GPS چیست وچگونه کارمی‌کند؟
این روزها تکنولوژی و فناوری‌های مختلف در امور مختلف روزمره مورد استفاده اغلب ما قرار می‌‌گیرند. یکی از این تکنولوژی‌ها GPS است. درست به همین دلیل هم شاید بسیاری از ما بارها و بارها درباره ماهیت این تکنولوژی و کاربردهای آن کنجکاو شده‌ایم. در حقیقت قابلیت مکان‌یابی جهانی یا GPS از آن دسته دستاوردهایی است که تاکنون جان بسیاری را در سراسر جهان نجات داده و روزانه کار بسیاری را برای یافتن مسیر درست ساده کرده است. سیستم مکان‌یاب جهانی یا GPS در حقیقت شبکه‌ای به هم تنیده از ۲۷ ماهواره است که در اطراف زمین در حال گردش هستند.
این روزها تکنولوژی و فناوری‌های مختلف در امور مختلف روزمره مورد استفاده اغلب ما قرار می‌‌گیرند. یکی از این تکنولوژی‌ها GPS است. درست به همین دلیل هم شاید بسیاری از ما بارها و بارها درباره ماهیت این تکنولوژی و کاربردهای آن کنجکاو شده‌ایم. در حقیقت قابلیت مکان‌یابی جهانی یا GPS از آن دسته دستاوردهایی است که تاکنون جان بسیاری را در سراسر جهان نجات داده و روزانه کار بسیاری را برای یافتن مسیر درست ساده کرده است. سیستم مکان‌یاب جهانی یا GPS در حقیقت شبکه‌ای به هم تنیده از 27 ماهواره است که در اطراف زمین در حال گردش هستند. از این 27 ماهواره، 24 مورد به صورت فعال در شبکه انجام وظیفه می‌کنند و 3 ماهواره هم به صورت رزرو هستند. در واقع با توجه به موقعیت این ماهواره‌ها، در همه حال می‌توانیم چهار عدد از آنها را در آسمان بالای سرمان ببینیم.
علاوه بر ماهواره‌ها، پنج پایگاه زمینی وظیفه کنترل و نظارت بر این مدارگردها را بر عهده دارند؛ که پایگاه اصلی در کلرادوی آمریکا واقع است و چهار پایگاه تمام خودکار هم در هاوایی و دیگر نقاط دوردست نزدیک به خط استوا قرار گرفته‌اند. این ایستگاه‌ها در هر لحظه موقعیت ماهواره‌ها را رصد کرده و اطلاعات را برای بررسی کارشناسان به پایگاه اصلی مخابره می‌کنند.
هر چند این سامانه اولین بار با اهداف نظامی تهیه و گسترش یافت، اما دولت ایالات متحده در سال 1983 آن را برای استفاده عمومی عرضه کرد. با این همه اکنون این سوال مطرح است که چطور این تکنولوژی که شبکه‌ای از ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی تبادل اطلاعات است، سر از گوشی‌های هوشمند یا سایر ابزارهای مکان‌یابی در می‌آورد و چطور با این همه ماهواره موجود در آسمان باز هم گاهی اوقات سیگنال‌های دریافتی بسیار ضعیف است.
واقعیت آن است از هر وسیله و ابزار هوشمندی که استفاده می‌کنید شما در واقع یک گیرنده GPS دارید. به عبارت دیگر، تجهیزات شما سیگنال‌های مخصوص ماهواره‌ای را دریافت می‌کند. در واقع ماهواره به گوشی اطلاع می‌دهد که در چه فاصله‌ای از آن قرار گرفته است. در این مرحله، شاید کمی گیج شده باشید، چون برای مکان‌یابی باید به اطلاعاتی بیش از فاصله خودمان از ماهواره‌ای خاص دسترسی داشته باشیم. البته گوشی شما با دریافت فاصله از این ماهواره‌ها و استفاده از تکنیکی خاص توانایی مکان‌یابی دقیق را دارد.
تصور کنید در دشت و صحرایی گم شده‌اید، با دوستی در شهر الف تماس می‌گیرید و او به‌طور معجزه‌‌آسایی فاصله شما از خود را می‌داند. او به شما می‌گوید که در 400 کیلومتری او قرار گرفته‌اید. اما آیا این فاصله برای یافتن مسیر درست کافی است؟ در حال حاضر تنها می‌دانید که در دایره‌ای به شعاع 400 کیلومتری از شهر الف قرار گرفته‌اید که در واقع می‌تواند فضای بزرگی باشد.
اگر بتوانید فاصله خود را از دو شهر دیگر هم به‌دست آورید، می‌توانید با تفریق این دایره‌ها، موقعیت فعلی خود را به‌طور دقیق محاسبه کنید. اگر از شهر دوم هم فاصله‌ای ۳۰۰ کیلومتری داشته باشید با کنار هم قرار دادن این دو دایره دو نقطه احتمالی حضور شما به‌دست می‌آید. در صورتی که بتوانید فاصله خود از شهر سوم را که به فرض ۲۰۰ کیلومتر است هم به‌دست آورید، آنگاه می‌توانید موقعیت حقیقی خود را پیدا کنید.
در مسیریابی GPS هم درست از همین تکنیک استفاده می‌شود و هر یک از ماهواره‌ها را می‌توان به مثابه این شهرها در نظر گرفت. البته این ماهواره‌ها در فضای سه‌بعدی قرار دارند، پس لازم است که این وضعیت را در چنین فضایی تصور کنید. در مسیریابی GPS، نه تنها از سه بلکه چهار ماهواره استفاده می‌شود تا دقت اندازه‌گیری‌ها بالا رود. به همین خاطر است که گاهی اوقات مسیریابی مدت زمان زیادی طول می‌کشد یا اینکه گاهی سیگنال دریافتی بسیار ضعیف است؛ چون به دو یا سه ماهواره متصل شده‌اید که هنوز کافی نیست.
البته مسائل ریاضی پیچیده‌تری در پس تکنولوژی GPS نهفته است اما آنچه در اینجا مطرح شد، شرح حال ساده روند موجود است. برای نمونه، باید میزان تاخیر بین رفت و برگشت سیگنال بین گیرنده و ماهواره به درستی محاسبه شود و از آنجا که تعداد محاسبات صورت گرفته بسیار زیاد است، به همین دلیل زمانی که از GPS استفاده می‌کنید باتری گوشی هوشمندتان به سرعت خالی می‌شود.
علاوه بر ماهواره‌ها، پنج پایگاه زمینی وظیفه کنترل و نظارت بر این مدارگردها را بر عهده دارند؛ که پایگاه اصلی در کلرادوی آمریکا واقع است و چهار پایگاه تمام خودکار هم در هاوایی و دیگر نقاط دوردست نزدیک به خط استوا قرار گرفته‌اند. این ایستگاه‌ها در هر لحظه موقعیت ماهواره‌ها را رصد کرده و اطلاعات را برای بررسی کارشناسان به پایگاه اصلی مخابره می‌کنند.
هر چند این سامانه اولین بار با اهداف نظامی تهیه و گسترش یافت، اما دولت ایالات متحده در سال 1983 آن را برای استفاده عمومی عرضه کرد. با این همه اکنون این سوال مطرح است که چطور این تکنولوژی که شبکه‌ای از ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی تبادل اطلاعات است، سر از گوشی‌های هوشمند یا سایر ابزارهای مکان‌یابی در می‌آورد و چطور با این همه ماهواره موجود در آسمان باز هم گاهی اوقات سیگنال‌های دریافتی بسیار ضعیف است.
واقعیت آن است از هر وسیله و ابزار هوشمندی که استفاده می‌کنید شما در واقع یک گیرنده GPS دارید. به عبارت دیگر، تجهیزات شما سیگنال‌های مخصوص ماهواره‌ای را دریافت می‌کند. در واقع ماهواره به گوشی اطلاع می‌دهد که در چه فاصله‌ای از آن قرار گرفته است. در این مرحله، شاید کمی گیج شده باشید، چون برای مکان‌یابی باید به اطلاعاتی بیش از فاصله خودمان از ماهواره‌ای خاص دسترسی داشته باشیم. البته گوشی شما با دریافت فاصله از این ماهواره‌ها و استفاده از تکنیکی خاص توانایی مکان‌یابی دقیق را دارد.
تصور کنید در دشت و صحرایی گم شده‌اید، با دوستی در شهر الف تماس می‌گیرید و او به‌طور معجزه‌‌آسایی فاصله شما از خود را می‌داند. او به شما می‌گوید که در 400 کیلومتری او قرار گرفته‌اید. اما آیا این فاصله برای یافتن مسیر درست کافی است؟ در حال حاضر تنها می‌دانید که در دایره‌ای به شعاع 400 کیلومتری از شهر الف قرار گرفته‌اید که در واقع می‌تواند فضای بزرگی باشد.
اگر بتوانید فاصله خود را از دو شهر دیگر هم به‌دست آورید، می‌توانید با تفریق این دایره‌ها، موقعیت فعلی خود را به‌طور دقیق محاسبه کنید. اگر از شهر دوم هم فاصله‌ای ۳۰۰ کیلومتری داشته باشید با کنار هم قرار دادن این دو دایره دو نقطه احتمالی حضور شما به‌دست می‌آید. در صورتی که بتوانید فاصله خود از شهر سوم را که به فرض ۲۰۰ کیلومتر است هم به‌دست آورید، آنگاه می‌توانید موقعیت حقیقی خود را پیدا کنید.
در مسیریابی GPS هم درست از همین تکنیک استفاده می‌شود و هر یک از ماهواره‌ها را می‌توان به مثابه این شهرها در نظر گرفت. البته این ماهواره‌ها در فضای سه‌بعدی قرار دارند، پس لازم است که این وضعیت را در چنین فضایی تصور کنید. در مسیریابی GPS، نه تنها از سه بلکه چهار ماهواره استفاده می‌شود تا دقت اندازه‌گیری‌ها بالا رود. به همین خاطر است که گاهی اوقات مسیریابی مدت زمان زیادی طول می‌کشد یا اینکه گاهی سیگنال دریافتی بسیار ضعیف است؛ چون به دو یا سه ماهواره متصل شده‌اید که هنوز کافی نیست.
البته مسائل ریاضی پیچیده‌تری در پس تکنولوژی GPS نهفته است اما آنچه در اینجا مطرح شد، شرح حال ساده روند موجود است. برای نمونه، باید میزان تاخیر بین رفت و برگشت سیگنال بین گیرنده و ماهواره به درستی محاسبه شود و از آنجا که تعداد محاسبات صورت گرفته بسیار زیاد است، به همین دلیل زمانی که از GPS استفاده می‌کنید باتری گوشی هوشمندتان به سرعت خالی می‌شود.
ارسال نظر