جی پی اس چگونه کار میکند

توی این پستم میفهمی جی پی اس چجوری کار میکنه

جی پی اس یا سامانه موقیت‌یاب جهانی چیست؟ سیستم موقعیت‌یابی جهانی (Global Positioning System) یا جی پی اس (GPS)، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین دستاوردهای فناوری ماهواره‌ای، نقش بسیار مهمی در جهانی‌سازی و ارتباطات امروزی ایفا می‌کند. این سیستم از شبکه‌ای از ۲۴ ماهواره تشکیل شده که به‌صورت مداوم به دور زمین می‌چرخند و اطلاعات مکان و زمان را ارسال می‌کنند.

از زمان شروع استفاده از جی پی اس در سال ۱۹۷۳ توسط ایالات متحده آمریکا به‌عنوان یک سیستم نظامی، این فناوری به‌سرعت به سطوح جدیدی از کاربرد رسیده است. در ابتدا، جی پی اس برای اهداف نظامی و امنیتی استفاده می‌شد، اما در سال‌های اخیر، با آزاد شدن اطلاعات این سیستم، کاربردهایش برای تمامی افراد جامعه گسترش یافته است: از رانندگان که از این سیستم هر روز در راهیابی و مسیریابی خود بهره می‌برند گرفته تا محققان علوم زمین و محیط‌زیست که از دقت و قابلیت‌های این سیستم برای مطالعات جغرافیایی خود بهره می‌گیرند.

از آغاز تاکنون، سیستم جی پی اس آنلاین ماهواره‌ای به‌عنوان یکی از موفق‌ترین پروژه‌های فناوری و مهندسی در تاریخ انسانی به‌شمار می‌رود. با افزایش توانایی‌ها و پوشش بیشتر، این سیستم به‌عنوان یک همراه قابل‌اعتماد در سفرها، یک ابزار اساسی در علوم زمین‌شناسی، مسیریابی دقیق در حوزه‌ حمل‌ونقل، ردیابی خودرو و افراد و بسیاری از کاربردهای دیگر، تبدیل به یک نیاز اساسی برای افراد و صنایع جهانی شده است.

اجزای اصلی ساختار جی پی اس چیست؟ ساختار اصلی GPS از سه بخش تشکیل شده است: بخش اول، بخش فضایی، متشکل از شبکه‌ای از ماهواره‌های GPS است که به دور زمین در مدارهای دقیقی حرکت می‌کنند. این ماهواره‌ها به‌صورت مستقل در ارتفاع حدود 20 هزار کیلومتری از سطح زمین قرار دارند و با حرکت مداوم خود در مدارهایی که حدود 12 ساعت به دور زمین می‌چرخند، اطلاعات موقعیت و زمان را به سیستم ارسال می‌کنند.

بخش دوم، بخش کنترل است که مجموعه‌ای از ایستگاه‌های کنترل زمینی را شامل می‌شود که در نقاط مختلف جهان قرار دارند. این ایستگاه‌ها با کنترل و نظارت دقیق بر موقعیت و حالت ماهواره‌ها، تضمین می‌کنند که آن‌ها به‌درستی در مدارهای خود حرکت و اطلاعات موقعیتی دقیق را به گیرنده‌های جی پی اس ارسال می‌کنند. همچنین، ایستگاه‌های کنترل زمینی وظیفه اصلاح انحراف‌های احتمالی ماهواره‌ها از مدارهای مورد نظر و همچنین به‌روزرسانی دقیق زمان جی پی اس را نیز بر عهده دارند.

بخش سوم، بخش کاربر است که شامل انواع گیرنده‌های جی پی اس است که در دستگاه‌های مختلف نصب می‌شوند. از جمله دستگاه‌های مورد استفاده، می‌توان به تلفن‌های هوشمند، دستگاه‌های تلماتیک و ساعت‌های مچی اشاره کرد. این گیرنده‌ها با دریافت سیگنال‌های ارسالی از ماهواره‌ها و تجزیه‌و‌تحلیل آن‌ها، موقعیت دقیق مکانی کاربر را محاسبه و نمایش می‌دهند. در نتیجه، سیستم جی پی اس با تعامل همگرا و دقیق این سه بخش، توانسته است نیازهای مختلف کاربران از نظر موقعیت‌یابی را برآورده کند. این فناوری نه‌تنها در زمینه‌های تجاری و رفاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بلکه در امور امنیتی، نظامی و اجتماعی نیز نقش بسزایی دارد.

نحوه کار جی پی اس چگونه است؟ جی پی اس یا سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS) یک فناوری پیچیده و دقیق است که با ترکیب اطلاعات از ماهواره‌ها، گیرنده‌ها، و محاسبات پیچیده، به کاربران امکان تعیین موقعیت جغرافیایی دقیق خود را فراهم می‌کند. فرآیند کار جی پی اس بر اساس اصول فیزیکی و محاسبات دقیق صورت می‌پذیرد.

ماهواره‌های جی پی اس که در مدارهای خود حرکت می‌کنند، به منظور ارسال اطلاعات به زمین استفاده می‌شوند. هر ماهواره در دوره‌های معینی، دو بار به دور زمین می‌چرخد و اطلاعات مکانی و زمانی را به زمین منتقل می‌کند. گیرنده‌های GPS این اطلاعات را دریافت و با استفاده از محاسبات پیچیده، موقعیت دقیق خود را محاسبه می‌کنند.

گیرنده‌های جی پی اس برای تعیین موقعیت خود، از مفهوم تأخیر زمانی دریافت سیگنال‌ها استفاده می‌کنند. زمانی که یک سیگنال از ماهواره به گیرنده می‌رسد، گیرنده با توجه به کد‌های دریافتی و کدهای محاسبه شده‌ای که در اختیار دارد، تأخیر زمانی سیگنال را محاسبه می‌کند. با توجه به سرعت شناخته شده انتشار امواج، می‌توان فاصله میان ماهواره و گیرنده را محاسبه کرد.

برای تعیین موقعیت دقیق، حداقل سه ماهواره لازم است. با دریافت سیگنال‌ها از سه ماهواره و با توجه به تأخیرهای زمانی، گیرنده می‌تواند موقعیت خود را در دو بعد (عرض و طول جغرافیایی) محاسبه کند. برای تعیین ارتفاع نیز، نیاز به اطلاعات از چهارمین ماهواره داریم. گیرنده‌های جی پی اس در ادامه با دریافت مداوم اطلاعات از ماهواره‌ها، می‌توانند اطلاعاتی مانند سرعت، جهت، مسیر پیموده‌شده، فواصل طی‌شده، و زمان طلوع و غروب خورشید را محاسبه کنند. این اطلاعات می‌توانند در مسیریابی، ناوبری، ردیابی خودرو و اشخاص و بسیاری از کاربردهای دیگر مفید باشند.