-

چگونگي کارکرد GPS و معرفی نرم افزارهاو سخت افزارهای آن

اگر فاصله درست يک پديده از يک ماهواره در فضا مشخص باشد مي توانيم بگوييم در جايي بر روي سطح فرضي کره‌اي با شعاع برابر فاصله تا شعاع ماهواره قرار دارد. اگر فاصله درست از دو ماهواره مشخص باشد، مي توان گفت در جايي بر روي خطي که از محل تقاطع دو کره مي گذرد قرار دارد و اگر سومين اندازه گيري هم موجود باشد، آنجا تنها دو نقطه وجود دارد که جسم مي تواند بر روي آن قرار بگيرد. يکي ازاين دو نقطه غير ممکن بوده و گيرنده GPS داراي متدهاي رياضي مي باشد که قادر است موقعيت غير ممکن را حذف نمايد.
يک گيرنده GPS موقعيت مکاني را با استفاده از روشي بنام "برد ماهواره اي" يا Satellite ranging تخمين مي‌زند.
يک گيرنده GPS هميشه مي تواند معين کند که پديده ها کجا قرار دارند، مشروط بر اين که دو نمونه کليدي از اطلاعات موجود باشد:
1) فاصله بين گيرنده و هر ماهواره (حداقل 4 ماهواره يا بيشتر).
2) موقعيت کامل هر يک از ماهواره ها در فضا.
تصوير زير تا حدودي مي تواند نشانگر چگونگي کارکرد سيستم GPS باشد.

يک سيستم شگفت انگيز:
سيستم GPS از ماهواره هايي تشکيل شده که مسيرهايشان توسط ايستگاه هاي زميني کنترل مي شوند. هر ماهواره‌اي سيگنال‌هاي راديويي توليد مي کند که اجازه مي دهد يک گيرنده، موقعيت ماهواره و فاصله بين ماهواره و گيرنده را تخمين بزند. گيرنده، اندازه گيري ها را براي محاسبه جايي بر روي يا بالاي کره زمين که کاربر يا جسم در آنجا قرار دارد به کار مي گيرد.
شکل فوق شمايي کلي از عملکرد سيستم GPS و ارتباط آن با علوم ديگر را در اختيار ما قرار مي دهد.

کاربردهاي GPS:
GPS کاربردهاي فراواني در مسائل نظامي و زندگي شخصي افراد دارد.
کاربردهاي نظامي GPS:
اگرچه مجموعه فلکيماهواره GPS(مجموعه ماهواره هاي موجود در اطراف زمين) اخيرا تکميل شده است، ولي پيش از اين ثابت شد که کمکي بسيار ارزشمند براي ارتش آمريکا بوده است. تصور يک بيابان که وسعت زيادي داشته و گسترشي بي شکل از ماسه دارد باعث مي‌شود زمين براي مايل ها بسيار يکنواخت به نظر برسد. بدون يک سيستم ناوبري قابل اطمينان نيروهاي آمريکايي قادر نبودند مانور عمليات طوفان صحرا (Operation Desert Storm) را به انجام برسانند.
به وسيله GPS، توانسته بودند به ميدان رفته و در طوفان شن يا حتي در شب مانور بدهند حتي موقعي که سربازان در آنجا قادر به زندگي نبودند. قبل از اتمام جنگ، بيش از 9000 گيرنده تجاري قابل حمل(پرتابل) در منطقه خليج توسط سربازان در حال استفاده بود. آنها توسط سربازان، وسايل نقليه، هلي کوپتر و حتي پانل‌هاي دستگاه هواپيما حمل مي‌شدند.
گيرنده هاي GPS در چند نوع هواپيما قابل استفاده بودند، از جمله درشکاري F-16، سوخت رسان هوايي KC-135 و بمب‌افکن B-2 . کشتي هاي نيروي دريايي نيز از آنها براي پيدا کردن محل ملاقات‌ها، مين يابي و عمليات هوايي استفاده مي کردند.
GPS تقريبا در تمام عمليات نظامي و سيستم هاي جنگ افزاري، مهم تلقي شده است. به علاوه در ماهواره ها از GPS براي بدست آوردن داده هاي خيلي دقيق مداري و کنترل جهت يابي سفينه هاي فضايي استفاده مي شود.
GPS، پايه يک سيستم مختصات است که به آن سيستم ژئودتيک جهاني 1984 (Geodetic system 1984 Word) يا WGS 84گفته مي شود. اين سيستم شبيه خطوط طول و عرض جغرافيايي بوده روي نقشه هاي ديواري در مدرسه‌ها قابل رؤيت است. سيستم WGS 84 چارچوبي ساختاري براي تمام فعاليت‌هاي نظامي در دسترس قرار مي‌دهد که حتي واحدهاي نظامي را مي‌تواند در مانورشان هماهنگ سازد.
تصوير فوق نيروهاي نظامي آمريکا را در حال استفاده از گيرنده GPS حين مانور نشان مي دهد.

استفاده هاي GPS در زندگي روزمره:
سيستم GPS جهت نيازهاي نظامي وزارت دفاع پيشرفت نمود. اما امروزه دائما روش‌هاي جديدي براي استفاده از امکانات آن ابداع مي شود. همانطور که قبلا گفته شد اين سيستم در هواپيماها و کشتي‌ها استفاده مي شود، اما روش‌هاي زياد ديگري امروزه براي استفاده از GPS وجود دارد.

به عنوان مثال در جريان ساخت تونل زير زميني کانال انگلستان، کارکنان انگليسي و فرانسوي از دو انتهاي تونل در مقابل هم شروع به حفاري کردند. يک گروه از داور(Dover) انگلستان و يکي ديگر در کالاييس (Calais) فرانسه. آنها براي بررسي موقعيت خود در طول مسير به گيرنده هاي GPS بيرون تونل تكيه داشته و مطمئن بودند که در قسمت مرکزي تونل با يکديگر ملاقات مي کنند، در غير اين صورت تونل کج مي‌شد.
مي توان يک اتومبيل را با يک سيستم نمايشگر ويدئويي در داشبورد آن تصور کرد. در حال حاضر رديابي وسيله نقليه يکي از کاربرد هاي در حال رشد GPS مي باشد. تجهيزات GPS در ناوگان وسايل نقليه، سيستم هاي حمل و نقل عمومي، کاميون‌هاي حمل بار استفاده مي شود، حتي پيک‌هاي خدماتي از اين گيرنده‌ها براي نشان دادن موقعيت خود در تمام مواقع استفاده مي کنند.
GPS در نجات زندگي نيز کمک مي کند، بيشتر واحدهاي پليس، آتشنشاني و خدمات اورژانس(اضطراري) پزشکي از گيرنده‌هاي GPS در ماشين هاي خود جهت تعيين نزديک‌ترين مرکز اورژانس که بتواند سريع ترين واکنش ممکن را نسبت به وضعيت زندگي يا سلامتي نشان دهد، استفاده مي کنند.
اين شکل يک زيست‌شناس را نشان مي‌دهد که از گيرنده GPS دستي براي پروژه تحقيقاتي حيات وحش استفاده مي کند
شرکت‌هاي نقشه برداري و زمين‌پيمايي نيز هميشه از GPS استفاده مي‌کنند. در حوضه مديريت حيات وحش، به گونه‌اي از لاک‌پشت‌ها که در معرض انقراض نسل بودند، گيرنده هاي GPS متصل کردند. همچنين فرستنده هايي براي کمک به تعيين الگوي توزيع جمعيت و يافتن منابع بيماري، به کار گرفته شد.
امروزه بالن هاي مجهز به GPS بر سوراخ هاي لايه اوزون در مناطق قطبي نظارت مي کنند، و با استفاده از گيرنده هاي GPS کيفيت هوا را گزارش مي‌كنند.
همچنين شناورها داده هاي روانه هاي نفتي را با استفاده از GPS رديابي مي کنند. باستان‌شناسان و اکتشاف‌کنندگان نيز از اين سيستم استفاده مي کنند.
هر کس به گيرنده GPS مجهز شود با داشتن يک نقطه مرجع و استفاده از GPS مي‌تواند موقعيت‌هاي ديگر را پيدا کند.
آينده GPS خارج از تصور است. کاربردهاي جديد به صورت نمودهايي از تکنولوژي ادامه مي‌يابند و ماهواره هاي GPS مانند ستاره هايي دست ساز در آسمان، انسان را به خوبي به قرن بيست و يکم هدايت خواهند كرد.

نرم افزارهاي GPS:
نرم‌افزارهاي GPS عبارتند از:

نرم‌افزارهاي GPS
نرم‌افزارهاي GPS شماره هاي 4_5_6_7

نرم‌افزارهاي GPS :
نرم‌افزارهاي GPS شماره هاي 8_9_10_11_12

نرم‌افزارهاي GPS:
نرم‌افزارهاي GPS شماره هاي 13_14_15

نرم‌افزارهاي GPS :
نرم‌افزارهاي GPS شماره هاي 16_17_18_19

نرم‌افزارهاي GPS :

نرم‌افزارهاي GPS شماره هاي20_21_22_23_24_25_26

نرم‌افزارهاي GPS:

نر‌م‌افزارهاي GPS شماره‌هاي 27_28_29

نرم‌افزارهاي GPS:

نرم‌افزارهاي GPS:
نرم‌افزارهاي GPS شماره هاي 33_34_35.

سخت‌افزارهاي GPS:
سخت‌افزارهاي GPS شماره هاي1_2_3_4

سخت‌افزارهاي GPS:
سخت‌افزارهاي GPS شماره هاي 5_6_7_8_9_10

سخت‌افزارهاي GPS:
سخت‌افزارهاي GPS شماره‌هاي 11_12_13_14_15

سخت‌افزارهاي GPS:
سخت‌افزارهاي GPS شماره‌هاي 16_17_18_19

دقت موقعيت يابي GPS:
دقت موقعيت يابي GPS از 10متر تا چند سانتي‌متر بسته به نوع گيرنده GPS و استفاده از آن دارد. درحقيقت همه مردم به GPS هاي با دقت بالا نياز ندارند. در واقع هر استفاده‌اي نياز به يک دقت متفاوت دارد و همچنين هر سطحي از دقت داراي" معايب" و" محاسني" مي‌باشد.
به طور کلي عوامل مؤثر در دقت موقعيت يابي GPS را مي توان به شرح زير نام برد:
1) نوع و مدل گيرنده GPS(مدل‌هاي مختلف ميزان دقت متفاوتي دارند که بسته به قيمت آن، دقت بالاتر مي رود).
2) نوع استفاده از GPS(براي برخي کارها نياز به دقت بالا مي باشد، در صورتي که در برخي ديگر اين دقت بالا ضرورتي ندارد).
خطاهاي GPS:
تمامي موقعيت‌هاي GPS ها، 100% دقيق نيستند، بنابراين بايد خطاهايي در آنها موجود باشد. دو انتخاب وجود دارد تا ميزان خطاها را بسته به نياز کاربر تقليل دهد:
الف) استفاده از گيرنده هاي GPS متفاوت
ب) روش‌هاي گوناگون بدست آوردن موقعيت
براي مثال، نقشه‌برداران نياز به دقت بالايي در اندازه گيري يک قسمت دارند. از سوي ديگر، مکان منزل شما در يک نقشه به دقت پايين تري نياز دارد.
بعضي از خطاها که بر روي دقت موقعيت GPS اثر مي گذارند در ذيل آورده شده اند.
خطاي مداري:
همانطور که گفته شد موقعيت ماهواره ها وسيله اطلاعات سيگنالي که در هر لحظه از طريق ماهوارها ارسال مي شوند بدست مي آيد. البته اين پيش بيني مي‌تواند کمي متفاوت از موقعيت واقعي ماهواره‌ها باشد. با اينکه اين روش بهترين راه براي تعيين موقعيت‌ها(مدارها) است ولي واقعا در تمام زمان ها، نمي توان اين پيش بيني را انجام داد.
خطاهاي سنجيدن با ساعت:
ماهواره ها و گيرنده ها به ساعت هاي بسيار دقيق نياز دارند تا بتوانند کارشان را عالي انجام دهند. کوچکترين خطا مي‌تواند "محدوده اندازه گيري" (Range Measurement) را ده ها، صدها و حتي هزاران متر از گيرنده هاي ماهواره دور کند. براي مثال ده نانو ثانيه خطا مي‌تواند حدود 3 متر خطا ايجاد نمايد.
تأخير يونوسفريک و تروپوسفريک:
اين اتفاق زماني رخ مي دهد که سيگنالهاي ارسالي از ماهواره ها، در طول سفر به سمت گيرنده ها طي عبور از طريق محيط‌هايي که اصطلاحا نواحي باردار Charged Area of ناميده مي شود، دچار تأخير شوند. اين محيط‌هاي باردار عبارتند از: يونوسفر، در بالاي سطح زمين و تروپوسفر در سرتاسر اتمسفر.
پارازيت گيرنده:
اين خطا مربوط به کارکرد يک گيرنده GPS است. به اين معنا که چگونه مي‌تواند سيگنال‌هاي ارسال شده از ماهواره‌ها را اندازه‌گيري کند. زيرا "بعضي گيرنده ها از مابقي بهتر هستند".
خطاهاي چند مسيره (Multipath errors):
سيگنال‌هاي GPS ممکن است از مسير خارج شوند و باعث بروز خطاهايي در GPS شوند.