GPS چیست؟ و چگونه کار می کند ؟

جی پی اس (GPS) چیست ؟

جی پی اس (به انگلیسی: Global Positioning System) با سرواژه جی‌پی‌اس (به اختصار: GPS) یا سیستم تعیین موقعیت جهانی می‌باشد.

جی پی اس یک سامانه تعیین موقعیت ماهواره ای است که به کمک آن در تمام نقاط کره زمین می‌توانیم موقعیت خود را مشخص کنیم. جی پی اس (GPS) مخفف Global Positioning System یا سیستم تعیین موقعیت جهانی می‌باشد. این سامانه توسط ایالات متحده آمریکا راه اندازی شده است. جی پی اس در ابتدا برای کارهای نظامی مورد استفاده قرار می‌گرفت اما به تدریج برای نیازهای تعیین موقعیت در اختیار همگان قرار گرفت.

ساختار اساسی GPS 

GPS از سه بخش زیر تشکیل شده است:

بخش فضایی (ماهواره های GPS)

تعدادی از ماهواره های GPS در شش مدار دور زمین در ارتفاع تقریبی ۲۰ هزار کیلومتری (چهار ماهواره GPS در هر مدار) مستقر شده و در فواصل ۱۲ ساعته به دور زمین حرکت می کنند.

بخش کنترل (ایستگاه های کنترل زمینی)

ایستگاه های کنترل زمینی نقش اطمینان، کنترل و نگهداری مدار ماهواره را دارند تا اطمینان حاصل کنند که انحراف ماهواره ها از مدار و همچنین زمان GPS در حد تحمل است.

بخش کاربر (گیرنده های GPS)

گیرنده ها و فرستنده های GPS از جمله مواردی مانند ساعت، تلفن های هوشمند و دستگاه های telematic.

تعیین موقعیت

قبل از بوجود آمدن فن آوری تعیین موقعیت به کمک ماهواره، سوال «من کجا هستم؟» یک سوال مهم و اساسی برای کاروانها، کشتیها، کوهنوردان، سربازان، هواپیماها، بالنها و … بوده است. روشهای مختلفی برای تعیین موقعیت مورد استفاده قرار می گرفت از جمله:

• به کمک خورشید، ماه و سایر ستارگان
• استفاده از قطب نما
• استفاده از نقاط مرجع
• با اندازه گیریهای دقیق فواصل و زوایا

البته روشهای ذکر شده، دارای محدودیتهای خاص خود بودند. از جمله اینکه شما خورشید و ستارگان را در آسمان ابری نمی‌توانید مشاهده نمائید. همچنین امکان اندازه گیریهای دقیق فاصله نیز همیشه وجود ندارد.

تعیین موقعیت به کمک ماهواره

در اوایل دهه هفتاد میلادی، یک پروژه جدیدی بنام جی پی اس توسط متخصصین وزارت دفاع آمریکا مطرح شد. این پروژه تمام نیازمندیهای دولت آمریکا در مورد تعیین موقعیت هر نقطه از سطح کرۀ زمین را در هر زمان و در هر شرایط آب و هوایی با دقت فوق العاده بالا برآورده می‌ساخت. جی پی اس سیستمی ماهواره مبنا است که بر اساس ۲۴ ماهواره فعالیت می‌کند. تا بتواند موقعیت دقیق را روی زمین تعیین کند.

• ۲۱ ماهواره اصلی و ۳ ماهواره یدکی عملیاتی
• ۶ صفحه مداری
• ۵۵ درجه میل صفحات مداری
• ارتفاع ۲۰۲۰۰ کیلومتر

دقت تعیین موقعیت به کمک ماهواره

میزان دقت موقعیت تعیین شده هر نقطه حائز اهمیت است. برای یک کوهنورد و یا یک سرباز در بیابان، میزان دقت به معنای ۱۵ متر است. برای یک کشتی در نزدیک سواحل آبی دقت به معنای ۵ متر می‌باشد. برای یک مهندس نقشه بردار زمینی، میزان دقت به معنای ۱ سانتیمتر می‌باشد. با استفاده از جی پی اس می توان به تمام دقتهای ذکر شده در بالا دست پیدا کرد. فقط تفاوت آن در نوع گیرنده جی پی اس و در نوع تکنیک بکار گرفته شده است.

سایر سامانه های تعیین موقعیت ماهواره ای

• سامانه گلوناس(GLONASS): این سامانه توسط روسیه راه اندازی شده است و در کل دنیا هم اکنون خدمات خود را ارائه می‌نماید.
• سامانه گالیلئو(Galileo): این سامانه توسط اتحادیه اروپا از سال ۲۰۱۶ راه اندازی شده است و مطابق برنامه تا سال ۲۰۲۰ تکمیل خواهد شد. این سامانه در کل دنیا خدمات خواهد داد.
• سامانه بیدو (Beidou): این سامانه چین راه اندازی شده است در حال حاضر شرق آسیا را در پوشش دارد قرار است تا سال ۲۰۲۰ تمام دنیا را تحت پوشش قرار دهد.
• سامانه IRNSS هند : این سامانه بصورت محلی فقط در هند خدمات می‌دهد.
• سامانه QZSS ژاپن : این سامانه نیز بصورت محلی در ژاپن خدمات خود را ارائه می‌دهد.