جی پی اس محصول خلاقیت و نو آوری بشر است

جی پی اس محصول خلاقیت و نو آوری بشر است

به جرأت می توان گفت که جی پی اس محصول خلاقیت و نوآوری بشر است. هرچند سامانه GPS در آغاز به‌منظور کمک و پیشبرد مقاصد نظامی و با مسئولیت نیروی هوایی ایالات متحده امریکا به‌وجود آمد لیکن امروزه کاربردهای غیرنظامی گسترده ای در عرصه های زمینی و دریایی دارد.
آیا تاکنون برایتان اتفاق افتاده است که در جایی گم شده و این آرزو را کرده باشید که راهی ساده و آسان برای یافتن مسیر درست بیابید. این رویداد برای ماهی‌گیران حرفه ای و نیز کوهنوردان و ماجراجویان بارها رخ داده است. چگونه می توانید راه صحیح را به کپ و یا جاده صحیح را در هنگام رانندگی بیابید؟ در هنگام پرواز خلبانان نیاز دارند بدانند به گونه دقیق در کجا قرار دارند و نزدیک‌ترین فرودگاه در چه جهت و مسافتی قرار دارد؟ به گونه مسلم برای پاسخ به این پرسش ها نیاز به یک راهنمایی دقیق و بدون خطا داریم. سیستم ناوبری و موقیعت یاب جهانی پاسخ تمام این پرسش‌هاست.
مقاله جی پی اس که شما در حال خواندن توضیحات آن هستید از 4 فصل تشکیل شده است. لازم به ذکر است که از تعداد صفحات این مقاله مشخص است که این فایل یکی از کامل ترین مقالات در مورد جی پی است می باشد. در این‌جا ما فقط عنوان این 4 فصل را ذکر می کنیم. فصل اول این مقاله شما را با GPS آشنا می کند. در فصل دوم در مورد ماهواره های جی پی اس مطالبی نوشته شده است. عنوان فصل سوم، سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS می باشد. و در فصل آخر به موضوع پیشرفت در صنعت تکنولوژی GPS پرداخته شده است.

GPS چیست؟

سیستم مکان یابی جهانی موسوم به ناواستار که برای سهولت آن را GPS می نامند، یک شبکه مکان یابی رادیویی فضایی است که برای کاربران، اطلاعات دقیق مکان، سرعت و زمان (PVT) را مشخص می کند. در مرحله کامل عملیاتی، GPS خدمات جهان مشمولی را ارائه می کند. این سامانه توسط وزارت دفاع ایالات متحده به عنوان یک سیستم مبنا در ناوبری رادیویی ماهواره‌ای، نخست برای نیروهای مسلح ابداع شده بود، اما اکنون استفاده بسیار در امور غیر نظامی دارد.
GPS از سر واژه های Global Position System برگرفته شده است و اگر بخواهیم آن را به زبان فارسی ترجمه کنیم، جمله سیستم موقعیت یاب جهانی شاید مناسب‌ترین واژه برای آن باشد. این سیستم شبکه ای متشکل از چندین ماهواره که به صورت دائمی کدهای دیجیتال را ارسال می کنند، تشکیل شده است. توسط سیگنال های ارسالی از این شبکه ماهواره ای و تجزیه و واکاوی آنها می توان موقعیت دقیق جغرافیایی را بر روی زمین به صورتی دقیق محاسبه کرد.
انگیزه اصلی در ایجاد این سیستم عبارت از تأمین نیازهای مکان یابی رادیویی و ناوبری برای طیف وسیعی از کاربران نظامی و غیرنظامی بوده است، به نحوی که توسط یک سیستم مستقل قادر باشد سامانه های قبلی پرهزینه و با کاربرد محدود را از میدان به در کند. جی پی اس به گونه ای طراحی شده تا بتواند به تعداد نامحدودی کاربر در هر نقطه ای از زمین، هوا، دریا و یا در نزدیکی فضا، خدمات دهد.

تاریخچه جی پی اس

سیستم موقعیت یاب جهانی به‌وسیله وزارت دفاع آمریکا برای ناوبری گسترده و آسان نیروهای نظامی ایجاد و تکمیل شد. ایجاد و توسعه این سیستم به‌واسطه رقابتی بود که بین دو ابرقدرت آمریکا و شوروی سابق در اوایل دهه 50 میلادی وجود داشت.
نیروی هوایی ایالات متحده سیستمی را طراحی کردند که به واسطه و کمک چندین ماهواره که دارای ساعت های بسیار دقیقی در داخل خود بودند، می توانست موقعیت یک شی ساکن و یا متحرک را بر روی سطح زمین و یا هوا مشخص کند. در سال 1973 نیروی هوایی و دریایی برنامه‌ها و مطالعات خود در این زمینه را یکپارچه کرده و شروع به ایجاد سیستم فعلی کردند. این برنامه که در اصطلاح NAVSTAR نامیده شد، به مرور تکمیل شد و سیستم موقعیت یاب امروزی را به‌وجود آورد. اتحاد جماهیر شوروی نیز سیستم موقعیت یاب خود را تکمیل کرد که در اصطلاح GLONASS نامیده می شد.
نخستین آزمایش موفقیت آمیز سیستم موقعیت یاب جهانی در سال 1974 بود. در این سال نخستین ماهواره ساخته شده به این منظور در مدار زمین مستقر شد. این ماهواره ها توسط شرکت Rockwell Collins ساخته و توسط نیروی هوایی در مدار قرار گرفت. آزمایش ها تا سال 1980 ادامه یافت. در این سال سازمان فضایی ناسا نیز به این پروژه پیوست و توسط شاتل فضایی چندین ماهواره مربوط به این پروژه را در فضا مستقر کرد. در سال 1986 با انفجار شاتل فضایی چالنجر، پروژه GPS برای مدتی دچار وقفه شد. سرانجام در تاریخ 8 دسامبر 1993 این سیستم به صورت کامل عملیاتی شد. در این سال 24 ماهواره در فضا مستقر شد که 21 عدد از آنها در حال کار و 3 عدد به‌صورت رزرو عمل می کنند.

کاربردهای GPS

GPS کاربردهای زیادی در زمین، دریا، خشکی و آسمان دارد. در اصل می توان گفت این سیستم به ما امکان ذخیره سازی و یا ایجاد و تعریف مسیرها و مکان هایی را که در آنها بوده ایم یا مایل به رفتن به آنها هستیم می دهد.
کاربرد و پوشش سیستم ناوبری جهانی تمام سطح کره زمین می باشد البته به جز مکان هایی که امکان دریافت سیگنال از ماهواره نباشد، مانند داخل ساختمان های محصور، غارها، پارکینگ های اتومبیل، زیر آب و مکان های مشابه. امکان استفاده از GPS در آسمان به منظور هوانوردی عمومی و تجارتی، در دریاها برای کشتی های باربری و مسافرتی و نیز قایق های تفریحی و ماهیگیری. و در زمین بر روی کامیون ها و نیز افرادی که در شهرها و بیابان ها و نیز جنگل ها و کوهستان ها در حال راه پیمایی هستند، می باشد.
GPS در کاربردهای علمی نیز کارایی دارد از جمله امکان داشتن ساعتی دقیق به منظور زمانسنجی در آزمایش ها. دقت دستگاه های جی پی اس در حد یک متر می باشد البته نمونه های دقیق‌تری نیز وجود دارد که تا حد چند سانتیمتر دقت در شناسایی موقعیت مکانی را دارد که البته قیمت این گونه گیرنده ها بالاتر بوده و خاص فعالیت های نظامی و ناوبری بسیار دقیق است. دقت یک متر برای کاربرد عمومی و تجاری بسیار خوب و کافی می باشد چون به طبع شما نیز با من موافق هستید که یک متر خطا در دریا، خیابان و یا هر جای دیگر چندان مهم نمی باشد. دقت های بسیار بالا به گونه کامل در کاربردهای نظامی و نیز در مسائل فنی همچون تنظیم آنتن های ماکروویو و کاربردهای مشابه استفاده می شود.
به هر حال GPS در موردهایی همچون کوهنوردی، برف نوردی، و جهانگردی کاربردهای فراوانی دارد و امروزه جزء ملزومات اساسی هر کسی که به این گونه کارها اشتغال دارد، می باشد.
کاربرد GPS در داخل اتومبیل نیز این روزها بسیار مرسوم شده است. در واقع شما در حین مسافرت های درون شهری و یا جاده ای و به کمک نقشه های الکترونیکی تعبیه شده در دستگاه جی پی اس می توانید بهترین خیابان و یا جاده را به سمت مقصد مورد نظر شناسایی کندی و یا سپس بدانید چه مسیرهایی را طی کرده اید و … برخی از نمونه های دستگاه GPS در داخل خودرو دارای فرستنده نیز هستند که به شما امکان می دهد با فشار یک دکمه موقعیت خود را از راه جی پی اس به مرکز کنترل اطلاع داده و در نهایت بتوانید با دریافت داده های تکمیلی مسیر بهتری را در راهبندان و ترافیک پیدا کرده و یا حتی نزدیک‌ترین هتل، رستوران، سینما، و یا بیمارستان را به موقعیت خودتان پیدا کنید.

تئوری عملکرد جی پی اس

جی پی اس برای کاربرانش اطلاعات 3 بعدی مکان، تعیین سرعت و جابه‌جایی زمان (ساعت) دقیق را به ارمغان می آورد؛ اما به خودی خود فاقد توانایی ناوبری است. با وجود این می تواند به عنوان یک سیستم مکان‌یابی، مرجعی برای دستگاه های ناوبری باشد.
برخلاف سیستم های ناوبری رادیویی واقعی، جی پی اس اطلاعات مکان و سرعت را برحسب مختصات مطلق کره زمین و سطح مبنایی WGS-84 (سیستم ژئودتیک جهانی 1984) و به صورت طول و عرض جغرافیایی و نه نسبت به یک فرستنده زمینی خاص، ارائه می کند. لذا، خروجی مکانی یک گیرنده GPS نمی تواند مستقیماً به منظور ناوبری نسبت به یک نقطه ثابت مثل VOR یا NDB به کار رود. در مقابل شکلی از ناوبری هوایی منطقه ای با اطلاعات نقاط راهنما استفاده می شود که در عصر رایانه های قابل برنامه ریزی امروزی کاری ساده محسوب می شود.
اگر چه بین مکان یابی و ناوبری تمایز فنی وجود دارد، اما این دو واژه با اندکی چشم پوشی به طوری که مسئله خاصی برای کاربران ایجاد نکند، به جای هم استفاده می شوند. فقط به یاد داشته باشید که مکان یابی جهانی قابلیت انجام ناوبری دارد.