سیستم جی پی اس (GPS) چگونه کار می کند؟

سیستم موقعیت یاب ماهواره یا جی پی اس (GPS) را باید یکی از کاربردی‌ترین فناوری‌هایی خواند که این روزها در انواع گجت‌های هوشمند و خودروهای جدید قابل استفاده است.



استفاده از جی‌‌پی‌اس این روزها به امری عادی بدل شده است. امروزه اغلب افراد در زمان مسیریابی دیگر به سراغ استفاده از نقشه‌‌های سنتی نمی‌روند و از گجت‌های هوشمند خود نظیر گوشی‌های هوشمند، تبلت یا خوردوهایی که به سیستم‌های نقشه خوانی مجهز هستند، استفاده می‌کنند. این روزها سرویس‌های مسیریابی متعددی وجود دارند که شاید شناخته‌شده‌ترین آن‌ها گوگل مپس باشد. اغلب سرویس‌های موجود از سیستم جی‌پی‌اس استفاده می‌کنند.

در ادامه به بررسی زیرساخت‌های جی‌پی‌اس و فرآیند پشت پرده برای ارائه‌ی این سرویس در کنار تغییرات ممکنی که احتمالا در آینده رخ خواهد داد، خوهیم پرداخت. با استفاده از سرویس جی‌پی‌اس می‌توان بهترین مسیر را برای رسیدن به مقصد انتخاب کرد، از مسیرهای پرترافیک آگاه شد و امکان شناسایی کسب و کار شما را برای فروشندگان خدمات و کالاها روی نقشه‌ها امکان پذیر می‌کند.

GPS چگونه کار می کند

سیستم GPS چگونه کار می‌کند؟

از سال ۱۹۹۴ میلادی بیش از ۱۲ ماهواره برای ارائه سرویس جی‌پی‌اس راهی مدار زمین شده‌اند. این ماهواره‌ها در ارتفاع ۲۱٫۰۰۰ کیلومتری زمین به سر می‌برند که در شش گروه یا سطح مختلف قرار گرفته‌اند. ماهواره‌های مورد نظر به نوعی تنظیم شده‌اند که هیچ‌گاه با حرکت در مدارهای مختلف روی همدیگر همپوشانی ندارند. هر یک از این ماهواره‌ها با حرکت از سوی غرب به شرق و داشتن سرعت ۱۲٫۸۷۴ کیلومتر در ساعت، دو بار در روز کره‌ی زمین را دور می‌زنند. هر یک از ماهواره‌ها بصورت مداوم اطلاعات زیر را به ایستگاه‌های زمینی گزارش می‌دهند:

  • کد Pseudorandom که شماره‌ی اختصاصی برای هر یک از ماهواره‌ها را نمایش می‌دهد.

  • اطلاعات تقویمی که مربوط به ارسال اطلاعات شامل تاریخ، زمان و سلامت ماهواره است. عدم سلامت فیزیکی ماهواره بدین معنی است که موقعیت ماهواره تغییر کرده یا مشکل دیگری برای کاربران ایجاد شده است.

  • تقویم نجومی، با استفاده از این فاکتور ماهواره اطلاعات تقویم نجومی را نیز برای ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کند.

زمانی که شما از سیستم جی‌پی‌اس روی گوشی هوشمند، تبلت یا خودرو یا هر وسیله‌ی دیگری استفاده می‌کند، دو فاکتور TOA (زمان رسیدن پیام به دست گیرنده) و TOF (زمان اختصاص یافته بین خروج پیام و رسیدن به دست گیرنده) به سیستم جی‌پی‌اس که در اختیار شما است، ارسال می‌شود. با در دست بودن المان مشخص سرعت نور و مکان ارسال و دریافت سیگنال، دریافت کننده‌ی GPS موقعیت مکانی شما را روی زمین مشخص می‌کند. زمانی که برای مثال با استفاده از خودروی شخصی خود در بزرگراه در حال حرکت هستید، سیستم جی پی اس مورد استفاده، سرعت حرکت را محاسبه کرده و به شما نمایش می‌دهد که غالبا از سرعتی که خودروی شما نمایش می‌دهد، کمتر است، این به معنای اشتباه سیستم جی پی اس نیست و باید به این سیستم اعتماد کرد، چراکه کیلومتر شمار خودروها معمولا سرعت حرکت را کمی بیشتر از مقدار واقعی آن نمایش می‌دهند. با توجه به اینکه سیگنال ارسال شده توسط ماهواره علت عبور از لایه‌های مختلف جو نظیر یونوسف، لایه بالایی جو در فاصله‌ی ۶۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتری سطح زمین دچار تاخیر می‌شود، از این‌رو ماهواره‌های جی‌پی‌اس سیگنال‌های خود را با اعمال فاکتوری برای اصلاح موارد ارسال شده، مخابره می‌کنند.

جی‌پی‌اس برای اطلاع از موقعیت مکانی شما نیازمند ارتباط با سه ماهواره‌ در مدار زمین است که البته ماهواره‌ی چهارم نیز برای تعیین ارتفاع کاربر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صورتی که بیش از چهار ماهواره‌ی شناسایی شده و سیستم دریافت کننده‌ قادر به برقراری ارتباط باشد، کیفیت تشخیص موقعیت مکانی کاربر بسیار بالاتر خواهد بود و دقت این سیستم افزایش پیدا می‌کند. در صورتی که عوامل مخل وارد چرخه‌ی موقعیت یابی شوند، ماهواره‌ها از فاکتورهای اصلاح برای بالا بردن دقت سیستم جی پی اس استفاده می‌کنند.

اولین ماهواره‌ی مربوط به سیستم جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ میلادی راهی مدار زمین شد. در حال حاضر ماهواره‌های موجود در مدار زمین که تحت سیستم جی‌پی‌اس فعالیت می‌کنند می‌توانند تا ۱۰ سال بصورت عملیاتی کار کنند. هر یک از ماهواره‌ها روی زمین وزنی بیش از ۹۰۰ کیلوگرم دارند و قطر هر یک به بیش از پنج متر می‌رسد که البته این قطر با