• شنبه ۲۳ آذر ۱۳۹۸
  • |

آمار سایت

  • تمام بازديد‌ها: 1693764 بازدید
  • بازديد 24 ساعت قبل: 2229 بازدید
  • مهمانان حاضر در زیرپورتال: 21 کاربر
  • کاربران حاضر در زیرپورتال:0 کاربر

ورود به سایت

استفاده از ماهواره ها در تعیین موقعیت

با توجه به اهمیت ناوبری و کاربردهای فراوان آن، یافتن روشی دقیق، بروز و کم هزینه که در هر شرایطی بتوان با کمک آن عملیات ناوبری را انجام داد، حائز اهمیت است. محدودیت های روش های سنتی و قدیمی از یک سو و پیشرفت علم و تکنولوژی های فضایی بخصوص در نیم قرن اخیر از سوی دیگر، باعث گردیده استفاده از ماهواره ها در عملیات ناوبری بسیار مورد توجه قرار گیرد.
ناوبری ماهواره ای، روشی است که در آن از چندین ماهواره برای ارائه موقعیت و جهت جغرافیایی و مسیر حرکت استفاده می شود. مبنای کار این قبیل سیستم ها بر پایه امواج رادیویی است که از سمت ماهواره به سمت گیرنده فرستاده شده بطوریکه این امواج حاوی داده هایی است که گیرنده برای محاسبه مکان ماهواره و به دنبال آن موقعیت دقیق خود، از آنها استفاده می کند.
تعیین موقعیت ماهواره ای
تاکنون در دنیا چندین سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای، راه اندازی شده است که سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی (Global Positioning System) یا همان GPS جزء معروفترین و پر کاربرد ترین آنهاست.



سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی (Global Positioning System)

سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی(GPS) ، یک سیستم ماهواره ای متعلق به دولت ایالات متحده آمریکا است. این سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای از حداقل 24 ماهواره تشکیل شده که در 4 مدار مختلف در ارتفاع 20200 کیلومتری زمین بطور مداوم به دور زمین می گردند. هر ماهواره در طول شبانه روز 2 بار به دور زمین می گردد.


این ماهواره ها نیروی حرکتی و انتقال سیگنال خود را از خورشید تامین می کنند. هر کدام از این ماهواره ها مجهز به باتری هایی هستند که حتی هنگام خورشید گرفتگی و مواقعی که در سایه ی زمین حرکت می کنند، انرژی مورد نیاز آن ها تامین می گردد. طول باتری‌های خورشیدی اینگونه ماهواره ها حدود ۵.۵ متر می باشد. سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی، علاوه بر بخش ماهواره ای، دارای بخش کنترل زمینی است. وظیفه این بخش، ردیابی و پایش ماهواره های  GPS، آنالیزها داده های موقعیتی و انتقال دستورات و سایر داده ها به ماهواره های GPS است. بخش کنترل زمینی شامل یک ایستگاه کنترل اصلی، یک ایستگاه کنترل جایگزین، 11 آنتن فرمان و کنترل و 16 سایت نظارت می باشد که در سراسر جهان پراکنده هستند.
پراکندگی ایستگاه های کنترل زمینی، آنتن ها ی کنترل و سایت نظارت و ... (سیستم تعیین موقعیت جهانی)



سیستم تعیین موقعیت جهانی چگونه کار می کند؟

سیستم GPS بر مبنای زمان و موقعیتِ شناخته شده ی ماهواره های GPS کار می کند. ماهواره ها ساعت های اتمی بسیار دقیقی دارند که با یکدیگر و با ساعت های زمینی همزمان شده اند. مکان های ماهواره ها با دقت بسیار بالایی در فضا مشخص است. هر ماهواره بطور مداوم یک سیگنال رادیویی حاوی زمان فعلی و داده های مربوط به موقعیت خود را منتقل می کند. گیرنده GPS امواج رادیویی منتقل شده از ماهواره ها را دریافت می نماید. گیرنده داده های زمانی و موقعیت ماهواره و ... را از طریق این امواج دریافت و قادر است با حل معادلاتی، موقعیت دقیق خود را بر روی زمین در هر زمان از شبانه روز و هر وضعیت آب و هوایی، تعیین نماید. ماهواره های جی پی اس محدودیت زمانی در ارسال سیگنال های رادیویی ندارند. این به آن معنا است که گیرنده های جی پی اس در هر زمان از شبانه روز می توانند با اطلاعات گسیل شده از طرف ماهواره ها، موقعیت خود را مشخص نمایند. به شرطی که ماهواره مورد نظر در دید گیرنده GPS بوده و بدون مانع سیگنال ارسال شده را دریافت نماید.
 
سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی (GPS) قادر است علاوه بر اطلاعات موقعیتی گیرنده (طول و عرض جغرافیایی)، اطلاعاتی شامل جهتحرکت ، سرعت حرکت، ارتفاع از سطح دریا، مسافت پیموده شده، جهت قبله، زمان طلوع و غروب خورشید و ... را نیز مشخص می نماید.

معمولا در آسمان باز و بدون مانع میتوان تعداد زیادی از ماهواره های GPS را ردیابی نمود. اما به منظور تعیین موقعیت سه بعدی، یک گیرنده جی پی اس باید اطلاعات موقعیتی حداقل 4 ماهواره در دید خود را بدست آورد. یک گیرنده GPS با داشتن اطلاعات همزمان 3 ماهواره، توانایی محاسبه مختصات دو بعدی (طول و عرض جغرافیایی) و با دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره مختصات سه بعدی (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع) را محاسبه می نماید. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها، گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیر پیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید، جهت قبله و بسیاری اطلاعات مفید دیگر می نماید.
 اطلاعات دریافتی از 4 ماهواره جی پی اس و تعیین موقعیت




قابلیت های سیستم  تعیین موقعیت جهانی (GPS)

                

از مهمترین قابلیت های روش تعیین موقعیت جهانی که آن را از سایر روش ها متمایز می کند، موارد زیر می باشد.
  • قابلیت استفاده در تمام طول روز و شب.
  • دقت بسیار زیاد در موقعیت یابی.
  • داشتن پوشش جهانی.
  • قابلیت کاربردی در هرشرایط آب و هوایی.
  • نداشتن هیچ گونه هزینه برای استفاده کنندگان.
  • قابلیت ارائه اطلاعات بیشتر نظیر سرعت، مسیر، مسافت پیموده شده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید، جهت قبله و ....
  • و ......
ماهواره های سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی (GPS) می توانند در تمام طول شبانه روز و در هر شرایط آب و هوایی، اطلاعات لازم برای تعیین موقعیت و ناوبری را به گیرنده های زمینی ارسال نمایند. مدار ماهواره ها و چینش آنها طوری طراحی شده است که قادرند تمام کره زمین را پوشش دهند. علاوه بر این ها جهت استفاده از این امکانات هیچ پولی از کاربران دریافت نمی شود و استفاده از این سیستم کاملاً رایگان است.

کاربردهای سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)









استفاده از جی پی اس درهدایت کشتی ها و هواپیما ها
  • مشخص نمودن مکان دقیق هواپیما و کشتی.
استفاده از جی پی اس در عملیات امداد و نجات
  • دانستن مکان دقیق سرویس های ضروری و پایگاه های امدادرسانی.
  • دانستن بهترین مسیر امداد رسانی. هدایت هلی کوپترها و دیگر وسایل نقلیه امداد رسان.
  • دانستن مکان دقیق نقاط آسیب دیده.
استفاده از جی پی اس جهت پیدا نمودن سریع‌ترین و کوتاهترین مسیر به مقصد (ناوبری)
  • استفاده از جی پی اس در سیستم حمل و نقل عمومی نظیر تاکسی ها
  • استفاده از جی پی اس در خودرو های شخصی
  • استفاده از جی پی اس در موبایل های شخصی
استفاده از جی پی اس در حفظ محیط زیست
  • استفاده از جی پی اس در شناسایی مکان دقیق آتش سوزی های گسترده در محیط طبیعی.
  • استفاده از جی پی اس در شناسایی مکان دقیق حیوانات در حال انقراض.
  • دریافت کننده های نصب شده بر شناور های دریایی حرکت و گسترش نشت نفت در دریاها را ردیابی می کنند.
  • و.....
استفاده از جی پی اس در کشاورزی
  • تهیه نقشه های مختلف کشاورزی.
  • تعیین مرز بندی های دقیق مناطق زیر کشت.
  • مسیریابی و ردیابی هواپیماها و پهبادها جهت سم پاشی.
  • مسیریابی سایر ماشین آلات کشاورزی در تمام مراحل کشت شامل شخم زدن، برداشت محصول و ....
  • مشخص نمودن محل دقیق مناطق آفت زده.
  • و ......
تعیین موقعیت دقیق معادن
تهیه نقشه های زمین شناسی
مطالعات مربوط به پوسته زمین (پایش و بررسی جابجایی‌ها و نشست‌های زمین)
تهیه نقشه های جغرافیایی
مطالعات بالاآمدگی سطح آب دریاها و اقیانوس ها
تعیین موقعیت سکوهای دریایی نفتی
کنترل جابجایی سدها و برج‌های بلند
پیش بینی زلزله
استفاده از جی پی اس در زمینه های نظامی
اکتشافات آبهای زیرسطحی
مطالعه مناطق قطبی
مطالعه آتشفشانها
و غیره


تمام این موارد نمونه هایی از کاربردهای فراوان سیستم های تعیین موقعیت از جمله سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) می باشد.

سایر سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای
علاوه بر سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی (GPS)، سیستم های ناوبری دیگری هم وجود دارد. موارد زیر نمونه ای از معروفترین آنها می باشد.


سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای گلوناس (GLONASS)

سیستم تعیین موقعیت گلوناس، یک سیستم ماهواره ای تعیین موقعیت، متعلق به کشور روسیه می باشد. این سیستم جایگزینی برای GPS است و دومین سیستم ناوبری جهانیست که از دقت خوبی برخوردار است. اولین ماهواره سیستم تعیین موقعیت GLONASS در سال 1982 پرتاب شد و این سیستم در سال 1993 به طور کامل عملیاتی شد. پس از مدت زمانی که عملکرد این سیستم کاهش یافت، کشور روسیه متعهد شد تا این سیستم را به حداقل 18 ماهواره فعال برساند. در حال حاضر، 24 ماهواره فعال در این سیستم وجود دارد که اطلاعات مورد نیاز برای موقعیت یابی و ناوبری را برای گیرنده های زمینی ارسال می نمایند.


سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای گالیلئو (GALILEO)

این سیستم تعیین موقعیت. در حالت عملیاتی خود شامل 30 ماهواره (27 ماهواره فعال و 3 ماهواره ذخیره) می باشد. گالیلئو، سیستم ناوبری ماهواره ای است که توسط اتحادیه اروپا و سازمان فضایی اروپا ساخته شده است.  این پروژه به نام ستاره شناس ایتالیایی گالیله نامگذاری شده است. یکی از اهداف این سیستم، تهیه یک سیستم موقعیت یابی دقیق است تا کشور های قاره اروپا نیازی به اتکاء به سیستم های تعیین موقعیت دیگر نداشته باشند. اولین ماهواره آزمایشی گالیلئو، در 28 دسامبر 2005 پرتاب شد. در حالی که اولین ماهواره که بخشی از سیستم عملیاتی است در 21 اکتبر 2011 پرتاب شد. تا تاریخ جولای 2018، تعداد 26 ماهواره از 30 ماهواره این سیستم، در مدار قرار گرفتند. گالیلئو از دسامبر سال 2016 خدمات موقعیت یابی را برای حدود 400 میلیون کاربر ارائه داده است.


سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای BeiDou

سامانه ناوبری ماهواره ای BeiDou، یک سیستم ناوبری ماهواره ای چینی است که از دو سیستم ماهواره ای جداگانه تشکیل شده است. اولین سیستم، که با نام BeiDou-1 نیز شناخته می شود، شامل سه ماهواره است که از سال 2000 خدمات محدود( عمدتاً برای کاربران در چین و مناطق همسایه) ارائه می کرد. این سیستم در پایان سال 2012 از خدمت خارج گردید. نسل دوم این سیستم که بطور رسمی، سیستم ماهواره ای BeiDou Navigation (BDS) نامیده می شود ( همچنین با نام COMPASS یا BeiDou-2  نیز شناخته می شود)، در دسامبر سال 2011 با ترکیبی از 10 ماهواره عملیاتی شد. در سال 2015، چین ساخت سیستم سوم BeiDou (BeiDou-3) را با پوشش جهانی آغاز کرد. اولین ماهواره، در 30 مارس 2015 پرتاب شد. از اکتبر سال 2018، پانزده ماهواره راه‌اندازی شده اند. سیستم جدید در نهایت از 35 ماهواره تشکیل شده و انتظار می رود خدمات را به محض تکمیل در سال 2020 ارائه دهد.

کلیدواژه ها: gps | سیستم تعیین موقعیت جهانی | مقطع متوسطه | سازمان فضایی | سنجش از دور | مدرسه سنجش ا زدور | گلوناس | glonass | گالیلئو | بیدو |



CAPTCHA

دفعات مشاهده: 233 بار   |   دفعات چاپ: 3 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر