GPS ، أو النظام العالمي لتحديد المواقع ، يُسمى أحيانًا NavStar. النظام العالمي لتحديد المواقع هو نظام سواتل للملاحة العالمية قائم على السواتل ، ويستخدم نظام GNSS لتوفير معلومات دقيقة عن الموقع والوقت في أي مكان على الأرض أو بالقرب منها.
يتم تشغيل نظام تحديد المواقع العالمي والحفاظ عليه بواسطة حكومة الولايات المتحدة ، على الرغم من أن الوصول إليه قد تم فتحه بحيث يكون متاحًا مجانًا في جميع أنحاء العالم عند استخدامه مع أجهزة استقبال GPS مناسبة.
عادةً ما تكون GPS قادرة على توفير معلومات الموقع في غضون بضعة أمتار ، مما يسمح بتحديد الموقع بدقة. من الممكن أيضًا استخراج معلومات التوقيت التي تمكن الترددات والوقت من الحفاظ على دقة بالغة. تعد أرقام أداء ثبات التردد في الأنظمة التي تستخدم توقيت GPS أفضل بكثير من البلورات أو غيرها من مصادر التردد الدقيقة الأخرى.
لقد كان الأداء وسهولة استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يعني أنه أصبح الآن جزءًا لا يتجزأ من الحياة اليومية ، حيث يتم استخدام العديد من أنظمة "satnav" المحمولة أو القائمة على السيارة ، بالإضافة إلى العديد من الهواتف المحمولة التي تضمها لتمكينها من تقديم معلومات عن الموقع. فرضه على الخرائط من الهاتف أو ساتناف.
أساسيات GPS
المفهوم الأساسي وراء نظام تحديد المواقع هو أن الإشارات تنتقل من الأقمار الصناعية في الفضاء ويتم استقبالها من قبل المستقبلات على سطح الأرض أو بالقرب منه. باستخدام التوقيت ، من الممكن تحديد المسافة من كل ساتل ومن ثم باستخدام عملية التثليث ومعرفة مواقع القمر الصناعي ، يمكن تحديد الموقع على الأرض.
ترسل جميع الأقمار الصناعية معلومات التوقيت حتى يعرف المتلقي متى تم إرسال الرسالة. ومع انتقال الإشارات الراديوية بسرعة الضوء ، فإنها تستغرق وقتًا قصيرًا ولكن محدودًا لتقطع المسافة من القمر الصناعي إلى جهاز الاستقبال. كما تنقل الأقمار الصناعية معلومات عن مواقعها. وبهذه الطريقة ، يمكن للمستقبِل حساب المسافة من الساتل إلى المستقبِل. وللحصول على إصلاح كامل لخط العرض وخط الطول والارتفاع ، يلزم توافر أربعة سواتل أو أكثر ، وعندما يكون المستقبِل في وضع واضح ، فإن أكثر من أربعة أقمار صناعية معروضة طوال الوقت. يمكن الحصول على إصلاح لخط العرض والطول فقط من ثلاثة أقمار صناعية.
ويتألف النظام الساتلي GPS العامل بالكامل من كوكبة تضم 24 ساتلاً تشغيلياً مع عدد قليل آخر في المدار كقطع غيار في حالة فشل أحدها. الأقمار الصناعية GPS في واحدة من ستة مدارات. توجد في الطائرات التي تميل عند مستوى 55 درجة تقريبًا إلى المستوى الاستوائي وهناك أربعة سواتل في كل مدار. يوفر هذا الترتيب لمستخدم الأرض رؤية ما بين خمسة وثمانية أقمار صناعية في أي وقت من أي نقطة على الأرض.
اﺳﺗﺧدام أﺟﮭزة اﻻﺳﺗﻘﺑﺎل اﻻﻗﺗﺻﺎدﯾﺔ اﻟﺗﻲ ﺗﺳﺗﻧد إﻟﯽ اﻷرض ﻗﺎدرة ﻋﻟﯽ ﺗﻘدﯾم ﻣﻌﻟوﻣﺎت ﻋن اﻟﻣوﻗﻊ ﻓﻲ ﻋدد ﻣن اﻟﻌداد. كما أن التكاليف الاقتصادية تعني أيضًا أنها مزودة الآن بالعديد من السيارات ، في حين يمكن شراء أجهزة استقبال منفصلة لنظام تحديد المواقع العالمي مقابل بضع مئات من الجنيهات أو الدولارات. ونتيجة لذلك ، يتم استخدامه على نطاق واسع من قبل الأفراد ، وكذلك العديد من المستخدمين التجاريين والمهنيين. في الواقع ، الاستخدام الأساسي لنظام GPS هو نظام ملاحة عسكري. وحقيقة استخدامها على نطاق واسع هي نتيجة ثانوية لنجاحها.
الأقمار الصناعية GPS
تدور الأقمار الصناعية فوق الأرض. يتم التحكم في مداراتها بإحكام لأن الأخطاء في مدارها سوف تترجم إلى أخطاء في المواضع النهائية. إشارات الوقت أيضا يتم التحكم فيها بإحكام. تحتوي الأقمار الصناعية على ساعة ذرية بحيث تكون الإشارات الزمنية التي ترسلها دقيقة للغاية. وعلى الرغم من ذلك ، فإن هذه الساعات سوف تنحرف قليلاً وتتغلب على ذلك ، وتستخدم الإشارات الصادرة عن المحطات الأرضية لتصحيح ذلك.
وتمتلك الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ذاتها عمرًا تصميميًا مدته عشر سنوات ، ولكن لضمان عدم وجود ثقوب في الخدمة في حالة حدوث أعطال غير متوقعة ، يتم الاحتفاظ بقطع الغيار في المدار ، ويمكن تشغيلها في مهلة قصيرة.
توفر الأقمار الصناعية قوتها الخاصة من خلال الألواح الشمسية. تمتد هذه إلى حوالي 17 قدما ، وتوفر 700 واط اللازمة لتشغيل القمر الصناعي وبطارياته عندما يكون في ضوء الشمس. من الطبيعي أن يبقى القمر الصناعي في حالة التشغيل عندما يكون في الجانب المظلم من الأرض عندما لا توفر الألواح الشمسية أي قوة. وهذا يعني أنه عندما تكون الشمس في حاجة إلى أشعة الشمس ، فإنها تحتاج إلى توفير طاقة إضافية لشحن البطاريات ، ما عدا مجرد تشغيل دائرة الأقمار الصناعية الأساسية.
مستقبلات GPS
يتوفر عدد كبير من أجهزة استقبال GPS حاليًا. أنها تستخدم على نطاق واسع من تقنيات معالجة الإشارات الرقمية. وتستخدم الإرسالات من السواتل تكنولوجيا انتشار الطيف ، وتربط معالجات الإشارة الإشارات المتلقاة لاستعادة البيانات. نظرًا لأن الإشارات ضعيفة جدًا ، فإنها تستغرق بعض الوقت بعد تشغيل جهاز الاستقبال للحصول على الإصلاح الأول. يعتبر هذا الوقت إلى الأول (TTFF) ذو أهمية ، وفي المستقبلات قد يستغرق ذلك ما يصل إلى اثنتي عشرة دقيقة ، على الرغم من أن المستقبلات الحديثة تستخدم العديد من عوامل الترابط الأخرى التي يمكنها تقصير هذا بشكل كبير.
عند استخدام جهاز استقبال GPS ، يجب أن يكون جهاز الاستقبال مفتوحًا. سوف تخفي المباني أو أي بنية الإشارات وقد يعني ذلك أنه يمكن رؤية بعض الأقمار الصناعية. وبالتالي لن تعمل أجهزة الاستقبال داخل المباني ، وقد تتسبب المناطق الحضرية في كثير من الأحيان في حدوث مشكلات.
تطبيقات GPS
الاستخدام الأساسي لنظام تحديد المواقع هو بمثابة مساعدة ملاحة عسكرية. وتدير وزارة الدفاع الأمريكية دورها الأساسي وهو تزويد القوات الأمريكية بوسائل دقيقة للملاحة في أي مكان في العالم. ومع ذلك فقد تم فتح استخدامه حتى يتمكن المستخدمون التجاريون والخاصون من الوصول إلى الإشارات ويمكنهم استخدام النظام. وفقًا لذلك ، يتم استخدامه على نطاق واسع للعديد من التطبيقات التجارية من الملاحة بالطائرات ، وملاحة السفن إلى المسح ، وفي أي مكان تطلب فيه معلومات الموقع. بالنسبة للمستعملين من القطاع الخاص ، تتوفر هذه المستقبِلات ذات التكلفة الفعالة جدًا في هذه الأيام ويمكن استخدامها للتطبيقات بما في ذلك الإبحار. حتى أن العديد من السيارات قد تم تركيبها الآن لتوفير أنظمة SatNav لتمكينها من التنقل بسهولة دون الحاجة إلى خرائط إضافية.
يمكن القول أن النظام العالمي لتحديد المواقع قد أحدث ثورة في الملاحة العالمية منذ أن أصبح متاحًا. قبل أنظمة الملاحة هذه كانت مترجمة نسبياً ، ولم تقدم أي شيء بنفس درجة الدقة والمرونة والتغطية.
يتم تشغيل نظام تحديد المواقع العالمي والحفاظ عليه بواسطة حكومة الولايات المتحدة ، على الرغم من أن الوصول إليه قد تم فتحه بحيث يكون متاحًا مجانًا في جميع أنحاء العالم عند استخدامه مع أجهزة استقبال GPS مناسبة.
عادةً ما تكون GPS قادرة على توفير معلومات الموقع في غضون بضعة أمتار ، مما يسمح بتحديد الموقع بدقة. من الممكن أيضًا استخراج معلومات التوقيت التي تمكن الترددات والوقت من الحفاظ على دقة بالغة. تعد أرقام أداء ثبات التردد في الأنظمة التي تستخدم توقيت GPS أفضل بكثير من البلورات أو غيرها من مصادر التردد الدقيقة الأخرى.
لقد كان الأداء وسهولة استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يعني أنه أصبح الآن جزءًا لا يتجزأ من الحياة اليومية ، حيث يتم استخدام العديد من أنظمة "satnav" المحمولة أو القائمة على السيارة ، بالإضافة إلى العديد من الهواتف المحمولة التي تضمها لتمكينها من تقديم معلومات عن الموقع. فرضه على الخرائط من الهاتف أو ساتناف.
أساسيات GPS
المفهوم الأساسي وراء نظام تحديد المواقع هو أن الإشارات تنتقل من الأقمار الصناعية في الفضاء ويتم استقبالها من قبل المستقبلات على سطح الأرض أو بالقرب منه. باستخدام التوقيت ، من الممكن تحديد المسافة من كل ساتل ومن ثم باستخدام عملية التثليث ومعرفة مواقع القمر الصناعي ، يمكن تحديد الموقع على الأرض.
ترسل جميع الأقمار الصناعية معلومات التوقيت حتى يعرف المتلقي متى تم إرسال الرسالة. ومع انتقال الإشارات الراديوية بسرعة الضوء ، فإنها تستغرق وقتًا قصيرًا ولكن محدودًا لتقطع المسافة من القمر الصناعي إلى جهاز الاستقبال. كما تنقل الأقمار الصناعية معلومات عن مواقعها. وبهذه الطريقة ، يمكن للمستقبِل حساب المسافة من الساتل إلى المستقبِل. وللحصول على إصلاح كامل لخط العرض وخط الطول والارتفاع ، يلزم توافر أربعة سواتل أو أكثر ، وعندما يكون المستقبِل في وضع واضح ، فإن أكثر من أربعة أقمار صناعية معروضة طوال الوقت. يمكن الحصول على إصلاح لخط العرض والطول فقط من ثلاثة أقمار صناعية.
ويتألف النظام الساتلي GPS العامل بالكامل من كوكبة تضم 24 ساتلاً تشغيلياً مع عدد قليل آخر في المدار كقطع غيار في حالة فشل أحدها. الأقمار الصناعية GPS في واحدة من ستة مدارات. توجد في الطائرات التي تميل عند مستوى 55 درجة تقريبًا إلى المستوى الاستوائي وهناك أربعة سواتل في كل مدار. يوفر هذا الترتيب لمستخدم الأرض رؤية ما بين خمسة وثمانية أقمار صناعية في أي وقت من أي نقطة على الأرض.
اﺳﺗﺧدام أﺟﮭزة اﻻﺳﺗﻘﺑﺎل اﻻﻗﺗﺻﺎدﯾﺔ اﻟﺗﻲ ﺗﺳﺗﻧد إﻟﯽ اﻷرض ﻗﺎدرة ﻋﻟﯽ ﺗﻘدﯾم ﻣﻌﻟوﻣﺎت ﻋن اﻟﻣوﻗﻊ ﻓﻲ ﻋدد ﻣن اﻟﻌداد. كما أن التكاليف الاقتصادية تعني أيضًا أنها مزودة الآن بالعديد من السيارات ، في حين يمكن شراء أجهزة استقبال منفصلة لنظام تحديد المواقع العالمي مقابل بضع مئات من الجنيهات أو الدولارات. ونتيجة لذلك ، يتم استخدامه على نطاق واسع من قبل الأفراد ، وكذلك العديد من المستخدمين التجاريين والمهنيين. في الواقع ، الاستخدام الأساسي لنظام GPS هو نظام ملاحة عسكري. وحقيقة استخدامها على نطاق واسع هي نتيجة ثانوية لنجاحها.
الأقمار الصناعية GPS
تدور الأقمار الصناعية فوق الأرض. يتم التحكم في مداراتها بإحكام لأن الأخطاء في مدارها سوف تترجم إلى أخطاء في المواضع النهائية. إشارات الوقت أيضا يتم التحكم فيها بإحكام. تحتوي الأقمار الصناعية على ساعة ذرية بحيث تكون الإشارات الزمنية التي ترسلها دقيقة للغاية. وعلى الرغم من ذلك ، فإن هذه الساعات سوف تنحرف قليلاً وتتغلب على ذلك ، وتستخدم الإشارات الصادرة عن المحطات الأرضية لتصحيح ذلك.
وتمتلك الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ذاتها عمرًا تصميميًا مدته عشر سنوات ، ولكن لضمان عدم وجود ثقوب في الخدمة في حالة حدوث أعطال غير متوقعة ، يتم الاحتفاظ بقطع الغيار في المدار ، ويمكن تشغيلها في مهلة قصيرة.
توفر الأقمار الصناعية قوتها الخاصة من خلال الألواح الشمسية. تمتد هذه إلى حوالي 17 قدما ، وتوفر 700 واط اللازمة لتشغيل القمر الصناعي وبطارياته عندما يكون في ضوء الشمس. من الطبيعي أن يبقى القمر الصناعي في حالة التشغيل عندما يكون في الجانب المظلم من الأرض عندما لا توفر الألواح الشمسية أي قوة. وهذا يعني أنه عندما تكون الشمس في حاجة إلى أشعة الشمس ، فإنها تحتاج إلى توفير طاقة إضافية لشحن البطاريات ، ما عدا مجرد تشغيل دائرة الأقمار الصناعية الأساسية.
مستقبلات GPS
يتوفر عدد كبير من أجهزة استقبال GPS حاليًا. أنها تستخدم على نطاق واسع من تقنيات معالجة الإشارات الرقمية. وتستخدم الإرسالات من السواتل تكنولوجيا انتشار الطيف ، وتربط معالجات الإشارة الإشارات المتلقاة لاستعادة البيانات. نظرًا لأن الإشارات ضعيفة جدًا ، فإنها تستغرق بعض الوقت بعد تشغيل جهاز الاستقبال للحصول على الإصلاح الأول. يعتبر هذا الوقت إلى الأول (TTFF) ذو أهمية ، وفي المستقبلات قد يستغرق ذلك ما يصل إلى اثنتي عشرة دقيقة ، على الرغم من أن المستقبلات الحديثة تستخدم العديد من عوامل الترابط الأخرى التي يمكنها تقصير هذا بشكل كبير.
عند استخدام جهاز استقبال GPS ، يجب أن يكون جهاز الاستقبال مفتوحًا. سوف تخفي المباني أو أي بنية الإشارات وقد يعني ذلك أنه يمكن رؤية بعض الأقمار الصناعية. وبالتالي لن تعمل أجهزة الاستقبال داخل المباني ، وقد تتسبب المناطق الحضرية في كثير من الأحيان في حدوث مشكلات.
تطبيقات GPS
الاستخدام الأساسي لنظام تحديد المواقع هو بمثابة مساعدة ملاحة عسكرية. وتدير وزارة الدفاع الأمريكية دورها الأساسي وهو تزويد القوات الأمريكية بوسائل دقيقة للملاحة في أي مكان في العالم. ومع ذلك فقد تم فتح استخدامه حتى يتمكن المستخدمون التجاريون والخاصون من الوصول إلى الإشارات ويمكنهم استخدام النظام. وفقًا لذلك ، يتم استخدامه على نطاق واسع للعديد من التطبيقات التجارية من الملاحة بالطائرات ، وملاحة السفن إلى المسح ، وفي أي مكان تطلب فيه معلومات الموقع. بالنسبة للمستعملين من القطاع الخاص ، تتوفر هذه المستقبِلات ذات التكلفة الفعالة جدًا في هذه الأيام ويمكن استخدامها للتطبيقات بما في ذلك الإبحار. حتى أن العديد من السيارات قد تم تركيبها الآن لتوفير أنظمة SatNav لتمكينها من التنقل بسهولة دون الحاجة إلى خرائط إضافية.
يمكن القول أن النظام العالمي لتحديد المواقع قد أحدث ثورة في الملاحة العالمية منذ أن أصبح متاحًا. قبل أنظمة الملاحة هذه كانت مترجمة نسبياً ، ولم تقدم أي شيء بنفس درجة الدقة والمرونة والتغطية.
0 التعليقات:
إرسال تعليق