تاریخچه جی پی اس

سیستم موقعیت‌یاب جهانی یا جی‌پی‌اس (به انگلیسی: GPS: Global Positioning System)‏ منظومه‌ای از ۲۴ ماهواره است که زمین را دور می‌زند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد.

راکت‌های کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها نوستار (NAVSTAR) نیز گفته می‌شود. جهت شناسایی موقعیت جغرافیایی آنها را بین ۱۰ تا ۱۰۰ متر امکان‌پذیر می‌سازد. این ماهواره‌ها از محاسبات ریاضی ساده‌ای برای پخش اطلاعات استفاده می‌کنند که به عنوان طول و عرض و ارتفاع جغرافیایی، توسط گیرنده‌های زمین ترجمه شده‌اند. جی‌پی‌اس در تمام شرایط به‌صورت ۲۴ ساعت در شبانه‌روز و در تمام دنیا قابل استفاده‌است، و هیچ‌گونه بهایی بابت این خدمات اخذ نمی‌شود. ماهواره‌های جی‌پی‌اس، هر روز دو بار در یک مدار دقیق دور زمین می‌گردند و سیگنال‌های حاوی اطلاعات را به زمین می‌فرستند.

اولین ماهواره جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد. هدف اصلی و اولیه از طراحی جی‌پی‌اس، اهداف نظامی بوده، اما از سال ۱۹۸۰ به بعد برای استفاده‌های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت. در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.

بخش کنترل زمینی این بخش شامل ایستگاههای کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روشهای کلاسیک تعیین موقعیت نظیر روش VLBI (تعیین فواصل بلند توسط کوازارها)و روش SLR (فاصله سنجی ماهواره‌ای با امواج لیزر) بدست آمده‌است. این ایستگاه‌ها وظیفه تعقیب چندجمله‌ای (Polynomials) ریاضی بطریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری (افمریزها)و موقعیت ماهواره‌ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریباً در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه می‌نماید.

تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم جی‌پی‌اس، قسمت USER یا کاربران سیستم است که خود شامل دو بخش است:

- آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره‌ها

- گیرنده(پردازش‌کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)

نرم‌افزار و ریزپردازنده داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره‌های مرتبط با گیرنده را تعیین می‌کند سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعیت X وY و Z محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین می‌شود.

♦ اساس کار جی پی اس :

اساس کار دستگاه GPS تعیین موقعیت است و این کار با دریافت امواج ماهواره های GPS که در مدارهایی به دور کره زمین در چرخش هستند، انجام میشود. برای تعیین موقعیت ، گیرنده GPS زمانهای دریافت شده را با زمان خود مقایسه می کند . تفاوت این دو مشخص کننده فاصله گیرنده GPS از ماهواره مزبور می باشد . این عملی است که دقیقاً یک گیرنده GPS انجام می دهد . با استفاده از حداقل سه ماهواره یا بیشتر ، GPS می تواند طول و عرض جغرافیایی مکان خود را تعیین نماید . ( که آن را تعیین دو بعدی می نامند . ) و با تبادل با چهار ( و یا بیشتر ) ماهواره یک GPS می تواند موقعیت سه بعدی مکان خود را تعیین نماید که شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع می باشد . با انجام پشت سر هم این محاسبات ، GPS می تواند سرعت و جهت حرکت خود را نیز به دقت مشخص نماید امروزه در بعضی مکان های ایران قادر به دریافت اطلاعات تا ۱۰ ماهواره می باشیم و حداقل به ۴ تا ۵ ماهواره در هر زمان از شبانه روز و در هر مکان دسترسی داریم. هر قدر تعداد ماهواره های قابل مشاهده بیشتر شود معادلات اساسی تعیین موقعیت بیشتر خواهند شد و بنابراین زمان لازم برای تعیین موقعیت یک نقطه کاهش یافته و دقت تعیین موقعیت نیز افزایش خواهد یافت. نکته مهمی که می بایست مورد توجه قرار گیرد اینست که ارتفاعی که GPS به ما می دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق میکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی مقایسه یا سطح ژئوئید است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریک می باشدکه از سطح دریاهای آزاد محاسبه می گردد.مقدار اختلاف این دو مقیاس در بیشترین حالت حدود ۱۰۰ متر است. GPS اطلاعات موقعیتی را توسط اعداد و در یک سیستم مختصاتی بیان میکند. امروزه پر کاربردترین سیستمهای مختصاتی Lat-Lon و UTM میباشند. دستگاه جی‌پی‌اس یک رایانه کوچک است که جهت انجام امور خاصی برنامه ریزی شده‌است. بنابراین این رایانه با داشتن مختصات شما می‌تواند کارهای دیگری هم انجام بدهد. مثلا می‌تواند زمان طلوع و غروب خورشید را در موقعیت شما بگوید. همچنین زمان طلوع و غروب ماه. شاید خیلی جالب باشد ولی جی‌پی‌اس می‌تواند زمان باقیمانده برای رسیدن به مقصد مورد نظر را با توجه به سرعت شما محاسبه کند. همچنین میانگین سرعت شما، بیشترین سرعت، میانگین سربالایی و سرازیری مسیر، سرعت عمودی، موقعیت منطقه از نظر شکار و ماهیگیری و شکار در هر نقطه جهان، محاسبه مساحت یک نقطه ناشناخته و بر گرداندن شما از مسیر آمده را نیز می‌تواند انجام دهد.

 

♣ از تمامی دوستانی که در گردآوری این مقاله کمک نمودند کمال تشکر و سپاسگزاری را داریم.از دوستان علاقه مند دعوت میشود جهت ارتقای سطح محتوایی سایت ، مقاله ها - انتقادات و پیشنهادات خود را از طریق صفحه انتقادات و پیشنهادات با ما در میان بگذارند.لازم به ذکر است بعد از مطالعه و تایید از سوی مدیر سایت مقاله با ذکر نام ایشان در سایت قرار خوهد گرفت.

 

طرز کار جی پی اس - GPS

برخلاف تصور عمومی؛ GPS یک ابزار گیرنده و فرستنده سیگنال نیست. بلکه تنها یه گیرنده به همراه یک سیستم محاسبه ریاضی است. به این ترتیب که دستگاه جی پی اس با دریافت سیگنال های خاصی از ماهواره ها که در ادامه توضیح داده می شود موقعیت خود را تشخیص میدهد.

هر ماهواره یک سیگنال حاوی اطلاعات دقیق موقعیت خود و زمان دقیق را به طور متوالی به زمین ارسال می کند. دستگاه GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با ایجاد یک دستگاه معادله چند مجهولی آنرا حل می نماید.

به این ترتیب با دانستن اطلاعات 4 ماهواره می توان یک دستگاه معادلات چهارمجهولی ایجاد و با روش های ریاضی مرسوم آنرا حل کرد. نتیجه حل این معادلات تعیین دقیق محل قرار گرفتن دستگاه گیرنده است.

* نکته مهم در این میان این است که ماهواره ها به طور مرتب با ایستگاه زمینی در ارتباط هستند و اطلاعات ساعت و موقعیت خود را از ایستگاه زمینی دریافت می کنند. طبیعتا در موقعیت ماهواره ها همواره تغییرات جزئی حادث می شود که می تواند منجربه خطاهای بزرگ در تشخیص موقعیت دستگاه گیرنده شود.

تصحیح خطا

توضیحات فوق درباره نحوه کار جی پی اس به صورت کاملا تئوری است. در عمل محاسبات بسیار پیچیده تر و تصحیح خطاهای بسیار فنی انجام می گیرد که توضیح و درک آن نیاز به دانش فیزیکی بالایی دارد. تصحیح خطاهایی مانند تصحیح خطای حاصل از شکست امواج در اثر ورود به جو، تصحیح خطای حاصل از نظریه نسبیت و...

گيرنده های GPS کلا از نظر کاربری به پنج گروه تقسيم می گردند:

1. دستی : گيرنده های GPS دستی دستگاه های کوچک به اندازه گوشی موبايل هستند که با دقت حدود 3 متر موقعيت کاربر را معين می نمايند. امکانات مختلفی روی مدل های متنوع اين گيرنده ها ارائه می شود که برخی از آنها عبارتند از: 12 کانال دريافت اطلاعات از ماهواره، عمر باطری (قلمی آلکالاين) تا 36 ساعت، تا 500 نقطه حافظه (Landmark)، ثبت تا 10000 نقطه در 10 خط سير (Track)، ثبت تا 50 مسير (Route) در 125 شاخه، امکان اتصال به کامپيوتر، دارای Gameهای مختلف، قطب نمای الکترونيکی، ارتفاع سنج بارومتريک، پروفيل ارتفاعی، تا 24 مگا بايت حافظه نقشه، محاسبه مساحت، صفحه ناوبری هدايت 3 بعدی، آنتن جدا شونده، امکان اتصال به آنتن خارجی، هدايت خيابان به خيابان در مسير، صفحه بزرگ رنگی.

2. هوائی : گيرنده های GPS هوائی مشابه دستگاه های دستی هستند، با اين تفاوت که صفحات نمايش و امکانات نصب و همچنين اطلاعات داخل آنها برای استفاده روی هواپيما و يا بالگرد بهينه شده است.

3. دريائی : گيرنده های GPS دريائی نيز مشابه دستگاه های دستی هستند، با اين تفاوت که صفحات نمايش و امکانات نصب و همچنين اطلاعات داخل آنها برای استفاده روی شناور ها و کشتی ها بهينه شده است.

4. دقيق: در گيرنده های GPS دقيق از روش های مختلفی استفاده می شود تا با اصلاح خطا، دقت دستگاه ها با 5 ميليمتر بالا رود. از اين دستگاه ها برای برداشت های دقيق و نقشه برداری استفاده می شود. اين دستگاه ها عموما به صورت ست های 2 يا 3 تائی ارائه شده و به کار می روند. قيمت اين دستگاه ها با دستگاه های دستی اختلاف زيادی دارند. يکی از بهترين توليد کنندگان اين توع GPS شرکت Ashtech از امريکاست.

5. رديابی : گيرنده های GPS مخصوص رديابی بصورت بورد و آنتن جداگانه، و يا ماوس (بورد و آنتن با هم)، بدون صفحه نمايش و صفحه کليد ارائه می شوند.  از اين دستگاه ها در سيستم های tracking و رديابی استفاده میشود .

 

کاربردها ی تخصصی

از اين اطلاعات براي ناوبري و هدايت هوايي، دريايي و زميني، نقشه برداري، آمار گيري، تهيه و اصلاح اطلاعات نقشه اي، نظارت بر حركت خودروه، تهيه نقشه از انديسهاي زميني، تعيين موقعيت محل برداشت نمونه هاي معدني، تهيه نقشه از مسير طي شده (پروفيل برداري)، پيدا كردن متحرك گم شده و يا به سرقت رفته، تعيين بهترين مسيرهاي حركت، به روز سازي نقشه هاي قديمي، تهيه اطلاعات ورودي براي سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي (GIS)، تعيين مرز بندي مناطق زير كشت، پوشش گياهي، امداد و نجات در حوادث و موارد ديگر استفاده مي شود.

♦ نقشه برداری

♦ پروژه‌های عمرانی

♦ کوهنوردی

♦ کایت‌سواری

♦ سفر در مناطق ناشناخته

♦ کشتی‌رانی

♦ قایق‌رانی

♦ عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زلزله

♦ کنترل ترافیک

♦ تجاری

♦ دیگر سامانه‌ها

♦ ردیاب، دزدگیر ماهواره ای

 

یکی از مشکلاتی که برای مالکان خودرو پیش می آید مشکل امنیت خودرو از لحاظ سرقت می باشد.جهت برطرف نمودن این مسئله راه حل های مختلفی وجود دارد از قبیل دزدگیرها، سیستم های ضد سرقت و... ولی سارقان هر روز راه های جدیدی برای سرقت خودرو پیدا می کنند.

دزدگیر جی پی اس (دزدگیر ماهواره ای) به سیستمی گفته می شود که علاوه بر قابلیتهای رایج دزدگیر ماشین، این قابلیت را دارد که وضعیت و موقعیت دقیق خود را به مالک ماشین اطلاع دهد. همچنین با استفاده از سیم کارتی که روی آن قرار دارد هر گونه اتفاق مرتبط به امنیت خودرو نظیر ضربه، جابجایی ماشین، باز شدن درب ها یا روشن شدن ماشین را بدون محدودیت برد به صاحب ماشین اعلام می کند. کلیه عملکردهای این دستگاه، علاوه بر ریموت (کنترل از راه دور) دزدگیر، از طریق اس ام اس (SMS) و همچنین از طریق تماس با منوی صوتی فارسی دستگاه در اختیار شما است.

با نصب دستگاه های ردیاب X5 و x6 شما قادر خواهید بود با اطمینان خاطر خودرو خود را پارک کنید تا در صورت جایجایی از طریق یک اس ام اس از این مسئه آگاه شوید!

مدیریت ناوگان حمل و نقل

در اصطلاح به عملیات نظارت و مدیریت خودروهای یک شرکت و یا یک سازمان مدیریت ناوگان گفته می شود. مدیریت ناوگان میتواند شامل انواع خودروهای سواری و سنگین باشد. موارد استفاده از سیستم مدیریت ناوگان معمولاً شامل موارد زیر می باشد:

♦ ردیابی و عیب یابی خودرو

♦ سرویس تعمیر و نگهداری خودرو

♦ مدیریت سلامت و امنیت مدیریت

♦ مدیریت مصرف سوخت ناوگان

♦ مدیریت و برنامه ریزی برای رانندگان

مدیریت ناوگان کمک می کند که شرکتها از سیستم حمل و نقل خود اطمینان حاصل کنند و خطرات احتمالی که کسب و کارشان را تهدید می کند به حداقل برسانند. همچنین از مزایای دیگر آن میتوان به بهبود بهره وری، کاهش هزینه های حمل و نقل و تطابق کامل با استانداردها و قوانین کشور اشاره نمود.عملیات مدیریت ناوگان هم بر روی خودروهای اختصاصی و هم بر روی ناوگان تحت کنترل شرکت، قابل اجرا است.

کاربردها

♦ ردیابی و عیب یابی خودرو

♦ کیفیت رانندگی

♦ نرم افزار مدیریت ناوگان

♦ مدیریت شناورها

♦ کنترل و حفظ امنیت

مقدمه ای بر تاریخچه مسیریابی

از هزاران سال پیش، انسان سفر می کرد و برای اینکه بتواند سفر کند لازم بود، جهت ها را بشناسد. در اوایل کار ابتدایی ترین راه یعنی استفاده از اجرام آسمانی را انتخاب کرد. خورشید و ستارگان. در نیمکره شمالی ستاره قطبی راهنمای خوبی برای پیدا کردن جهات بود و در نیمکره جنوبی ستارگان صلیب. اما اشکال عمده استفاده از اجرام آسمانی در دسترس نبودن همیشگی آنها بود. به عنوان مثال در روزهای بارانی که ممکن است کوتاه هم نباشد به طور کلی استفاده از خورشید و یا ستاره قطبی ممکن نیست.

بعدها انسان با شناخت خواص مغناطیسی زمین و استفاده از آهن ربا توانست یک جهت یاب دائمی و مطمئن ابداع کند. قطب نما در واقع یک آهن ربای ساده است که متناسب با راستای قطب های زمین جهت گیری می کند. به این ترتیب با ورود قطب نما به زندگی انسان، مسافرت به امری ساده تر و ایمن تر از قبل تبدیل شد.

اما قطب نما هم ضعف های زیادی داشت. به طور مثال قطب نما فقط جهت را به استفاده کنندگان نشان میداد و تعیین مسیر با آن ممکن نبود. به عنوان مثال در صورتی که کسی قصد مسافرت بین دو شهر را داشت تنها می توانست جهت حرکت کلی را تعیین کند در حالی که این جهت به راحتی با قرار گرفتن در مقابل یک کوه و یا دره تغییر می کرد. مسافر باید کوه و یا دره را دور میزد و همین باعث میشد جهت اصلی تغییر کند و مشکلات زیادی برای تعیین جهت دوباره ایجاد گردد.

سالها بعد بشر به فکر یافتن راه حلی برای شناخت موقعیت خود و پیرو آن تشخیص مسیر درست افتاد. در واقع راه حل عاقلانه تر این بود که مسیر را به صورت مجموعه ای از نقاط در نظر بگیرد و راه خود را از بین این نقاط انتخاب کند. به همین دلیل بحث طول و عرض جغرافیایی مطرح شد.

تعریف طول و عرض جغرافیایی

برای تشخیص موقعیت بر روی سطح زمین، زمین را به صورت قطاع های فرضی تقسیم بندی می کنند. قطاع هایی که از قطب ها کشیده می شوند و به هم میرسند، طول جغرافیایی را می سازند و قطاع هایی که عمود بر این خط ها و موازی استوا کشیده می شوند، عرض جغرافیایی.

به صورت قراردادی زمین را در راستای قطبین به 360 قطاع تقسیم می کنند که هر قطاع را یک درجه می خوانند. هر درجه خود به 60 قسمت دیگر تقسیم می شود که به هر قسمت یک دقیقه گفته می شود و به همین ترتیب هر دقیقه خود به 60 ثانیه تقسیم می شود. جهت تقریب ذهن؛ فاصله بین هر دو قطاع در بیشترین فاصله کمی بیشتر از 100 کیلومتر و فاصله هر دو دقیقه هم حدود 1.5 کیلومتر و در نهایت فاصله بین هر ثانیه حدود 30 متر می باشد.

باز هم به صورت قرارداری مبدا تقسیمات را نقطه ای در کشور انگلستان انتخاب کرده اند که بر اساس این قرارداد زمین به دو بخش شرقی و غربی تقسیم شده است. تمام قطاع های سمت راست مبدا را به صورت شرقی یا E و تمام نقاط سمت چپ را غربی یا W می گویند. به این ترتیب قطاع ها تا 180 درجه در هر سمت امتداد پیدا می کند. به عنوان مثال کشور ایران بر اساس این تعریف در حد فاصل قطاع های 44 درجه شرقی تا 63 درجه شرقی قرار دارد.

تمام تعریف های بالا برای قطاع های طولی زمین نیز صادق است. با این تفاوت که قطاع های طولی به جای 180 درجه تا 90 درجه تعریف شده اند. بخش های شمالی استوا را شمالی یا N تعریف و بخش های جنوبی را جنوبی یا S می گویند. به عنوان مثال ایران مابین قطاع های 25 درجه شمالی تا 39 درجه شمالی قرار دارد.

 

تشخیص موقعیت بر اساس تعاریف طول و عرض جغرافیایی

تشخیص موقعیت بر اساس تعاریف طول و عرض گفته شده مدت ها ذهن دانشمندان را درگیر خود کرده بود. تشخیص عرض جغرافیایی کار پیچیده ای نبود. با ابزارهای تقریبا ساده ای میشد زاویه ستاره قطبی را محاسبه کرد و همان زاویه، عرض جغرافیایی را به دست میداد. اما طول جغرافیایی صدها سال معمای غیرقابل حلی شده بود تا بالاخره یک ساعت ساز انگلیسی موفق به یافتن راه حلی ابتکاری شد. به این ترتیب که ساعتی دقیق را در مبدا حرکت مثلا انگلستان تنظیم می کرد و با محاسبه تفاوت زمان محلی با ساعت تنظیم شده توانست طول جغرافیایی محل را محاسبه کند.

به هر شکل انسان هزاران سال با این مشکلات دست و پنجه نرم کرد و مسیر خود را در میان دریاها و کوه ها و صحراها مشخص می کرد تا بالاخره دانش بشر توانست با فرستادن ماهواره به فضا و دریافت اطلاعات از محل قرارگیری خود در جایی خاص از کره زمین پیدا نماید که با پیشرفت تکنولوژی در نهایت سیستم های جی پی اس امروزی امثال دستگاه رهیاب H50 مگافورس وارد بازار گردید که ابزاری بسیار ارزشمند برای انسان می باشد .

 

....................... 

انواع سیستم های موقعیت یاب

 

1- سیستم موقعیت یاب روسی GLONASS

2- سیستم موقعیت یاب اروپایی Galileo

3- سیستم موقعیت یاب چینی Beidou

4- سیستم موقعیت یاب چینی COMPASS

5- سیستم موقعیت یاب هندی IRNSS

6- سیستم موقعیت یاب ژاپنی QZSS

 ........................................

ثبت مسیر در طول مسافرت با استفاده از gps :

یکی از مهمترین کاربردهای جی پی اس، ثبت یک مسیر است تا در آینده مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال شما قصد اجرای یک برنامه سفر را برای یک تور دارید. طبیعتا قبل از زمان برنامه خودتان باید یک بار مسیر را طی کرده تا شناخت کافی از منطقه حاصل کنید. جی پی اس این قابلیت را به خوبی دارد و می تواند یک مسیر را با دقت خوبی طوری ثبت کند که بعدا قابل استفاده باشد.

معرفی نرم افزار گوگل ارت - Google Earth و طراحی مسیر مسافرت با آن

Google Earth نرم افزاری قدرتمند با پشتیبانی شرکت گوگل است که با استفاده از ماهواره های تصویربرداری از زمین توانسته یک تصویر جامع از تمام کره زمین در اختیار کاربران قرار دهد. این نرم افزار به زبان ساده یک عکس بسیار بزرگ و بسیار با کیفیت از تمام دنیا است که به صورت یکپارچه تهیه شده و کاربر با کمک آن می تواند به هر جای زمین به شکل مجازی سفر کرده و آنجا را ببینید.

نکته مهم و تصور غلطی که درباره این نرم افزار وجود دارد، اتصال آنلاین آن به ماهواره ها است. این نرم افزار به صورت آنلاین به هیچ ماهواره های (این تاریخ) متصل نیست و تمام عکس ها متعلق یه گذشته (بین چند هفته تا چند سال) است. تاریخ تهیه عکس های هر منطقه از زمین را با مراجعه به آن منطقه در گوشه پایین سمت چپ نرم افزار میتوان مشاهده نمود.

ناسا در حال مطالعه بر روی ساخت سیستم ناوبری است که در هر جایی از منظومه شمسی و فراتر از آن عمل می‌کند

به گزارش ایسنا، سفینه‌های فضایی هم‌اکنون به سیگنال‌های رادیویی ارسال‌ شده از زمین برای ناوبری متکی هستند و با فاصله‌ گرفتن سفینه از زمین، دقت این شیوه کاهش می‌یابد.

ناسا به دنبال استفاده از سیگنال‌های ستاره‌های نوترونی برای مکان‌یابی کشتی‌ها در فضاهای عمیق‌تر است.

ستاره‌های نوترونی اجرامی با انرژی و تراکم فوق‌العاده در پایان عمرشان هستند.

تعدادی از ستاره‌های نوترونی به نام تپ‌اختر، در حالی که به سرعت می‌چرخند، پرتوهای پرقدرت نور را ساطع می‌کنند. ناسا نور تپ‌اختر را با پرتوهای فانوس دریایی مقایسه می‌کند.

حرکت این اجرام کیهانی بی‌نهایت منظم است بنا بر این، سفینه‌ای که این پرتوها را ردیابی می‌کند، دقیقا می‌داند که هر پرتو در هر زمان داده‌شده قرار است در چه نقطه‌ای از فضا باشد و بنابراین مکان آن را محاسبه می‌کند.

به گفته کن گندرو، رهبر ارشد این پروژه، پرتوهای تپ‌اختر در هر نقطه قابل‌ تصوری در فضا و جاهایی که اشخاص بخواهند در آینده به آنجاها سفر کنند، قابل شناسایی هستند.

گندرو و تیمش در نظر دارند جی پی اس ابداعی را در ماشینی که در سال 2017 به ایستگاه بین‌المللی فضایی سفر می‌کند، آزمایش کنند.

این ماموریت "کاوشگر ایستگاه برای فناوری زمانبندی و ناوبری اشعه ایکس یا NICER/SEXTANT " نام دارد.

ابزار این کاوشگر به ستاره‌شناسان اطلاعات بیشتری در خصوص ستارگان نوترونی ارائه می‌دهد.

ستاره‌های عظیم هنگامی که از خلال واکنش هسته‌ای که آن‌ها را تغذیه و منفجر می‌کند، عبور می‌کنند، به ستاره‌های نوترونی تبدیل می‌شوند.

این ستاره‌های میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی شدیدی تولید و ماده را در متراکم‌ترین حالت ممکن بسته‌بندی می‌کنند.

هیچ راهی برای بازخلق شرایط این ستارگان روی زمین به منظور مطالعه آنها وجود ندارد.

یک قاشق چای‌خوری از ماده ستاره نوترونی روی زمین، میلیاردها تن وزن دارد و در صورتی که متراکم‌تر می‌بودند، به سیاه‌چاله بدل می‌شدند.

 

ردیابی خودروها و افراد بر مبنای جی پی اس

برای ردیابی (Tracking) ماشین یا افراد شما به تجهیزاتی نیاز دارید که پس از دریافت اطلاعات جغرافیایی از ماهواره های جی پی اس آنها را به طور منظم و یا به درخواست شما ارسال نمایند.

اگر از دستگاه هایی که اصطلاحاً «آفلاین» گفته می شوند، استفاده کنید باید مرتباً با اتصال آنها به کامپیوتر اطلاعات آنها را تخلیه کنید. به عبارت دیگر تا هنگامی که دستگاه به دست شما نرسد، به اطلاعات آن هم دسترسی نخواهید داشت.

رایجترین نوع دستگاه های «آنلاین»، دستگاه هایی هستند که برای ارسال اطلاعات از شبکه تلفن همراه استفاده می کنند. بعضی از این دستگاه ها از SMS (اس ام اس) و بعضی از GPRS (جی پی آر اس) استفاده می کنند که با توجه به تعرفه های مخابراتی کشورمان، استفاده از سرویس GPRS مقرون به صرفه تر است.

پس از تهیه دستگاه ردیاب، شما نیاز به یک سیستم نرم افزاری برای ثبت اطلاعات، نمایش اطلاعات روی نقشه و ارائه گزارش های متنوع دارید. همکاران ما در شرکت مگافورس، سیستم ردیابی و مدیریت ناوگان X5 و X6 مگافورس آلمان را رائه می نمایند .

مسیریابی جی پی اس

مسیریابی (Navigation) به سرویسی گفته می شود که پس از نمایش مکان دقیق شما روی نقشه، این امکان را در اختیار شما قرار می دهد که مقصد خود را تعیین نمایید تا دستگاه بهترین و کوتاهترین مسیر را به شما پیشنهاد نماید. با نصب یک مسیریاب در ماشین خود، می توانید مطمئن باشید همواره از بهترین مسیرها برای رسیدن به مقصد استفاده می کنید.

بعضی از امکانات جانبی این دستگاه ها، شامل موارد زیر است:

♦ راهنمایی صوتی در طول رانندگی

♦ جستجوهای جغرافیایی، نظیر نزدیکترین پمپ بنزین، داروخانه، بیمارستان

♦ نمایش وضعیت ترافیک یا مسیریابی به توجه به ترافیک

یکی از مواردی که در انتخاب یک مسیریاب (Navigator) خوب، بایستی به آن دقت کرد پشتیبانی اطلاعاتی آن است. یعنی باید مسیریابی را انتخاب کرد که نقشه ها و اطلاعات مکانی سازگار با آن موجود باشد و مرتباً به روز شود.

 

بخش فضایی جی پی اس

بخش فضایی GPS شامل مجموعه ماهواره هایی است که سیگنال های رادیویی را به کاربران ارسال می کند. نیروی هوایی این مجموعه را برای اطمینان از در دسترس بودن حداقل 24 ماهواره به مدت 95% زمان مدیریت می کند. در چند سال گذشته نیروی هوایی 31 ماهواره عملیاتی GPS را به پرواز درآورده است به علاوه 3 تا 4 ماهواره غیر فعال نیز به عنوان ماهواره های کمکی که در زمان نیاز قابل راه اندازی مجدد است در فضا وجود دارد.

مدارهای ماهواره

مدارهای قابل توسعه با 24 عدد جی پی اس

ماهواره های GPS در مدار میانی زمین و در ارتفاع تقریبی 20200 کیلومتری پرواز می کنند. هر ماهواره روزی دوبار به دور زمین می چرخد.

ماهواره های GPS در 6 صفحه مداری با فاصله یکسان از یکدیگر دور کره زمین قرار داده شده اند. هر کدام از مدارها دارای 4قسمت است که هر قسمت توسط ماهواره های بیسلاین اشغال شده اند. این آرایش 24 قسمتی این اطمینان را می دهد که از هر نقطه از زمین حداقل 4 ماهواره قابل دسترسی باشد.

نیروی هوایی به طور معمول بیشتر از 24 ماهواره GPS را جهت اطمینان از در دسترس بودن بیشتر سیگنال به پرواز در می آورد. این ماهواره های اضافی شاید به بهبود عملکرد سیستم منتهی شود ولی جز اصلی مجموعه ماهواره ها به حساب نمی آید.

در ژوئن 2011، نیروی هوایی با موفقیت توسعه مجموعه ماهواره های GPS را با نام (Expandable 24) تکمیل کرد. سه مدار از 24 مدار بسط داده شدند و موقعیت 6 ماهواره نیز تغییر کرد، بنابراین سه ماهواره های اضافی جدید نیز به عنوان یک جز از مجموعه بیسلاین قرار گرفتند. در نتیجه سیستم جی پی اس کنونی به عنوان سیستمی متشکل از 27 ماهواره با پوشش گسترده تر در بیشتر قسمت های دنیا مشغول به کار است.

جزئیات فنی بیشتر در مورد مدارها، پوشش ماهواره ها و کارایی سیستم در سندی تحت عنوان استانداردهای کارایی GPS جمع آوری شده است.

نسل کنونی و نسل های آینده ماهواره ها

مجموعه ماهواره های GPS آمیزه ای از ماهواره های جدید و قدیمی است. متن زیر نسل های مختلف ماهواره های جی پی اس را که در حال پرواز هستند توصیف می کند. همچنین ماهواره هایی که تحت برنامه مدرن سازی جی پی اس هستند نیز در زیر توضیح داده می شوند.

GPS Block IIA

Block IIA نسخه به روز شده ی سیستم جی پی اس Block II است که در سالهای 1989-1990 راه اندازی شد. علامت II نشان دهنده ی نسل دوم ماهواره های جی پی اس است اگرچه BLOCK II در اصل اولین نسل ماهواره های عملیاتی GPS می باشد. حرف A نیز ابتدای کلمه ADVANCED است.

GPS Block IIA که توسط کمپانی راکول اینترنشنال (درحال حاضر Boeing) توسعه یافته از 19 ماهواره تشکیل شده است :SVN 22 تا SVN 40 . اولین IIA در نوامبر 1990 و آخرین آن در نوامبر 1997 راه اندازی شد. تا ماه می سال 2013 تعداد 8 ماهواره BLOCK IIA در ماهواره های بیس لاین باقی مانده اند.

GPS BLOCK IIR

سری IIR جهت جایگزینی سری های II و IIA طراحی شد به این دلیل که سری قبل طراحی قدیمی داشتند و یا عمر مفید استفاده از ماهواره در حال اتمام بودند. حرف R در سری IIR بیانگر کلمه ی جایگزین است (REPLENISHMENT).

این سری شامل 13 ماهواره بوده که توسط LOCKHEED MARTIN توسعه یافته است: SVN-41 تا SVN-47 و SVN-51, SVN-54, SVN-56, SVN-59 و SVN-61 . اولین راه اندازی موفقیت آمیز در تاریخ جولای 1997 رقم خورد و آخرین نیز در نوامبر 2004 بود. تا ماه می 2013 تعداد 12 ماهواره IIR در مجموعه ماهواره های GPS وجود دارد که ستون اصلی ماهواره های GPS کنونی را به همراه سری IIRM تشکیل می دهند.

تغییر اصلی: پردازش سخت افزاری مانیتورینگ ساعت

GPS BLOCK IIRM

سری IIRM سری به روز شده ی IIR است که ستون اصلی سیستم ماهواره ای جی پی اس امروزی را تکمیل می کند. حرف M در IIRM نشان دهنده ی کلمه ی مدرن سازی شده (MODERNIZED) است که به سیگنال های جدیدی اشاره دارد که با تولید و ظهور فضاپیماها به سری های قبلی اضافه شد.

این سری نیز که توسط LOCKHEED MARTIN توسعه پیدا کرده است از 8 ماهواره IIRM تشکیل شده است.SVN-48 تاSVN-50,,SVN-52SVN-53,SVN-57 و SVN-58 .اولین ماهواره IIRM در سپتامبر 2005 و آخرین در آگوست 2009 راه اندازی شدند. تا ماه می 2013 تعداد 7 ماهواره سالم در مجموعه GPS و ماهواره SVN-49 که غیر قابل استفاده شده است مشغول به کار هستند.

تغییرات اصلی:

- افزایش سیگنال دوم غیرنظامی جهت بهبود عملکرد سیستمهای تجاری

- سیگنال نظامی جهت بهبود عملکرد سیستم نظامی

- سطح قدرت بهتر و منعطف تر برای سیگنالهای نظامی

GPS BLOCK IIF

این سری نیز به منظور افزایش قابلیت های سری IIRM با اضافه کردن سیگنال غیرنظامی سوم برای حمل و نقل ایمن گسترش یافت (با استفاده از فرکانس های توسعه یافته). F در IIF ابتدای کلمه Follw-on به معنی ادامه نسخه قبلی است. در مقایسه با سری های پیشین، این سری دارای طول عمر بیشتر و دقت بالاتری است. هر فضاپیما از آمیزه ای از ساعت های اتمی سزیمی و روبیدیومی برای حفظ زمانی در بازه ی 8 میلیاردیم ثانیه در روز استفاده می کند. سری IIF دقت، قدرت سیگنال و کیفیت کلی سیستم جی پی اس را افزایش می دهد. این سری که توسط شرکت بوئینگ توسعه یافته است شامل 12 ماهواره است که اولین آن ها در می 2010 راه اندازی شده است. تا تاریخ 14 می 2013 تعداد 3 ماهواره عملیاتی IIF در مجموعه ماهواره های GPSوجود داشته است.

تغییرات اساسی:

- سیگنال عملیاتی شده نسل سوم برای بهبود امنییت در حمل و نقل

- 12 سال زمان توسعه و صرف وقت و انرژی

- ساعت اتمی فوق العاده دقیق

GPS BLOCK III

این سری که هم اکنون در حال توسعه بوسیله LOCKHEED MARTIN است جدیدترین سری ماهواره های GPSاست(سری SVN-74 به بالا). این سری سیگنال های بسیار قدرتمندی را که مطمئن تر ، دقیق تر و سالم ترمی باشند و ارایه دهنده سرویس های زمان بندی، موقعیت یابی دقیق هستند را فراهم خواهد کرد. از تاریخ می سال 2013 تعدادی ماهواره در حال تولید و توسعه است که در نسخه های آینده این سری بر اساس افزایش قابلیت های سیستم GPS و برآورده کردن نیازهای نظامی و غیرنظامی تولید می شوند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با ماهوارهای ساخته شده و درحال توسهه به وب سایت رسمی  LockheedMartin مراجعه فرمایید.

 

بخش کنترل

بخش کنترل سیستم GPS شامل تجهیزات و ایستگاه های جهانی برای ردیابی ماهواره های GPS و مشاهده انتقال ها، اجرای تحلیل ها و ارسال فرمان ها و داده ها به مجموعه ماهواره ها است. بخش کنترل عملیاتی کنونی از یک ایستگاه کنترل مرکزی، یک ایستگاه کنترل مرکزی جانبی، 12 آنتن فرمان و کنترل و 16 پایگاه مشاهده تشکیل شده است. مکان هرکدام از ایستگاه ها در نقشه بالا نشان داده شده است.

دومین اسکادران عملیات فضایی (2SOPS)

مجموعه ماهواره های GPS کارایی بالایی را به طور منظم به واسطه تلاش های اپراتورهای آن ارایه می دهد. اسکادران دوم عملیات فضایی در شهر کلرادو اسپرینگ ایالت کلرادو مسئول فرمان های روزانه و کنترل مجموعه ماهواره های GPS است. این اسکادران در دسترس بودن مداوم GPS و دقت بالا را برای میلیون ها کاربر نظامی و غیر نظامی براساس 7/24 (24 ساعت هفته) حاصل می کند.

عناصر بخش کنترل

- ایستگاه مرکزی کنترل (MCS)

ایستگاه مرکزی کنترل در کلرادو جایی است که 2SOPS وظایف اولیه بخش کنترل خود را که فراهم آوردن فرمان ها و کنترل ماهواره های GPS است را انجام می دهد. MCSپیام های ناوبری را تولید و بارگذاری می کند و از سلامت و دقت ماهواره ها اطمینان حاصل می کند. این مرکز از ایستگاه های مشاهده اطلاعات ناوبری را دریافت می کند و با استفاده از آن ها مکان های دقیق ماهواره ها را در فضا محاسبه می کند و سپس داده ها را در ماهواره ها بارگذاری می کند.

این مرکز داده های رد وبدل شده را رصد کرده و یکپارچگی سیستم را تضمین می نماید. 2SOPS از این مرکز جهت اطمینان از عملکرد صحیح سیستم استفاده می کند. در مواقعی که ماهواره ای مشکل دار می شود این مرکز با تغییر وضعیت و جابجا کردن سایر ماهواره ها باعث خواهد شد سیستم همچنان به صورت صحیح در حال ادامه کار باشد.

- ایستگاه های مشاهده

این ایستگاه ها ماهواره های GPS را هنگامی که از روی آنها می گذرد رصد کرده و مشاهدات خود را به ایستگاه مرکزی مخابره می نمایند. همچنین ایستگاه های مشاهده داده های اتمسفریک (جوی) و سیگنال های ناوبری را جمع آوری می کنند. این ایستگاه ها دریافت کننده های GPSپیشرفته ای را استفاده می کنند و بوسیله MCS راه اندازی می شوند. در حال حاضر 16 ایستگاه مشاهده در تمامی نقاط دنیا وجود دارند که از این تعداد 6 عدد متعلق به نیروی هوایی آمریکا و 10 عدد نیز متعلق به آژانس NGA می باشد.

- آنتن های زمینی

آنتن های زمینی به منظور برقراری ارتباط با ماهواره های GPS برای ارسال فرمان وکنترل به کار می روند. این آنتن ها لینک های مکاتبه ای S-BAND را که بارگذاری داده های ناوبری را ارسال و منتقل می کنند و همچنین داده های مسافت سنجی را جمع آوری می کند را پشتیبانی می کنند. آنتن های زمینی مسئول انتقال فرمان های معمولی به ماهواره ها نیز می باشد.

تعداد 4 پایگاه آنتن زمینی GPS مخصوص در مکان ایستگاه های مشاهده وجود دارد. به علاوه، بخش کنترل نیز به 8 ایستگاه جهانی ردیابی از راه دور شبکه کنترل ماهواره ای نیروی هوایی (AFSCN) متصل می باشد. این ایستگاه ها قابلیت دید، انعطاف پذیری و توان مسافت سنجی، ردیابی را افزایش می دهند.

- مدرن سازی بخش کنترل

به عنوان بخشی از برنامه مدرن سازی نیروی هوایی بخش کنترل GPS را در چند سال گذشته به صورت پیوسته به روز کرده است که این امر در سال های آینده نیز ادامه خواهد داشت.

برنامه L-AII : این برنامه مدرن سازی که در سال 2008 به پایان رسید با هدف افزایش پایگاه های مشاهده در بخش کنترل عملیاتی از 6 عدد به 16 عدد اجرا گردید. این امر باعث شد که میزان اطلاعات جمع آوری شده در مدارهای ماهواره GPS سه برابر شده و دقت مخابره اطلاعات از ماهواره های GPS 10 تا 15 درصد افزایش یابد. همچنین این برنامه 10 پایگاه مشاهده عملیاتی GPS را که متعلق به NGA بود را اضافه کرد.

برنامه AEP : در سپتامبر 2007 پایگاه اصلی کنترل جای خود را به ساختمانی جدید و با فن آوری روز تغییر داد. در این برنامه تمامی کامپیوتر های قدیمی با کامپیوترهای مدرن تعویض شدند. این برنامه توان انعطاف پذیری و پاسخ گویی این سیستم را افزایش داد و راه را برای قابلیت های کنترلی و فضایی GPS هموار کرد. از آن تاریخ به بعد چندین برنامه AEP دیگر نیز اجرا شده است که هر کدام قابلیت های بیشتری را به همراه داشته که آخرین آن ها در آوریل 2011 انجام شد. برنامه AEP هم پایگاه های مشاهده و هم آنتن های زمینی را ارتقا داد که هر کدام منجر به افزایش دقت GPS شد. AEP همچنین قادر به اداره کردن تمامی ماهواره ها از جمله ماهواره های NEW BLOCK IIF می باشد.

برنامه  LADO : پایگاه کنترل اصلی سیستم GPS می تواند کنترل و فرماندهی تا 32 ماهواره در دست گیرد. در سال 2007 2SOPS برنامه LADO را برای اداره کردن ماهواره های GPS خارج از ماهواره های عملیاتی دایر کرد. این ماهواره ها شامل ماهواره هایی که در مرحله آزمایش هستند، ماهواره هایی که بدلیل اشکال از سرویس خارج شده اند، ماهواره هایی که در مدار به صورت اضافی هستند و ماهواره هایی که طول عمر آن ها به اتمام رسیده است می شود.

سیستم LADO سه کار اولیه را انجام می دهد. اولین آن ها کنترل از راه دور، ردیابی و کنترل است. دوم برنامه ریزی و حرکت ماهواره ها در طول برنامه LADO است و سومین وظیفه شبیه سازی اندازه گیری مختلف برای زیر شاخه های GPS است. سیستم LADO پایگاه های ردیابی راه دور AFSCN را به کار می گیرند و از آنتن های زمینی مختص GPS استفاده نمی کنند.

LLC : قابلیت بازبینی یک دستور و مرکز کنترل است که کلیه ماهواره های GPS III را بازبینی می کند. این سیستم به صورت دوره ای و اتوماتیک عملکرد ماهواره ها را بازبینی کرده و از عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل می کند. لذا امکان بوجود آمدن مشکل و سپس حل مشکل را به حداقل می رساند چرا که در صورت بروز مشکل این سیستم به سرعت مشکل را شناسایی و اعلام میکند.

 

صنعت هوانوردی

هوانوردان در سراسر دنیا از سیستم GPS به منظور افزایش امنیت و کارایی پرواز استفاده می کنند. جی پی اس با قابلیت های دقیق، پیوسته و جهانی سرویس های ناوبری ماهواره ای یکپارچه ای را ارایه می دهد به طوری که نیازهای کاربران صنعت هوانوردی را برآورده می کند. رهیابی و خاصیت موقعیت در فضا، امکان تعیین موقعیت سه بعدی را در هنگام خروج، ورود و پرواز را فراهم می سازد.

تمایل برای مفهوم ناوبری منطقه ای نقش گسترده ای را برای GPS به ارمغان آورد. ناوبری منطقه ای به هواپیماها این امکان را می دهد تا صرف نظر از زیرساخت های ناوبری زمینی از نقطه ای به نقطه ی دیگر پرواز کند.

این امکان به خصوص در مناطقی که با فقدان کمک های ناوبری زمینی یا تجهیزات نظارتی مواجه هستند بسیار کارامد است.

مسیرهای جدید و کارای هوایی به کمک GPS در حال گسترش هستند. این سیستم صرفه جویی زیادی در زمان و هزینه ها در بر خواهد داشت. در بسیاری از مواقع هواپیما هایی که در نقاط دور از داده ها مانند اقیانوس ها در حال پرواز هستند بوسیله این سیستم قادر خواهند بود فاصله مطمئنه از یکدیگر را حفظ کنند و برای هواپیماهای بیشتری این امکان را فراهم سازند تا در مسیرهای هوایی مطلوب و مطمئن پرواز کنند و در زمان و سوخت صرفه جویی کرده و همچنین درآمد بیشتری نیز در بخش حمل بار کسب نمایند.

در برخی از نقاط دنیا سیگنا ل های ماهواره ای به منظور کاربرد های هوانوردی خاص (مانند به زمین نشستن هواپیماها در شرایط هوایی و دید نامطلوب) توسعه می یابند. در این موارد این قابلیت ها با دقت بسیار بالاتری نیز در دسترس می باشند.

خبر خوب برای صنعت هوانوردی آن است که GPS در حال حاضر در دست توسعه و مدرن سازی است. یکی از مهمترین تلاشهای صورت گرفته در زمینه مدرن سازی افزودن دو سیگنال جدید است. این سیگنال ها سرویس های غیر نظامی موجود را تکمیل می کنند. اولین سیگنال جدید به منظور استفاده عمومی در کاربردهای بحرانی غیر امنیتی به کار می رود. دومین سیگنال جدید نیز برای اهداف ناوبری هوایی استفاده خواهد شد.

دومین سیگنال امنیت زندگی (safety-of-life) در افزودن قابلیت های کنونی GPS نقش بسیار مهمی را بازی خواهد کرد. این سیگنال اختلالت سیگنالی که ممکن است در یونسفر زمین رخ دهد را بوسیله به کارگیری همزمان از دو سیگنال کاهش می دهد. این روش توان کلی سیستم را برای دستیابی به دقت، در دسترس بودن و درست کار کردن افزایش می دهد و قابلیت های آن را بدون صرف هزینه ویا صرف هزینه اندک در زیرساخت های زمینی ارتقا می دهد.

تکیه بر سیستم GPS به منظور مدیریت ترافیک هوایی از حال تا آینده به عنوان بخش عمده ای از برنامه های ملی بوده است. به کار گیری این سیستم جامع کاهش قابل ملاحظه ای در پارامترهایی مانند مدت زمان پرواز، حجم کار و هزینه های عملیاتی هم برای افرادی که در هواپیما کار می کنند و هم آن هایی که سرویس دهنده هستند را به ارمغان آورده است. همچنین GPS به عنوان یک جز جدا نشدنی برای بسیاری از سیستم های هوانوردی مانند EGPWS که در کاهش بخش اعظمی از تصادفات هواپیمایی نقش داشته است شناخته می شود.

محیط زیست

برای حفاظت از محیط زیست و برآورده کردن نیازهای بشر اطلاعات به روز شده و تصمیم گیری های صحیح نیاز است. جمع آوری اطلاعات دقیق یکی از بزرگترین چالش های پیش روی دولت ها و سازمان های خصوصی مسئول در این تصمیم گیری ها هستند. سیستم GPS به برآورده کردن این نیاز کمک می کند.

در سال 2010 به کمک جی پی اس نفت های نشت شده در خلیج مکزیک در سطح زیاد پاکسازی گردید

سیستم های جمع آوری داده اطلاعات و داده های موقعیت یابی دقیق از آیتم هایی که در سراسر پهنه ی طبیعت گسترده شده اند را برای سازمان های تصمیم گیرنده فراهم می کنند. اتصال داده های مکان یابی به اطلاعات موجود در بقیه زمینه ها امکان تحلیل بسیاری از مشکلات محیط زیستی را از جنبه هایی دیگر میسر می سازد. اطلاعات جمع آوری شده توسط GPSمی توانند وارد نرم افزارهای سیستم اطلاعاتی جغرافیایی (GIS) شده و امکان تحلیل فضایی آن ها را با بقیه اطلاعات به طریق گسترده تری به منظور درک موقعیت مکانی خاص فراهم آورد.

مطالعات هوایی برخی از غیرقابل نفوذ ترین مناطق طبیعی و وحشی به کمک سیستم GPS، راه را برای بررسی حیات وحش منطقه و همچنین زیرساخت های ساخت بشر هموار می کند. با در کنار هم قرار دادن تصاویر هوایی همراه با مختصات منطقه ای حاصل از GPS قادر به ارزیابی تلاش های صورت گرفته برای حفاظت از محیط زیست و اتخاذ برنامه ریزی کلان خواهیم بود.

فن آوری GPS به ما در پیش بینی تغییرات محیط زیستی کمک شایانی می کند. بوسیله تلفیق اندازه گیریهای GPS با روش های عملیاتی مورد استفاده توسط هواشناسان می توان میزان آب موجود در کره زمین را مشخص کرد که این مسئله دقت پیش بینی وضع هوا را افزایش می دهد. به علاوه ازدیاد پایگاه های ردیابی جزر و مدی امکان مشاهده مستقیم تاثیرات امواج جزر و مدی اقیانوس ها را فراهم می آورد.

دریافت کننده های نصب شده بر شناور های دریایی حرکت و گسترش نشت نفت در دریاها را ردیابی می کنند. همچنین هلیکوپترها با استفاده از GPS محیط پیرامون آتش در جنگل ها را رسم کرده و امکان استفاده بهینه از منابع خاموش کننده آتش را فراهم می سازد.

الگوهای مهاجرتی گونه های جانوری در خطر انقراض مانند گوریل های روآندا توسط GPS ردیابی و رسم می شوند و به ازدیاد جمعیت آن ها کمک می کند.

در مناطق مستعد زلزله مانند لبه های اقیانوس آرام، سیستم GPS نقش بسیار مهم و حیاتی را در پیش بینی زلزله های احتمالی بازی می کند. با استفاده از اطلاعات موقعیت یابی دقیق GPS دانشمندان قادر به مطالعه تنش های موجود در لایه های زمین با گذشت زمان هستند که این امر به شناسایی خصوصیات و در آینده به پیش بینی زلزله های احتمالی می انجامد.

یکی دیگر از مزیت های GPS زمان بندی تولید محصولات حیاتی است. داده های GPS بواسطه اینکه دیجیتالی هستند و در تمامی نقاط دنیا نیز قابل دسترسند، می توانند به سرعت تجزیه و تحلیل شوند. این بدین معنی است که تحلیل ها برای کامل شدن فقط به چندین ساعت یا روز نیاز دارند نه چندین هفته یا ماه. بنابراین این اطمینان که محصول نهایی سروقت آماده شود حاصل می شود. با توجه به سرعت زیاد تغییرات در دنیای کنونی این صرفه جویی در زمان می تواند بسیار حیاتی باشد.

مدرن سازی GPS مطالعه و مدیریت محیط زیست جهانی را افزایش می دهد. ایالات متحده در حال افزودن دو سیگنال غیرنظامی اضافی است که کاربردهای محیط زیستی را با دقت ، در دسترس بودن و اطمینان بیشتری فراهم می کنند. به عنوان مثال امکان مطالعه اکولوژی جنگل های بارانی استوایی با افزایش دسترسی به سیستم GPS در مناطق با پوشش گیاهی انبوه افزایش می یابد.

دریانوردی

سیستم GPS کل جهان را تغییر داده است. این مسئله به خصوص در کاربردهای صنعت دریانوردی شامل جستجو و نجات صحت داشته است. GPS سریعترین و دقیق ترین روش را برای ناوبری، اندازه گیری سرعت و تعیین مکان برای دریانوردان فراهم می کند. این موضوع امنیت و کارایی را برای دریانوردان در سراسر دنیا افزایش می دهد.

در ناوبری دریایی تعیین موقعیت مکانی کشتی برای افسر کشتی هم در دریاهای آزاد و هم در بنادر و راه های دریایی پر رفت و آمد بسیار حائز اهمیت است. نیاز به اطلاعات دقیق موقعیتی حتی در مواقعی مانند ورود و خروج کشتی به بندر اهمیت بیشتری نیز پیدا می کند. ترافیک کشتی ها و دیگر خطرهای احتمالی راه های آبی، دقت مانور شناورها و کشتی ها و خطر تصادفات را بسیار دشوارتر می کند.

امروزه دریانوردان و اقیانوس شناسان به طور فزاینده ای از GPS در نقشه برداری زیر آب و مکان یابی نقاط خطرزا استفاده می کنند. همچنین شناورهای ماهیگیری نیز به منظور تعیین مکان بهینه ماهیگیری و ردیابی مهاجرت ماهی ها از این سیستم استفاده می کنند.

ارتقا ساده سیگنال GPS که به DGPS مشهور است دقت بسیار بالا و همچنین امنیت بالایی را در مناطق تحت پوشش برای کاربردهای دریانوردی فراهم آورده است. بسیاری از کشورها DGPS را به منظور تعیین موقعیت شناورهای دریایی و لایروبی به کار می گیرند. این ارتقا ناوبری بندرگاهی را نیز گسترش می دهد.

دولت ها و سازمان های صنعتی در سراسر دنیا در حال همکاری با یکدیگر جهت افزایش استانداردهای کارایی برای سیستم اطلاعاتی و مشاهده چارت الکترونیکی (ECDIS) هستند که برای اطلاعات موقعیت یابی از GPS و DGPS استفاده می کنند. این سیستم ها تحول بزرگی در ناوبری دریایی بوجود آورده و در جایگزینی کاغذها و چارت های کاغذی دریایی نقشی پیشرو دارند. توسط DGPS موقعیت مکانی و اطلاعات راداری می توانند روی چارت الکترونیکی مشاهده شوند و پایه ی IBS (سیستمی که در حال نصب بر کشتی های تجاری است) را شکل گیرد.

سیستم GPS نقش بسیار مهمی را در مدیریت تجهیزات موجود در بنادر و اسکله ها بازی می کند. فن آوری GPS به همراه سیستم اطلاعاتی جغرافیایی کلیدی اساسی در مدیریت جاگذاری کانتینر به صورت خودکار در بنادر بزرگ و مهم دنیاست. سیستم GPS فرایند خودکار برداشتن، انتقال و بارگذاری کانتینر ها با ردیابی آن از لحظه ورود به پورت تا خروج آن ها را تسهیل می کند. بنابراین در حالی که هرساله میلیون ها کانتینر در ترمینال های بنادر جابه جا می شوند، GPS به صورت گسترده ای تعداد کانتینر های گم شده را کاهش داده است که این امر موجب کاهش هزینه های عملیاتی می شود.

اطلاعات جی پی اس در سیستمی با نام سیستم شناسایی خودکار جاسازی می شود. سیستم شناسایی خودکار که توسط سازمان دریانوردی بین المللی پشتیبانی می شود به منظور کنترل ترافیک راه های دریایی شلوغ به کار می رود. این سرویس نه تنها برای ناوبری حیاتی است بلکه به طور فزاینده ای برای تقویت امنیت پورت ها و راه های آبی به کار می رود.

سیستم شناسایی خودکار از یک سیستم پاسخ دهنده خودکار (TRANSPONDER SYSTEM) که بر روی باند دریایی VHF کار می کند استفاده می کند و قادر است تا ارتباط بین کشتی ها و کشتی به ساحل را برقرار کند. این سیستم همچنین قادر است اطلاعات انتقالی مربوط به شناسایی کشتی، مکان جغرافیایی، نوع کشتی و اطلاعات بار را مخابره کند.

به واسطه اینکه در این مخابرات موقعیت مکانی کشتی جاسازی شده است، تمامی اطلاعات اساسی درباره حرکت کشتی می توانند به صورت خودکار در نمودارهای الکترونیکی بارگذاری گردند. امنیت کشتی هایی که از این سیستم استفاده می کنند نیز به طرز شگفت انگیزی افزایش یافته است.

درنهایت با مدرن سازی GPS دریانوردان می توانند به دنبال سرویس بهتری باشند. به علاوه ایالات متحده نیز در حال افزودن 2 سیگنال غیر نظامی اضافی است. دسترسی به این سیگنال های جدید به معنای دقت بیشتر، دسترسی بهتر و سلامت بهتر سیستم برای تمامی کاربران است.

راه آهن

سیستم های ریلی در سراسر جهان از سیستم GPS برای ردیابی حرکت لوکوموتیو ها، ماشین های ریلی و تجهیزات ایستگاه های فرعی استفاده می کنند. هنگامی که این سیستم با سیستم های ارتباطی، کامپیوترها و سنسورهای دیگر ترکیب شود امنیت راه آهن و همچنین کارایی عملیاتی راه آهن را افزایش می دهد. این تکنولوژی به کاهش تصادفات و تاخیر ها کمک شایانی کرده و در عین حال که ظرفیت مسافر، رضایت آن ها را افزایش می دهد باعث کاهش در هزینه های عملیاتی می شود.

خطوط ریلی مدرن در کشورهای مختلف در حال تجهیز به سیستم های کنترل مثبت قطار (PTC) هستند که از برخورد قطارها با یکدیگر و از خط خارج شدن واگن ها جلوگیری می کند. سیستم PTC از ترکیب اطلاعات مکانی در زمان حقیقی با سیستم های کنترل و فرمان پیشرفته به منظور مشاهده و کنترل حرکت قطار تشکیل شده است.

سیستم PTC می تواند به صورت خودکار سرعت قطار، ترافیک مسیرها را تغییر دهد و رفت و آمد کارکنان بخش تعمیر و نگهداری را به صورت ایمن هدایت کند. به علاوه این سیستم ظرفیت مسیرها را با استفاده از یک برنامه عملیاتی به روز شده دائمی جهت بهینه سازی استفاده از ریل و قطار افزایش می دهد.

ایالات متحده تا سال 2015 استفاده از سیستم PTC را در دستور کار خود قرار می دهد. سیستم های PTC مورد استفاده توسط آمریکا ممکن است از سیستم NDGPS که یک شکل از سیستم GPS ارتقا یافته است استفاده کند.

سیستم های ریلی که PTC ندارند نیز از مزایای سیستم GPS استفاده می کنند. سیستم GPS به مسافران اطلاعات دقیق تری از زمان رسیدن قطارها می دهد. GPS همچنین به سیستم عیب یابی خودکار این امکان را می دهد عیب یابی ریل ها را با سرعت و اطمینان بیشتری نسبت به نیروی انسانی انجام دهند و در زمان و هزینه ها صرفه جویی عمده ای می شود.

سیستم GPS همچنین سیستم های ارتباطی خطوط ریلی که شامل انتقال داده ها برای سیستم PTC ، تماس صوتی بین مهندسان لوکوموتیو و فرد مسئول اعزام نیروهای امدادرسانی و ارتباط داخلی میان قطارها، ایستگاه های قطار، بنادر و فرودگاه ها است را از نظر زمانی تطبیق و یکسان سازی می کند.

با نگاه به آینده محققان در حال بررسی و کشف راه هایی هستند که سیستم GPS را با سیستم های ارتباطی خودرو به خودرو تلفیق کنند. با ترکیب این سیستم ها قادر به ارسال هشدار برخوردهای احتمالی در تقاطع های عبور قطارها و ماشین های شخصی هستند جهت جلوگیری از این برخوردها خواهیم بود.

سرگرمی

سیستم GPS بسیاری از خطرات موجود در فعالیت های تفریحی را بوسیله قابلیت مکان یابی دقیق کاسته است. دریافت کننده های GPS همچنین گستره ی لذت بردن از فعالیت های تفریحی را به واسطه ی برطرف کردن برخی از مشکلات متداول برطرف کرده است. از جمله ی آن ها می توان به از مسیر منحرف نشدن و یا یافتن بهترین نقطه برای ماهیگیری را نام برد.

فعالیت های تفریحی بیرون از خانه دربردارنده خطرات ذاتی زیادی است. یکی از این مهمترین این خطرات گم شدن در منطقه ای غیر امن و ناآشنا است. دوچرخه سوارها، ماجراجویان و افرادی که پیاده اقدام به حرکت می کنند به طور گسترده در حال به کارگیری سیستم GPS به جای نقشه های کاغذی و قطب نماهای متعارف هستند. نقشه های کاغذی اغلب به روز نیستند و قطب نماها و راهنماها نیز مکان دقیق را مشخص نمی کنند. به علاوه تاریکی و بدی آب و هوا نیز ممکن است منجر به نتایج مکان یابی غیردقیق شود.

فن آوری GPS به همراه نقشه های الکترونیکی یکی از راه های غلبه بر سختی ها و مشکلاتی است که یک ماجراجویی نامحدود به همراه دارد. GPS های دستی به کاربران این امکان را می دهد تا با اطمینان کامل مکان دقیق را در هر زمانی دانسته و به راحتی نیز به نقطه شروع سفر ماجراجویی خود بازگردند. به عنوان مثال ماهیگیران معمولا از GPS به عنوان وسیله ای که مکان دقیق و جهت حرکت را مشخص می کند استفاده می کنند. همچنین اطلاعات فاصله ای که باید طی کنند و مهمتر از همه مکانی که ماهی ها در آن جا فراوان هستند بوسیله این سیستم به آن ها داده می شود.

یکی از مزیت های دریافت کننده های جدید GPS قابلیت انتقال داده ها به و یا از کامپوتر است. بنابراین علاقمندان به تفریحات بیرون از خانه می توانند مسیرهای جدید را به راحتی دانلود کنند. به عنوان مثال در مالزی وبسایتی وجود دارد که در آن مشتاقان دوچرخه سواری کوهستان مسیرهای جدید دوچرخه سواری را با در نظر گرفتن رتبه به اشتراک می گذارند. گلف بازان نیز برای تعیین دقیق فواصل در زمین گلف استفاده می کنند. از GPS در اسکی، پروازهای تفریحی و قایق سواری نیز استفاده می شود.

فن آوری GPS همچنین ابداع کننده ی ورزش ها و تفریحات جدید نیز بوده است. از جمله آن ها می توان به GEOCASHING اشاره کرد که یک مسابقه ی جهانی برای یافتن مسیرهای تصادفی است.

با مدرن سازی و بروز رسانی GPS ، این سیستم مزیت ها و کاربردهای بسیاری برای فعالیت های تفریحی خواهد داشت. همچنین برنامه های مدرن سازی این سیستم دسترسی کاربران را به GPS در نقاطی که نیاز و وابستگی زیادی به این سیستم احساس می شود ( به عنوان مثال در جنگل های انبوه) آسان تر کرده و کاربران می توانند با اطمینان بیشتری به این سیستم تکیه کنند.

 

محاسن استفاده از جی پی اس

تخمین زده می شود که تاخیر های حاصله از ترافیک خیابان ها و بزرگراه ها سالیانه میلیاردها دلار هزینه زیان را در پی دارد. از دیگر نتایج منفی ترافیک می توان به خسارت به خودروها و اموال مردم، صدمات فردی، افزایش آلودگی هوا و مصرف سوخت زیاد اشاره کرد.

در دسترس بودن و دقت سیستم GPS کارایی و امنیت را برای خودروهایی که در خیابان ها و بزرگراه ها در تردد هستند و همچنین سیستم حمل و نقل عمومی به ارمغان می آورد. بسیاری از مشکلات ناشی از رفت و آمد خودروهای تجاری در سطح شهر با کمک این سیستم کاهش چشمگیری داشته است. این مسئله در مورد مدیریت سیستم های حمل و نقل عمومی ، خودروهای امدادرسان نیز صادق است. GPS امکان ردیابی خودکار خودرو و ناوبری درون خودرو که به طور گسترده ای در تمام جهان به کار می رود را فراهم می آورد. با ترکیب فن آوری تعیین مکان GPS با سیستم هایی که قادر به نمایش اطلاعات جغرافیایی هستند، بعد جدیدی در حمل و نقل سطحی بوجود می آید.

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) اطلاعات جغرافیایی که توسط سیستم GPS تولید شده را ذخیره، تحلیل و نمایش می دهد. امروزه سیستم GIS به منظور نمایش مکان خودرو و همچنین ایجاد راهکارهایی برای نظم بخشیدن به خودروهای انتقال دهنده و مطلع ساختن مسافران این خودروها از زمان دقیق رسیدن به مقصد به کار می رود. سیستم های حمل و نقل عمومی نیز جهت ردیابی اتوبوس ها و قطارها برای رفت و آمد دقیق و سروقت از این قابلیت استفاده می کنند. بسیاری از قابلیت های جدید نیز به کمک سیستم GPS ممکن شده است.

به کار گیری GPS به منظور ردیابی و پیش بینی حرکت بارها و کالا ها انقلابی را در صنعت حمل و نقل ( که شامل کاربردی به نام TIME-DEFINITE DELIVERY است) منجر شده است. در کاربرد تحویل در زمان معین (TIME-DEFINITE) ، شرکت های باربری از GPS برای ردیابی به منظور تحویل و ارسال محموله ها سر وقت تعیین شده استفاده می کنند. زمانی که فرمانی صادر می شود، مامور ارسال دستوری را به کامپیوتر می دهد سپس لیستی از کامیون ها شامل تمام اطلاعات جزئی آن ها روی صفحه نمایش ظاهر می شود. هنگامی که کامیونی از مسیر خارج شده و یا با تاخیر حرکت کند پیغام هشداری به مامور ارسال کننده مخابره می شود.

بسیاری از کشورها از سیستم GPS برای راهبری در جاده ها و بزرگراه ها به وسیله شناسایی مکان آن ها استفاده می کنند. این خصیصه ها شامل اطلاع رسانی در رابطه با ایستگاه های سرویس رسانی، تعمیرات ، نگهداری و سرویس های امداد رسانی، خروجی و ورودی های بزرگراه، مشکلاتی که در جاده به وجود آمده و... است. داده های GPS به عنوان داده های ورودی سیستم GIS می باشند، این گونه پایگاه داده ها به سازمان های مسئول در امور حمل و نقل جهت کاهش هزینه های نگه داری و سرویس و همچنین افرایش امنیت رانندگانی که در جاده ها رفت و آمد می کنند یاری می رساند.

تحقیقات بیشتری به منظور فراهم آوردن هشدار های خطر برای رانندگان در مواقع بحرانی مانند ترافیک های سنگین و یا تصادفات در حال انجام است. همچنین تحقیقات گسترده ای نیز به منظور کنترل خودرو در زمانی که نیاز مبرمی به عملکرد خودرو است (مانند عملکرد کیسه های هوا) در دست اقدام است.

سیستم GPS یک عنصر اساسی سیستم های حمل و نقل هوشمند(ITS) آینده است. ITS شامل طیف وسیعی از فن آوری های الکترونیکی و اطلاعات مخابره ای است. تحقیقات گسترده ای در زمینه سیستم های پیشرفته کمک رسانی به راننده (که شامل سیستم های خارج شدن از جاده و جلوگیری از برخورد خودرو ها در هنگام تغییر خط حرکت) در حال انجام است.

این سیستم ها به تخمین موقعیت مکانی خودرو نسبت به خط حرکت و لبه های جاده با دقت 10 سانتی متر نیاز دارد.

با مدرن سازی پیوسته سیستم GPS می توانیم به ابداع سیستم های موثرتری برای جلوگیری از تصادف، ترسیم نقشه های الکترونیکی و سیستم های ناوبری درون خودرو با دستور العمل های صوتی امیدوار باشیم.

امنیت عمومی و کاهش بلایای طبیعی

یکی از کلیدی ترین پارامترهای یک عملیات نجات موفقیت آمیز زمان است. دانستن مکان دقیق خیابان ها، سرویس های ضروری و پایگاه های امدادرسانی کاهش بلایای طبیعی فاکتور زمان را کاهش داده و جان انسان ها را نجات می دهد. این اطلاعات برای تیم های نجات و کارکنان شاغل در بخش امنیت عمومی به منظور حفاظت از جان انسان ها بسیار حیاتی هستند. سیستم GPS کمک های شایانی به این بخش ها کرده و نیازهای آنان را پاسخ گو می باشد.

سیستم جی پی اس نقش مهم و حیاتی را در کاهش هزینه ها و تلاش ها برای نجات افراد در بلایای طبیعی مانند سونامی سال 2004 اقیانوس هند و طوفان های استوایی کاترینا و ریتا در خلیج مکزیک و زلزله پاکستان و هند در سال 2005 داشته است. تیم های نجات و جستجو از این سیستم و سیستم GIS و تکنولوژی حسگر از راه دور برای تهیه نقشه های مناطق آسیب دیده و همچنین عملیات نجات و کمک رسانی و ارزیابی خسارت های وارده استفاده کردند.

یکی دیگر از فاکتور های مهم در کاهش بلایای طبیعی مدیریت صحیح آتش سوزی های گسترده در محیط طبیعی است. به منظور مدیریت آتش سوزی در جنگل ها، هواپیما سیستم GPS را با اسکنرهای مادون قرمز برای شناسایی مرزهای آتش و نقاط داغ در آتش سوزی تلفیق می کند. در عرض چندین دقیقه نقشه های نقاط آتش گرفته به پایگاه مقابله با آتش سوزی مخابره می شود. با در دست داشتن این اطلاعات تیم های آتش نشان شانس بزرگی برای مقابله با آتش را خواهند داشت.

در نقاط مستعد زلزله مانند کرانه های اقیانوس آرام سیستم GPS نقشی بسیار مهم را در جهت یاری رسانی به دانشمندان جهت پیش بینی زلزله بازی می کند. با به کار گیری اطلاعات دقیق موقعیت یابی که توسط GPS ارائه می شود، دانشمندان قادر به بررسی چگونگی پیدایش تنش ها در لایه های زمین که در آینده منجر به پیش بینی زلزله های احتمالی می شود خواهند بود.

هواشناسان نیز که مسئول ردیابی طوفان ها و پیش بینی سیل های احتمالی هستند نیز به صورت گسترده ای به داده های GPS اطمینان می کنند. آن ها می توانند میزان بخارآب موجود در اتمسفر را بوسیله تحلیل داده های انتقالی GPS در اتمسفر ارزیابی کنند.

سیستم GPS به عنوان یک صنعت استاندارد موقعیت یابی در ناوگان های مربوط به امدادرسانی و فوریت ها به کار گرفته می شود. این سیستم قادر به شناسایی موثر و دقیق مکان پلیس، آتش سوزی، تیم های نجات و خودروها و قایق های انفرادی است. اطلاعات و داده های مکان یابی تولید شده توسط GPS به همراه اتوماسیون می تواند تاخیر در سرویس های امدادرسانی را بسیار کاهش دهد.

وجود این سیستم بر روی تلفن های همراه پتانسیل بسیار بالای موقعیت یابی را در هنگام حوادث و موقعیت های ضروری در دست هر فرد قرار می دهد. همچنین وجود GPS بر روی ناگان خودروهای مسافربری نیز چنین پتانسیلی را ایجاد می کند. امروزه بر روی بسیاری از خودروهای زمینی و شناورها و کشتی های دریایی سیستم GPS وجود دارد. بنابراین اطلاعات موجود در این سیستم به همراه سیستم های ارتباطی خودکار موجود، این خودروها و کشتی ها را قادر می سازد حتی هنگامی که سرنشینان نیز قادر به استفاده از GPS نیستند اطلاعات ضروری مکانی را جهت درخواست کمک مخابره کنند.

مدرن سازی سیستم GPS به تسهیل هر چه بیشتر سرویس های امنیت عمومی و کاهش بلایای طبیعی کمک می کند. افزودن سیگنال های جدید غیرنظامی دقت و قابلیت اطمینان پذیری سیستم را در همه ی دنیا افزایش می دهد. به طور خلاصه، مدرن سازی GPS موجب نجات انسان های بیشتر و امداد رسانی سریع تر می شود.