GPS (سیستم موقعیت یاب جهانی) چیست؟

GPS (سیستم موقعیت یاب جهانی)

برای عملکرد صحیح، GPS به سه بخش اصلی نیاز دارد: بخش فضایی، بخش کنترل و بخش کاربر.

• بخش فضایی از 24 ماهواره ایاد شده است که سیگنال های یک طرفه را ارسال می کنند که چگونگی و موقع فعلی GPS ماهواره را عرضه می دهد.

• بخش کنترل شامل ایستگاه های نظارت و کنترل است که رفتار مناسب ماهواره را تضمین می کند و سلامت و وضعیت صورت فلکی ماهواره را حفظ می کند.

• در نهایت، بخش کاربر شامل تجهیزاتی به نام گیرنده است که سیگنال های ماهواره های GPS را دریافت می کند و موقعیت و زمان ابعادی کاربر را محاسبه می کند.

موارد استفاده متعددی برای GPS وجود دارد و عوامل متعددی می توانند بر دقت آن تأثیر بگذارند.

به شکل شبیه به هم، دستگاه GPS از سه دسته ایجاد شده است: ایستگاه های زمینی و گیرنده ها، ماهواره ها.

• ایستگاه های زمینی از ردیاب استفاده می کنند تا مطمئن شوند که ماهواره ها در مکانی که ما فکر می کنیم هستند. این ایستگاه ها همچنین ماهواره ها را نگهداری می کنند و ساعت آنبورد خود را به روز می کنند.

• یک گیرنده جی پی اس، شبیه به چیزی که امکان دارد در گوشی یا ماشین خود پیدا کنید، همیشه به دنبال سیگنالی از ماهواره ها است. گیرنده با استفاده از سیگنال هایی که دریافت می کند فاصله تا ماهواره ها را تعیین می کند. گیرنده باید حداقل روی چهار ماهواره قفل شود تا مکان دقیق آن بر روی زمین مشخص شود.

• هر ماهواره به طور مداوم موقعیت و زمان خود را با استفاده از سیگنال های رادیویی پخش می کند. گیرنده به این سیگنال ها گوش می دهد و از مهر زمانی موجود در سیگنال برای محاسبه فاصله بین ماهواره و گیرنده استفاده می کند. این فاصله به عنوان محدوده شناخته می شود.

هنگامی که گیرنده برد حداقل سه ماهواره را به دست آورد، می تواند از فرآیندی به نام سه لایه بندی برای محاسبه موقعیت دقیق خود بر روی زمین استفاده کند. گیرنده تقاطع کره هایی را که در مرکز هر ماهواره است، تخمین می زند که شعاع آنها برابر با برد گیرنده تا ماهواره است. تقاطع این کره ها موقعیت گیرنده را تعیین می کند.

با دریافت سیگنال از ماهواره ها، فناوری GPS از سه لایه برای محاسبه موقعیت، سرعت و اطلاعات ارتفاع استفاده می کند.

یک دستگاه جی‌پی‌اس باید سیگنال حداقل سه ماهواره را تفسیر کند تا بتواند مکان روی زمین را محاسبه کند. با این حال، ماهواره چهارم برای بررسی صحت داده ها استفاده می شود.

شبکه GPS متشکل از ماهواره هایی است که دو بار در روز دور زمین می چرخند. هر ماهواره یک سیگنال مایکروویو را پخش می کند که گیرنده یا دستگاه GPS از آن برای محاسبه فاصله بین خود و ماهواره استفاده می کند.

هنگامی که یک ماهواره سیگنالی را ارسال می کند، یک کره در اطراف ماهواره با شعاع بر اساس فاصله تا دستگاه GPS ایجاد می کند. با افزودن ماهواره دوم کره دیگری ایجاد می شود و این دو کره در دو نقطه تلاقی می کنند. افزودن ماهواره سوم کره سومی را ایجاد می کند که به تعیین مکان دستگاه GPS کمک می کند.

به عبارت دیگر، جهان سه بعدی است، بنابراین ماهواره ها به جای دایره های ساده، کره ایجاد می کنند. تقاطع سه کره دو نقطه ایجاد می کند و نزدیکترین نقطه به زمین به عنوان موقعیت نهایی دستگاه GPS انتخاب می شود.