GPS جیست

بشر اوليه هميشه به دنبال روشهاي مناسبي جهت پيدا کردن مسير خود بوده است . انسانهاي اوليه اين کار را با سنگ چين کردن و در نظر گرفتن علائم طبيعي انجام مي دادند ولي اين علائم به مرور زمان از بين مي رفت .در اوائل قرن هفدهم کشورها فقط عرض جغرافيايي را مي توانستند محاسبه کنند و اين کار را با محاسبه زاويه ستاره شمالي با خط افق انجام مي دادند .ولي به هيچ وجه نمي توانستند محاسبه کنند طول جغرافيايي را اندازه گيري کنند و به همين خاطر بسياري از کشتيها در اثر ناوبري اشتباه گم مي شدند و ديگر هرگز پيدا نمي شدند . همچنين آن زمان مصادف با جنگهاي بين کشورهاي اسپانيا , ايتاليا , فرانسه , انگلستان و ساير کشورها بود و حتي در ملاقات کشتي هاي تجاري آنها جنگ و خونريزي رخ مي داد . در نهايت بشر با اختراع ساعت توانست طول جغرافيايي را محاسبه نمايد . مبداء طول جغرافيايي طبق قرارداد بين کشورها گرينويچ مي باشد . Time Greenwich Mean يا همان GMT طبق اين قرارداد کره زمين که 360 درجه مي باشد و هر ساعت 15 درجه خواهد بود . براي مثال کشور ما ايران 30:30 + نسبت به گرينويچ جلو تر است . بشر هر روز به دنبال پيدا کردن راه جديدي جهت ناوبري مطمئن تر بود . در دوران جنگ سرد و پس از حمله غافلگيرانه به Pearl harbor در 7 دسامبر 1941 آمريکاييها احساس خطر کردند و با دليل نگراني از آغاز جنگ ناگهاني و از دست دادن مستعمراتشان شروع به طراحي GPS نمودند.
GPS هاي اوليه بسيار پيچيده بودند و کار با آنها بسيار سخت بود . به مرور زمان GPS ها بسيار پيشرفته تر شدند ولي اين دستگاه فقط در اختيار وزارت دفاع آمريکا بود و هيچ سازماني ديگر قادر به استفاده از اين تکنولوزي نبود . پس از سقوط هواپيماي 007 کره اي در روسيه به خاطر ناوبري اشتباه, ريگان(رييس جمهور وقت امريکا) اعلام کرد که استفاده از GPS براي عموم آزاد است .


نحوه کارکرد GPS :
GPS يک دستگاه صرفا گيرنده مي باشد که اطلاعات بدست آمده از ماهواره هاي اطراف زمين را مورد تجزيه و تحليل قرار داده و PIV شما را محاسبه مي کنند .P=Position منظور موقعييت شما در هر نقطه از کره خاکي و فضاي اطراف آن است . T = Time منظور زمان محلي دقيق و با دقت فوق لاعاده بالا در همان منطقه اي که شما هستيد V = Veloctiy منظور سرعت لحظه اي شماست که آن را با دقت فوق العاده بالا محاسبه مي کند . حال ما مي خواهيم بدانيم يک دستگاه گيرنده با يک آنتن کوچک چگونه اين اطلاعات را براي ما محاسبه مي کند . تعداد 24 ماهواره توسط شرکتهاي توليد کننده GPS يعني Garmin و Magellan در فاصله 20200 کيلو متري از سطح زمين قرار دارند و در هر مدار 4 ماهواره قرار دارد . بدينسان اين ماهواره ها کل زمين را تحت پوشش خود قرار مي دهند. در داخل هر کدام از اين ماهواره ها 4 ساعت اتمي قرار دارد تا مطمئن باشيم که در يک لحظه بخصوص حداقل يکي از آنها کار مي کند . اين ماهواره ها کد هاي 0 و 1 را براي دستگاه گيرنده مي فرستند مثلا در ثانيه 0 کد 00001001 و در ثانيه 001 ,0 کد بعدي را در فضا منتشر مي کند . هر کدام از اين کد ها دوباره تکرار مي شوند . مثلا دستگاه گيرنده شما کد 001 را در ثانيه اول مي گيرد و در 1 نانو ثانيه بعد دوباره اين کد را دريافت مي کند . بنابر اين تشخيص مي دهد که مثلا فاصله زماني بين شما و ماهواره براي امواجي که با سرعت نور حرکت مي کنند 1 نانو ثانيه مي باشد . حال چرا اينقدر زمان براي ما مهم است ؟ به خاطر اينکه فاصله ها بر اساس زمان سنجيده مي شوند . مثلا در مورد مثال بالا فاصله شما از ماهواره برابر مي شود با :X=vt=300000110(-9)
از طرفي ديگر در داخل دستگاه GPS شما حدس مي زند که مکان هندسي شما يک کره به شعاع X ( که در بالا محاسبه کرديم ) و به مرکز مهواره مورد نظر مي باشد در نتيجه شما با ماهواره اول متوجه شديد که مکان هندسي شما در فضا سطح يک کره مي باشد .حال با گرفتن سيگنال ها و محاسبه فاصله از ماهواره دوم مکان هندسي شما در فضا سطح کره زمين خواهد شد . فصل مشترک اين دو کره يک دايره است . ماهواره سوم نيز مکان هندسي شما را بر روي يک کره ديگر تخمين مي زند . فصل مشترک اين کره با دايره قبلي دو نقطه خواهد بود . حال ماهواره چهارم کره بعدي را مي سازد که فصل مشترک يک کره با دو نقطه يک نقطه خواهد بود . خيلي جالب است ؟!
حال موقعيت شما بر روي کره زمين و فضاي اطراف آن در يک نقطه مشخص شده است . به همين ترتيب زمان شما نيز با توجه به موقعيت شما و ساعت GPS محاسبه خواهد شد . اين ساعت ساعت محلي است و با ساعت رسمي هر کشور فرق خواهد داشت . سرعت شما چگونه محاسبه خواهد شد ؟! آيا با تقسيم فاصله بين دو نقطه بر زمان ؟! اخيرا اين روش , روش مناسبي جهت دستگاه دقيقي مثل GPS نمي باشد . سرعت شما با استفاده از اثر دوپلروروابط ان محاسبه ميشود.ما در فيزيک دبيرستان با اثر دوپلر آشنا شديم اين در حقيقت همان شکل معروف آمبولانس است که با نزديک شدن به ما , رسيدن به ما و دور شدن از ما صدايش نيز تغيير مي کند .
طراحان آمريکايي از اين مساله در طراحي رادارها و بخصوص دستگاه GPS جهت تعيين سرعت دقيق استفاده کرده اند . خوب حالا به اين نکته رسيديم که مي توانيم موقعيت , سرعت و زمان دقيق خود را داشته باشيم . بنابراين طول جغرافيايي , ارتفاع از سطح آبها ي آزاد دريا ها , زمان محلي و سرعت را خواهيم داشت . اما آيا فقط همين اطلاعات در اختيار ماست يا بيشتر ؟!

سخت افزار و نرم افزار GPS :
سخت افزار GPS در حقيقت مجموعه اي از IC ها و تراشه ها جهت انجام محاسبات خاصي است که انجام آن براي شخص بسيار سخت مي باشد
نرم افزار : نرم افزار اين دستگاه شامل برنامه اي است که دستگاه با آن کار مي کند و در حقيقت اين هم مانند يکي از برنامه هاي کامپيوتري عادي است که البته به زبان C نوشته شده است . نسخه هاي جديد اين برنامه ها در اينترنت و در سايت شرکتها نامبرده موجود مي باشد همانطور که گفتيم دستگاه GPS يک کامپيوتر کوچک است که جهت انجام امور خاصي برنامه ريزي شده است . بنابراين اين کامپيوتر با داشتن مختصات شما مي تواند کارهاي ديگري هم انجام بدهد . مثلا مي تواند زمان طلوع و غروب خورشيد را در موقعيت شما بگويد . همچنين زمان طلوع و غروب ماه . شايد خيلي جالب باشد ولي GPS مي تواند زمان باقيمانده براي رسيدن به مقصد مورد نظر را با توجه به سرعت شما محاسبه کند . همچنين ميانگين سرعت شما , بيشترين سرعت , ميانگين سربالايي و سرازيري مسير , سرعت عمودي , موقعيت منطقه از نظر شکار و ماهيگيري و شکار در هر نقطه جهان , محاسبه مساحت يک نقطه ناشناخته و بر گرداندن شما از مسير آمده و ....
در ضمن نکته اي که در مورد GPS حائز اهميت است اين است که شرايط آب و هوايي هيچ تاثير بر روي کارکرد اين وسيله ندارد.  مطالب بالا مي تواند راهنمايي براي آموزش تعميرات موبايل باشد.

خدمات و محصولات صنعتی

 الکتروپمپ