معرفي GPS در ادامه مطلب

سيستم تعيين موقعيت جهاني ( Global positining system )

در سال 1973 وزارت دفاع آمريكا تصميم گرفت يك تعيين موقعيت جهاني انجام دهد , وقتي از يك سيستم زمين و خارج از درگيريهاي زمين تعيين موقعيت نمايند مختصاتي با دقتي بهتر ارائه خواهد داد و به همين دليل از سيستم فضايي استفاده مي نمايند .

وزارت دفاع آمريكا براي تعيين موقعيت فضايي يك ( NAVSTAR ) ايجاد كرد , سيستمي كه ما را در گرو زمان و فاصله يابي هدايت مي نمايد و نتيجه آن همين GPS امروزي است . زمان چون يك رخداد طبيعي است پس همه چيز در صدد آن فرضي است و نمي توان آنها را به صورت مطلق بيان نمود .

بنا براين به دليل عدم هم زماني گيرنده و ماهواره يك شبه فاصله داريم و اين فاصله واقعي نخواهد بود .

R =P+CS

P:فاصله كاربر گيرنده ماهواره تا ماهواره

CS:سرعت نور

از آنجايي كه بر اساس محاسبه GPS فرمول X=vt يا X=Q است زماني كه موج انتشار يافته به ما مي رسد سرعت ميل زمان براي گيرنده ماهواره متفاوت است و به همين دليل خطاي عدم هم زماني ساعت گيرنده و ماهواره وجود دارد .

در GPS خطاي شرايط آب و هوايي وجود ندارد و در همه ي شرايط آب و هوايي مي توان از آنها استفاده كرد و اين دستگاه خطاي اتمسفر را حذف مي نمايد .

اولين هدف GPS اندازه گيري سرعت و موقعيت كه همان ناوبري است مي باشد و همانطور هماهنگي و يا انتقال زمان بين گيرنده و ماهواره ولي به مرور زمان وزارت دفاع آمريكا تصميم گرفت اهدافش را به بعد نظامي نزديكتر نمايد و در اوايل فقط جنبه نظامي داشت و از سال 1986 بخشي از آن عمومي شد و اهدافي عمراني پيدا كرد و در جهت تعيين موقعيت از آن استفاده شد ( شبكه ژئودزي با دقت بالا )

در اين سيستم 4 مجهول وجود دارد زمان وXYZ بنابراين براي استفاده از كمترين مربعات به 4 مشاهده نياز داريم .

به طور كلي ماهواره داراي 3 بخش است 1- ماهواره 2- كنترل 3- كاربران

1- ماهواره در 6 مدار نزديك به دايره در 55 درجه نسبت به خط استوا در فاصله 20 هزار كيلومتري نسبت به سطح زمين قرار داده اند و اين فاصله به خاطر اين موضوع است كه آنها از آخرين لايه اتمسفري كه داراي جاذبه است دور باشند .

GPS طوري طراحي شده است كه در زاويه قائم 15 درجه 4 تا 8 ماهواره را مشاهده نمايد پس بهترين زاويه جهت مشاهده 15 درجه است و نبايد هيچ مانعي در اين زاويه در مقابل دستگاه قرار داشته باشد اگر زاويه ارتفاعي به 5 درجه كاهش يابد 12 ماهواره و در10 درجه 10 ماهواره قابل رويت خواهند بود تجهيزات اين ماهواره ها شامل :1- سكوي فرستنده و گيرنده راديويي 2- ساعت اتمي 3- كامپيوتر مي باشند . تجهيزات الكترونيكي ماهواره ها به ما كمك مي كنند تا شعاع كره زمين را محاسبه نماييم و هر ماهواره يك پيام مي فرستد كه مي توان موقعيت ماهواره را نسبت به مركز ثقل كره زمين بدست آورد بنابراين ماهواره يك نقطه معلوم مي شود كه گيرنده مجهول را براي ما معلوم مي سازد . ماهواره ها براي اينكه شناخته شوند توسط اعداد مختلفي خود را به ما معرفب مي كنند .

1- عدد پرتاپ

2- كد نويز شبه تصادفي PRN آنچه براي شناسايي مرسوم است و براي هر ماهواره منحصر به فرد است .

3- عدد مدار(موقعيت مدار)

4- نوع طراحي

دسته بندي ماهواره ها :

ماهواره هاي بلوك I :

- سال پرتاپ آنها 1978 تا 1985 بوده است .

- وزن هر كدام از آنها 845 كيلوگرم است .

- طراحي طول عمر آنها 4.5 سال بوده اما بعضي از آنها 10 سال عمر كرده اند .

- زاويه ميل آنها 63 درجه بوده است .

- در دسترس همگان بوده اند .

- امروزه هيچ كدام از آنها وجود ندارند .

ماهواره هاي بلوك II :

- با يلوك I فرق داشته زيرا كدهاي P,Y به آنها اضافه شده است و كاربد نضامي و مهندسي دارند .

- زاويه ميل آنها 55 درجه است .

- وزن هر يك 1500 كيلوگرم است .

- اولين پرتاپ سال 1989 صورت گرفته است .

- طول عمر پيش بيني شده براي آنها 7.5 سال بوده ولي تا 10 سال عمر كرده اند .

ماهواره هاي بلوك IIA :

- رفلكتورهايي روي اين ماهواره ها بوده كه رد يابي ليزري را براي آنها امكان پذير كرده است و به فاصله يابي ليزري كمك مي كند و اولين پرتاپ آنها در سال 1990 بوده است .

ماهواره هاي بلوك IIR:

- وزن آنها 2000 كيلوگرم بوده است .

- اولين پرتاپ آنها در سال 1997 بوده است .

- براي عمر 10 ساله طراحي شده بودند ولي هم اكنون نيز وجود دارند

- مجهز به امكانات رد يابي بين ماهواره ها است .

ماهواره هاي بلوك IIF :

- وزن آنها بيش از 2000 كيلوگرم است .

- اولين پرتاپ آنها در سال 2007 رخ داده است .

- عمر 15 ساله براي آنها پيش بيني شده است .

- يك تقويت سيگنال و يك سيستم ناوبري inersy به آنها اضافه شده است .

ماهواره هاي بلوك III :

تحت مطالعات وزارت دفاع است و قرار است تا سال 2030 پرتاپ شوند .

اطلاعاتي كه ماهواره ارسال مي كند :

اتمهاي كه در ساعت اتمي ماهواره قرار دارند باعث ايجاد فركانس مبنا براي ما كه برابر 10.23 مگاهرتز است مي شود .

طبق اين فركانس مبنا پنج مشاهده خواهيم داشت و همچنين دوسگنال كه شامل موارد زير خواهد بود .

فركانس مبنا F0 = 10.23 MHZ

فركانس:تعداد گردش هاي يك اتم در يك ثانيه را يك فركانس گويند .

امواجي كه بر پايه ي اين فركانس مبنا توليد مي شوند شامل موارد زير است .

1- L1 سيگنال الكترو مغناطيسي L1=154F0=1.5GHZ

2- L2 سيگنال الكترو مغناطيسي L2=120F0=1.2GHZ

3- CIA كد ديجيتالي CIA=F0/10=1.023MHZ

4- P كد ديجيتالي P=F0=10.23MHZ

5- NM پيغام ناوبري NM=F0/204600=50HZ

اين مشاهدات قرار است به ما برسد در پيغام ناوبري پارامترهايي در آن نهفته است كه موقعيت ماهواره را براي ما مشخص مي سازذ لذا موقعيت مجهول ماهواره معلوم مي شود .

L1وL2 امواج حاملي هستند كه در اصل دو كد ديجيتال و پيغام ناوبري را حمل مي كنند تا به گيرنده كه داراي موقعيت مجهول است برسد .

در سالهاي اخير موج جديدي به نام L5=115F0=1.1GHZ آمده است كه باعث شده برخي فركانسهاي جديداضاف شود كه تمامي گيرنده ها قابليت گرفتن آن را ندارند .

پريود هر ماهواره T=11H58M است كه در هر روز حداقل 2 بار يك ماهواره قابل مشاهده است يعني روزانه دو دور حول زمين مي چرخد .

در هر انتشار يك ماهواره بيش از نيمي از كره زمين را پوشش مي دهد .

F

به طور كلي سيستم GPS داراي سه بخش عمده است در مطالب بالا بخش ماهواره را به صورت كامل توضيح داديم علاوه بر آن دو بخش ديگر به نام بخش كنترل كه در نقاط مختلفي در سطح زمين ايستگاههاي كنترل تعبيه شده است و بخش كاربران كه در ادامه به آن پرداخته شده است .

بخش كاربران (USER) :

اين بخش شامل گيرنده هاي زير مي باشد .

- گيرنده هاي تك فركانش L1

- گيرنده هاي دو فركانس L1+L2

- گيرنده هاي سه فركانس L1+L2+L3

حال چند سوال مطح مي شود , اگر قرار به تعيين مختصات باشد ماهواره ها در چه سيستم مختصاتي هستند؟ و ما در چه موقعيتي ؟چگونه اين دو را به هم تبديل كنيم؟

براي حل اين معادله: يك ماهواره در سيستم مختصات ژئودتيك داريم (RS) , حال قرار است با انتشار سيگنال و مشاهدات گفته شده يك مختصات ژئودتيك در گيرنده داشته باشيم (RR)

مراحل زير را جهت حل اين معادله در پيش مي گيريم :

- ابتدا موقعيت ماهواره در سيستم مداري مشخص است حال آن را به سيستم سماوي برده و سپس به سيستم سماوي لحظه اي و به سيستم زميني لحظه اي و در سيستم زميني قراردادي و در نهايت به سيستم ژئودتيك مي بريم

- فصل چهارم آموزش GPS

- فصل پنجم آموزش GPS

كليد واژه ها:

'شركت نقشه برداري' , 'مهندسين مشاور نقشه برداري' , 'مشاور نقشه برداري' , 'مشاوره نقشه برداري' , 'مشاور نقشه بردار' , 'مهندس نقشه بردار' , 'مهندس نقشه برداري' , 'پيمانكار نقشه بردار' , 'پيمانكار نقشه برداري' , 'آموزش نقشه برداري' , 'تهيه نقشه' , 'دفتر نقشه برداري' , 'ماده147' , 'ماده 147' , 'تهيه نقشه UTM' , 'مشاورين نقشه برداري' , 'مشاورين نقشه بردار' , 'نقشه برداري' , 'نقشه بردار'

تهیه نقشه UTM | مهندس نقشه بردار | دفتر نقشه برداری