النظام العالمي لتحديد المواقع gps

[محمد الصمادي]

النظام العالمي لتحديد المواقع GPS

GPS هو الاسم الاختصاري لـ Global Positioning System وهي إحدى التقنيات الحديثة المعتمدة بشكل كامل على تكنولوجيا الاتصالات والاليكترونيات وتكنولوجيا الاتصال بالأقمار الصناعية، ومهمة هذا النظام هي تحديد المواقع عن طريق الأقمار الصناعية المنتشرة في الفضاء وإعطاء الخرائط الجغرافية.

ويتكوّن هذا النظام من مجموعة من الأقمار الاصطناعية تعمل ضمن نظام يسمى Sophisticated Network Of Satellites، وبلغ عددها 24 قمرا، إلى جانب وجود 3 أقمار موضوعة كاحتياط تعمل في حالة تعطل أحد الأقمار الرئيسية العاملة وهي تمثل المرسل في النظام، وتدور الأقمار الصناعية على ارتفاع 19300 كيلومتر مرتين كلّ يوم، وتأتي موزعة على ثمانية مستويات دوران بحيث يصنع كل مستوى زاوية 55 درجة مع المستوى الآخر، ويوضع في كلّ مستوى ثلاثة أقمار.

وأما عن أنظمة الاستقبال فهي عبارة أجهزة صغيرة بحجم الهاتف النقال تحتوي على مجموعة من الدوائر الاليكترونية المعقدة يتحكم بها مايكروبوسيسور (معالج مصغر)، يقوم المستقبل بتحديد الموقع باستخدام طريقتين مختلفتين:

• باستخدام إزاحة دوبلر Doppler Shift للإشارات الكهرومغناطيسية المرسلة من الأقمار الاصطناعية، وإزاحة دوبلر تنتج عن الفرق النسبي ما بين سرعتي الأرض والأقمار الاصطناعية.
• عن طريق قياس التأخير الزمني بين الإشارات الكهرومغناطيسية الواصلة للمستقبل من الأقمار الاصطناعية.

نظرة تاريخية:

في عام 1973 بدأت وزارة الدفاع الأمريكية العمل لاستحداث نظام عالمي مهمته تحديد المواقع، وكان ذلك لاستبدال الأنظمة القديمة كخطوة لإيجاد حل لكل من:

• التغطية غير الكافية للأقمار الصناعية.
• العمليات الملاحية غير الدقيقة.

وعلى إثر ذلك صمم نظام GPS ليوفر لنا تغطية كاملة وبدقة عالية.

وقد طوّر هذا النظام على مدى عشرين سنة وبميزانية تقارب عشرات المليارات من الدولارات إلى أن وصل للشكل الذي نراه عليه الآن. وحاليا يعتبر نظام GPS النظام الرئيسي المستخدم في الملاحة الجوية في الطائرات المدنية والعسكرية، عوضا عن أنّه يستخدم كأداة قياس في المساحة إلى جانب أنظمة المعلومات الجغرافية GIS.

ملاحظة على الهامش:

تدخل المعلومات المستقبلة من الأقمار الاصطناعية إلى المعالج الدقيق الموجود في جهاز GPS ومن ثمّ تتحد مع المعلومات المخزنة عن بيانات القمر الاصطناعي كمداره وسرعة دورانه وموقعه، وتدخل إليه أيضا بيانات أخرى كتأثير الغلاف الجوي على الإشارات المرسلة وتأثير الجاذبية الأرضية على الإشارات حيث أنّ الجاذبية الأرضية تعمل على زيادة ترددها كلما اقتربت من الأرض، وبناءً على ذلك فإنّ مسألة تحديد المواقع تحتاج إلى عمليات حسابية معقدة جدا.

أنواع GPS:

• نظام الملاحة اليدوي وهو المتوفر في الجوالات و PDA إلى آخره من الأجهزة المحمولة ويسمى Handheld GPS.
• نظام الملاحة للسيارات والذي يركب على "تابلو" السيارة لمعرفة الطرقات ويسمى In-Dash GPS.
• النظام الثالث وهو نظام التعقب والذي يحدد مكان حامل الجهاز مرسل الإشارة ويسمى GPS Tracking system.

استخدامات نظام GPS:

• يستخدم بشكل شخصي لتحديد المواقع وإعطاء الخرائط الجغرافية ويأتي على شكل جهاز مستقل بحجم الهاتف النقال أو يأتي على شكل خدمة مدمجة ضمن الهواتف النقالة الحديثة.
• عمدت شركات النقل إلى تزويد مركباتها الحديثة كالسيارات والحافلات والدراجات النارية بهذه الأنظمة لتسهيل تتبع وتنظيم حركتها، وخصوصا في سيارات الأجرة وتحديدا في أوروبا حيث تستخدم هذه التقنية لإرسال أقرب سيارة متوافرة لصاحب الطلب.
• يتم تزويد الطائرات والبواخر - حتى القوارب الصغيرة - بهذه الأنظمة لتحديد مواقعها وتوجيهها نحو المسار الصحيح.
• تم إدخال هذا النظام في أنظمة الرصد الجوي لتعقب الأعاصير والرياح والأمواج الهائجة في المحيطات.
• تستخدم من قبل الهيئات العلمية لتوظيفها كأداة في البحث العلمي تساعد على تتبع هجرة الطيور والأحياء المائية ومراقبة الحرائق وحركة الجبال الجليدية.

أحد الأقمار الصناعية العاملة في نظام GPS

فجهاز تحديد الموقع GPS يستخدم في الحروب الحديثة على سبيل المثال في حرب الخليج، هذا الجهاز جعل من الحرب وكأنها لعبة كمبيوتر يقوم فيها المهاجم بتحديد احداثيات الهدف بدقة ووالقذيفة الموجهة تعتمد على نظام GPS للوصول الى الهدف المحدد. فقد شاهدنا كيف يمكن مهاجمة أهداف معينة بدقة متناهية وكأن تلك القذائف ترى وتعرف ماذا تفعل.
فكرة عمل نظام الــــ GPS

معلومة واحدة من شخص تعطي ابعاد كبيرة لمكان تواجدك على الارض.

معلومتان من شخصين تحدد مكانك بدقة اكثر.

ثلاث معلومات من ثلاث اشخص تعطي مكانك بالضبط.

وبهذه الفكرة تعمل الاقمار الثالثة لتحديد موقعك على سطح الأرض حيث يصنع كل قمر سطح كروي ومن تقاطعات هذه الأسطح مع سطح الكرة الأرضية يتم تحديد الموقع بدقة كبيرة.

تقاطع الاسطح الكروية عن الأقمار الصناعية الثالثة مع سطح الأرض يعطي نقطة هي المكان الموجود فيه جهاز الاستقبال GPS

كل قمر من الأقمار الــ 24 يرسل باستمرار على نفس التردد إشارة كهرومغناطيسية محملة على موجة ترددها 1575MHz كل قمر صناعى له شفرة معينة Code خاصة به ترسل مع الإشارة الحاملة وبالتالى يمكن لأى قمر صناعى يلتقط هذه الشفرة أن يحدد مكان وزمان تواجد هذا القمر.
أما المستقبل فهو جهاز في حجم راديو صغير يحتوى على دوائر إلكترونية معقدة يتحكم بها ميكروبروسسر Microprocessor متطور يقوم المستقبل بتحديد الموقع بإستخدام طريقتين مختلفتين الأولى تعتمد على إزاحة دوبلر Doppler Shift للاشارات الكهرومغناطيسية المرسلة من الأقمار الصناعية وهذه الإزاحة تكون ناتجة عن السرعة النسبية بين الأرض والأقمار الصناعية.

إستخدامات نظام الــ GPSالحالية والمستقبلية.
كثيرون جدا الذين يستخدمون هذا النظام مثل البواخر الكبيرة وحتى القوارب الخاصة تستعين بالــ GPS لتحديد موقعها في البحار والمحيطات كذلك شركات النقل تستخدم هذا النظام لتحديد مواقع سياراتها فمثلا شركات السيارات الأجرة في أوربا تستخدم الـــ GPS حتى ترسل أقرب سيارة متواجدة بجوار صاحب الطلب.
وفي النهاية أتمنى أن أكون قد أوضحت لكم فكرة تحديد الموقع بالأقمار الصناعية ومدى تأثيرها على حياتنا فى السنوات القادمة من حيث زيادة الكفاءة وتقليل المخاطر في جميع أنواع المواصلات وكذلك مراقبةكل التحركات على الأرض سواء كانت بشرية أو حتى تغيرات في الظروف المناخية أو حركة الزلازل.

والمعلومات تم تجميعهها من عدة مواقع تهتم بهذا المجال من العلوم والتكنولوجيا الحديثة
لمزيد من المعلومات عن نظام تحديد الموقع GPS تجدها على هذه المواقع

http://www.trimble.com/gps/whygps.shtml
http://www.nasm.si.edu/exhibitions/gps/
http://electronics.howstuffworks.com/gps.htm

[mostafa33]

بوركت أخي على هذه المعلومات القيمة التي نحتاج أن نعرفها جميعنا في هذه الأيام
وخصوصا" أصبحت متواجدة على أجهزتنا وكثير منا من لايستخدمها مع أنها مفيدة جدا" للتنقل والأرشاد والدلالة.
شكرا" أخ محمد

[h.abu ali]

مشكور أبو أشرف على هذه المعلومات القيمة والمفيدة

[محمد الصمادي]

اخي مصطفى واخي ابو علي اشكر حضوركم وتواجدكم بصفحتي
ودمتم

[جميل8]

تقنية جيدة