گيري مسافت از چند ماهواره گيرنده GPS ميتواندموقعيت كاربر را مشخص نموده حتي روي نقشه الكترو نيكي نمايش دهد.
يك گيرنده GPS بايستي حداقل سيگنالهاي 3 ماهواره را برايتعيين دقيق 2 موقعيت   (طول و عرض جغرافيايي ) يك نقطه دريافت نمايد و سيگنالهاي4ماهواره يا بيشتر ميتواند 3 موقعيت (طول و عرض جغرافيايي و ارتفاع ) رانشان دهد.
هم چنين ازGPS ميتوان براي اندازه گيري سرعت ، جهت يابي ،جستجو ، مسافرت طولاني ،‌رفتن به مقصد ، زمان طلوع و مغرب خورشيد و غيره نيزاستفاده كرد .
 مشخصات :
GPS
24ماهواره در بخش هاي مختلف فضاي زمين در مداريخاص با فاصله حدود 12000 مايلي بالاي سر ما قرار گرفته است.آنها با يك سرعت ثابت در حركتند و در هر 24 ساعت دوبار دورزمين را با سرعتي معادل 7000 مايل در ساعت  مي گردند.وزن هر کدام از ماهواره ها حدود 2000پوند(معادل 907کيلو گرم) است.
ماهواره هاي GPS توسط انرژي خورشيد تغذيه ميشوند آنها مجهزبه باطريهاي قابل شارژ اتوماتيك براي زمانهاي بارندگي يا خورشيد گرفتگي ميباشند.
  
GPSچه اطلاعاتي به ما مي دهد؟
- مختصات جغرافيايي: شامل طول و عرض جغرافيايي (اطلاعات دو بعدي زمين)
- ارتفاع نقاط :موقعيت سه بعدي محل مورد نظر را مي دهد.
- فاصله از مبدا(Distance)
- پيش بيني زمان رسيدن به مقصد
- کروکي مسير(Trak)
- سرعت حرکت
- زمان طلوع و غروب خورشيد وماه
-اندازه گيري طول مسير
-  اندازه گيري مساحت(Area)
- قطب نما و جهت ياب
- دما سنج((Temperature
- تعيين بهترين زمان شکار و ماهيگيري
اجزاي موثر در سيستم GPS:
1- ماهواره ها2-کنترل کننده ها3-گيرنده
ماهواره ها با سيستم خورشيدي کار مي کنند براي تعيين موقعيت بايد حداقل با 3 ماهواره و براي تعيين ارتفاع حداقل با  4 ماهواره ارتباط برقرار کنيم . اطلاعات از ماهواره هوايي به ايستگاههاي زميني ،سپس به ايستگاه مادر و در نهايت به ماهواره هوايي بر مي گردد.
 
کنترل کننده ها شامل 5ايستگاه زميني در کلورادواسپرينگ،کواجايينگ،ديه گو گارسيا، آنشن و هاوايي مي باشند.

به طور كلي يك GPS را ميتوان از يكي از 3 گروه ذيل دانست
GPS MOUSE- : هيچ صفحه يا دكمه اي ندارد اما توسط يكpc Laptop با نرم افزار مربوطه قابل استفاده سرويس GPS مي باشد.
دستگاههاي اين گروه مانند:Garmin GPS 35

Delorme يا Rand  Macnalley

                                                  
 
  اين نوع GPS ها حتماً به Laptop pc نياز دارند.
- Hand-Held GPS: اين نوع دستگاهها مي توانند بصورت سيار مورد استفاده قرار گيرند آنها خودشان يك‌صفحه كوچك جهت نمايش اطلاعات و چند دكمه دارند و در شكل ها و تركيب هاي مختلفي عرضه مي‌شوند و هيچگونه نيازي بهLaptop ندارند. كه بطور مثال ميتوان مدل‌هاي با قيمت پائين Garmin شبيه Etrex, GPS12*l , GPS12 يا مدل هاي از315و310Magellan را نام برد.  تعدادي از اينها يك رابط NMEA و يك كابل رابط دارند.                       
 High-End GPS products: اين دستگاهها شامل يك صفحه نمايشگر بزرگتر و تعدادي نقشه مي باشند.                      
                                      
قابليت سيستم:
- استفاده در تمام شرايط آب و هوايي
- قابل استفاده در تمام شبانه روز
- عدم نياز به ارتباط مستقيم بين ايستگاههاي زميني
- دقت زياد مکان يابي
- سرعت بالاي برداشت
- انتقال بالاي برداشت
عوامل موثر بر خطاهاي گيرنده ها:
1-قابليت انتخاب يا دسترسي موردي:
اين خطا به منظور کم کردن دقت گيرنده هاي شخصي توسط آمريکا اعمال مي شده بعد از جنگ خليج فارس خطاي قابليت انتخاب خاموش شد که اين خطا از طريق اختلال در ساعت ماهواره اي اثر مي نمود . زمان ارسال و دريافت امواج مبناي محاسبه موقعيت در GPSها مي باشد از اين رو اختلال در ساعت ماهواره ها اشتباه در مکان يابي را در بر خواهد داشت در صورت روشن بودن SA(Selective Avilibity) گيرنده هاي دستي ميزان خطا را تشخيص نمي دهد.پس از غير فعال شدن SAدقت تعيين مطلق با گيرنده هاي تک فرکانسي به 5 تا 15مترخواهد رسيد.
2- خطاي جدول نجومي (Orbital Parametr Error):
اين خطا به خطاي مداري ماهواره نيز معروف است . هر ماهواره اطلاعات مربوط به موقعيت خود را منتشر مي کند اين اطلاعات در جدولي تحت عنوان Elemance Dataتوسط گيرنده دريافت مي شوند ودر هر زمان به روز مي شود در صورتي که اين اطلاعات دستخوش اشکالاتي شود GPSدر نمايش مختصات دچار اختلال مي گردد.
3-خطاي انتشار و چند مسيري:
امواج ماهواره امکان عبور از اجسام سخت را ندارد. در صورت برخورد با چنين موانعي منحرف خواهد شد.دريافت امواج زير تاج پوشش انبوه درختان يا در پس ساختمانهاي بلند و موانعي مانند کوهها با مشکل روبرو است.
4- خطاي ناشي از آرايش ماهواره ها در فضا:
واقع شدن ماهواره ها در زاويه کمتر از 15درجه با گيرنده ها يا قرارگرفتن همه ماهواره ها دردسترس در يک سمت سبب اشتباه در موقعيت يابي مي گردد. در گذشته به دليل عدم پوشش کامل ماهواره ها در برخي ساعات شبانه روز امکان برداشت درست وجود نداشت از همين رو با استفاده از نرم افزار هايي نظير GPS SURVAYوSKIزمان برداشت در هر نقطه به دست مي آمد.
5-خطاي يونيسفر:
زماني که يک سيگنال راديويي از بين الکترونهاي آزاد يونيسفر عبور مي کند تاخير اندکي به وجود مي آورد.سيگنال هاي فرکانس هاي مختلف به طور متفاوت از هم تاخير            مي يابند.گيرنده هاي دو فرکانسي نظامي با دريافت دو موج مختلف(L1وL2) و محاسبه اختلاف وروديL1وL2 مدت زمان تاخير را محاسبه و ميزان خطا را اصلاح مي کند.
غلبه بر خطاهاي GPS:
با خاموش کردن SA مي توان خطاي قابليت انتخاب را برطرف کرد.گيرنده هاي نظامي با دريافت دو طول موج بر خطاي يونيسفر غلبه مي کند.جهت دستيابي به دقت بالا با استفاده از GPSهاي تک فرکانسه امکان برداشت توسط دوGPSوروش اجراي تفاضلي ميسر خواهد شد.اجراي صحيح تبادل اطلاعات تفاضلي که به آنDGPSمي گويند با دو روش برداشت همزمان و پردازش نهايي امکان پذير است.
روش اول: يک گيرنده در نقطه معلوم قراردارد و پيام هاي ارسالي از ماهواره را           مي گيرد،تصحيح مي کند و براي گيرنده دوم که نقاط مختلف را اندازه مي گيرد مي فرستد،گيرنده دوم به کمک اين اطلاعات مختصات خود را اصلاح مي کند اين کار به گيرنده هاي نسبتاً گران که مجهز به فرستنده باشد نياز دارد.
روش دوم:در اين روش اطلاعات توسط گيرنده ثابت گرفته مي شود و گيرنده دوم نقاط مورد نظر را برداشت مي کند سپس داده ها توسط نرم افزار تصحيح مي شود.
يک سيسم ماهواره اي با عنوان Waas در آمريکا و برخي از کشورها قابل دريافت است اين سيستم ميزان خطا را براي گيرنده هاي دستي ارسال مي نمايدو در برخي از کشور ها اين سيستم به صورت ايستگاههاي منطقه اي دائمي مورد استفاده قرارمي گيرد.
 
 | 
نام و نام خانوادگی :  
پست الکترونیک :  
متن پیام :