پیشگفتار

از گذشته,زمانی که تکنولوژی پیشرفته امروزی وجود نداشت , مردم و به خصوص افرادی مانند سیاحان, جهانگردان…., گاهی اوقات در یک گستره جغرافیائی و به خصوص شهرها و کشورهای بیگانه, از مکان دقیق خود باخبر نبودند وحتی گاهی نیز در بیابان ها و دریاها مسیرخود را گم میکردند , از سوی دیگر در دنیای قدیم, استفاده از ستارگان ,قطب نما وسایرعوامل طبیعی تا اندازه ای راهگشای بشر بود, ضمن اینکه همه این موارد, بطور کلی انسان عصرگذشته رامورد هدایت و راهنمای قرار میداد, درحالیکه امروزه پیچیدگی های جغرافیائی, اعم از بافت شهر وخیابان و… اصولا زمینه استفاده از اینگونه روش ها را تا حدزیادی منتفی وبی معنا کرده است.

به هرصورت درشرایط فعلی با گسترش فناوریهای گوناگون,این مشکل توسط یک سیستم ماهوار ای مدرن وپیشرفته با نام و عبارت GPS(Gelobal Position System) که به معنای سیستم موقعیت یاب جغرافیایی می باشد، رفع شده است. در حقیقت دنیای امروز، دنیایی است که هیچ فردی در آن گم نخواهد شد و همه چیز بر روی تمام نقاط زمین قابل شناسایی است واین قدرت دستیابی به سیستم های شناسایی را ماهواره ها ودر اساس کامپیوترها، در اختیار بشر قرار داده اند.

مقدمه

سیستم تعیین موقعیت جهانی NAVSTAR GPS یک سیستم ناوبری رادیوئی ماهواره ایست, که توسط ارتش ایالت متحده آمریکا طراحی و ایجاد شده است. این سیستم اساسأ یک سیستم نظامی است وکاربردهای غیرنظامی آن دارای محدودیت های خاصی است. جی.پی.اس (GPS) دارای تکنولوژی بسیار پیشرفته و پیچیده ای است ,لیکن کاربردهای آن بسیار ساده است. تکنیکهای مختلف تعین موقعیت جی.پی.اس (GPS) دارای کاربری ها و دقت های مختلفی هستند, به گونه ای که حیطهء کاربردهای سیستم را از تعیین موقعیت بسیار دقیق ژئودتیک تا ناوبری هوائی و دریایی گسترش داده اند.

طراحی سیستم جی.پی.اس (GPS) بر اساس 24 ماهواره (21 ماهواره فعال و 3 ماهواره فعال یدکی ) است, به گونه ای که تمام سطح زمین را پوشش دهند. امواج در طیفی از امواج الکترومغناطیس ارسال میشوند,که تحت هر شرایط جوی قابل دسترسی باشند. همچنین در هرنقطه ای از زمین در تمام ساعات شبانه روز حداقل 4 ماهواره در بالای افق کاربر قابل مشاهده اند.کاربر با گیرنده های خاصی امواج ارسالی از ماهواره های جی.پی.اس (GPS) رادریافت نموده وبا استفاده از شبه فاصله سنجی به حداقل 4 ماهواره دارای موقعیت معلوم ,مختصات نقطهء استقرار آنتن گیرنده بدست می آید.

از لحاظ هندسی اندازه گیری 3 طول کافی است, لیکن سیستم جی.پی.اس (GPS) یک سیستم اندازه گیری طول است,و ساعت گیرنده وماهواره همزمانی کامل ندارند, بنابراین یک مشاهدهء اضافی برای تعیین خطای غیرهمزمانی ساعت گیرنده و ماهواره مورد نیاز است.

تاریخچه GPS:

GPS دارای تاریخچه و سیر تکاملی جالبی می‌باشد و اخیرا استفاده از آن موجب اکتشافات قابل توجهی شده است. اما قبل از این که بیشتر راجع به جی.پی.اس (GPS) بدانیم، لازم است مختصری در مورد ناوبری(Navigation) بدانیم.

از زمان ماقبل تاریخ مردم سعی می کردند یک راه قابل اطمینان پیدا کنند که به آنها بگوید کجا هستند و حتی آنها را به جاییکه می روند راهنمایی کرده و سپس به خانه بازگرداند. مردمان غارنشین وقتی که برای تهیه غذا به شکار می رفتند، احتمالا از سنگ‌ها و شاخه های کوچک برای علامت‌گذاری مسیر خود استفاده می کردند. ملوانان نیز ابتدا سواحل را به دقت دنبال می کردند تا از گم شدنشان جلوگیری کنند. وقتی دریا نوردان اولیه در دریاهای باز(اقیانوس ها) کشتیرانی کردند، دریافتند که می‌توانند مسیر خود را با دنبال کردن ستاره‌ها ترسیم کنند. فنیقیهای باستان از ستاره شمالی برای سفر به مصر و جزیره کرت استفاده می‌کردند. بر طبق گفته هومر الهه آتنا به اودیسه گفته است که هنگام سفر کردن در جزیره کالیپسو ” دب اکبر را سمت راست خود قرار بده”.

متأسفانه برای اودیسه و دیگر دریانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب‌های صاف قابل رؤیت هستند.

پیشرفت مهم بعدی در امر ناوبری کشف قطب نمای مغناطیسی و دستگاه زاویه یاب(sextant) بود. عقربه قطب نما همیشه نقطه شمالی را نمایش می دهد، بنابراین همیشه دانستن جهت مسیری که در آن حرکت می‌کنیم را ممکن می سازد.

جی.پی.اس (GPS) چیست؟

سیستم مکان یابی جهانی ( Global Positioning System ) یک سیستم هدایت ( ناوبری ) ماهواره ای اســت و تنها سیستمی می باشد که امروزه قادر است، موقعیت دقیق شما را بر روی زمین در هر زمان، درهر مکان و در هر هوایی مشخص کند. . این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.

این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شدوسرانجام در سال 1994 شبکه ای شامل24 ماهواره تشکیل گردیدکه امروزه تعداد آنها به عدد 28 رسیده است.

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.

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 جی.پی.اس (GPS) تمام سیستم های قبلی تعیین موقعیت ماهواره ای از قبیل دور بین های بالستیک،داپلر, NNSS,SLR,LLRLONG-C,SECOR ، به تدریج از دور خارج شدند. GPSیک سیستم عملیاتی و همیشه در حال آماده باش است که در تمامی شرایط آب و هوایی دارای کارآیی می باشد؛ زیرا فرکانس امواجی که تو سط ماهواره های GPSارسال 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.

روسها نیز سیستمی مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآیی و توان عملیاتی در حال حاضر به پای سیستم جی.پی.اس (GPS) نمی رسد.

ترتیبی که سایت تخصصی جی.آی.اس برای مطالعه سری جی.پی.اس (GPS) پیشنهاد می کند:

• آشنایی با جی.پی.اس (GPS) – بخش اول
• آشنایی با جی.پی.اس (GPS) – بخش دوم (عملکرد سیستم)
• آشنایی با جی پی اس (GPS) – بخش سوم (بخش زمینی)
• آشنایی با جی پی اس (GPS) – بخش چهارم (کاربردها)
• تکنیک های مختلف تعیین موقعیت جی پی اس (GPS)
• منابع خطا در اندازه گیری جی پی اس (GPS)
• کمیتهای قابل مشاهده در سیستم جی.پی.اس (GPS)
• تکنیک تعیین موقعیت آنی (RTK) در GPS -بخش اول
• تکنیک تعیین موقعیت آنی (RTK) در GPS -بخش دوم
• شبکه تعیین موقعیت آنی RTK تهران
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش اول
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش دوم
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش سوم
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش چهارم
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش پنجم

مطالب مرتبط:

آشنایی با جی.پی.اس (GPS) – بخش دوم (عملکرد سیستم) منابع خطا در اندازه گیری جی پی اس (GPS) روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش اول