جی پی اس چیست و چه ساختاری دارد؟

جی پی اس چیست ؟ جی پی اس (GPS) مخفف واژه Global Positioning System به معنای سیستم موقعیت یاب جهانی است. این سیستم، اطلاعات خود را از یک شبکه عظیم که شامل 24 ماهواره است‌ می‌گیرد. ماهواره‌های جی پی اس در فاصله ای حدود 39000 هزار کیلومتر از سطح دریا و با سرعت 11000 کیلومتر بر ساعت در حال حرکتند و هر 12 ساعت یک دور کامل دور زمین می‌چرخند و سیگنال های اطلاعاتی خود را به زمین می‌فرستند.

شما می توانید اطلاعاتی که این ماهواره‌ها ارسال می‌کنند را در هر شرایط آب و هوایی و در تمام ساعات شبانه روز و از همه مهمتر به صورت رایگان دریافت کنید.

آشنایی با جی پی اس

جی ‌پی ‌اس عموما به ماهواره‌هایی گفته می‌شود که توسط آمریکا به فضا ارسال شده‌اند. در کنار این سامانه، دو سیستم مشابه دیگر توسط کشورهای دیگر جهت وابسته نبودن به ماهواره‌های آمریکایی ساخته شده‌اند. یکی سیستم گلوناس که توسط دولت شوروی ساخته شد و در حال حاضر در دست روسیه است و دیگری سیستمی به نام گالیله که کشورهای اروپائی آن را ساخته‌اند.

این ماهواره‌ها با انرژی خورشیدی کار می‌کنند و در زمان‌هایی که در سایه حرکت می‌کنند از باتری داخلی خود استفاده می‌کنند. عمر هر ماهواره 10 سال است که پس از آن با یک ماهواره دیگر جایگزین می‌شود.

GPS چیست : ابزار مهمی در ساخت و تولید ردیاب و ترموگراف هوشمند است. ردیاب ها همگی نوعی جی پی اس و موقعیت‌یاب هستند، اما لزوما تمام جی پی اس‌ها ردیاب نیستند.

تعریف جی پی اس در ویکی پدیا

سامانهٔ موقعیت‌یابی جهانی (به انگلیسی: Global Positioning System) با سرواژه جی‌پی‌اس (اختصاری GPS) سامانه‌ای برای یافتن موقعیت جغرافیایی است. این سامانه از ۲۴ ماهواره است که زمین را دور می‌زنند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد. راکت‌های کوچکی این ماهواره‌ها را در مسیر درست نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها نوستار (NAVSTAR) گفته می‌شود. این ماهواره‌ها از محاسبات ریاضی ساده‌ای برای پخش اطلاعات استفاده می‌کنند که به عنوان طول و عرض و بلندی جغرافیایی گیرنده‌های روی زمین نشان داده می‌شوند.

سامانه جی‌پی‌اس بدون وابستگی به گیرنده‌های تلفن یا اینترنت عمل می‌کند. با این فناوری‌ها می‌توان اطلاعات دریافتی از این سامانه موقعیت‌یاب را بهتر و کاربردی‌تر کرد. سامانه جی‌پی‌اس می‌تواند توانایی حیاتی در زمینه موقعیت‌یابی برای کاربری نظامی یا همگانی در سراسر جهان فراهم کند.

تاریخچه جی پی اس

انسان ها از هزاران سال قبل، با استفاده از خورشید، ماه و صورت های فلکی راه خود را پیدا می کردند، تا اینکه جی پی اس در قرن 20 وارد زندگی آن ها شد.

فناوری جی پی اس در طول تاریخ در سطح جهانی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. پرتاب ماهواره اسپوتنیک روسیه در سال 1957 موقعیت یابی را فراهم کرد و کمی بعد از آن وزارت دفاع ایالات متحده از آن برای ناوبری زیردریایی های خود استفاده کرد.

در سال 1983، دولت ایالات متحده GPS را در دسترس عموم قرار داد، اما همچنان کنترل داده ها را در دست داشت و حدودا تا سال 2000، شرکت ها و عموم مردم به GPS دسترسی کامل پیدا کردند و راه برای پیشرفت جی پی اس در عرصه های مختلف هموارتر شد.

مطلب مرتبط : علت کار نکردن جی پی اس خودرو

کاربردهای جی پی اس

جی پی اس یک ابزار قدرتمند و پرکاربرد برای مشاغل و سازمان ها در صنایع مختلف است. نقشه برداران، خلبانان، کاپیتان ها، امدادگران، کارگران معدن و کشاورزی، رانندگان، ناوگان های حمل و نقل و صادرکنندگان تنها برخی از افرادی هستند که به صورت روزانه برای انجام کاهای خود از GPS استفاده می کنند. این افراد از جی پی اس برای تهیه نقشه های دقیق، اندازه گیری مسافت و زمان طی شده در مسیر، ردیابی و موقعیت یابی مکانی و جهت یابی استفاده می کنند. از ابزارهایی که از این فناوری بهره می برند، انواع ترموگراف، ردیاب و دیتالاگرها هستند. این فناوری در همه مکان ها و تقریبا در شرایط آب و هوایی مختلف کار می کند.

کاربردهای کلی جی پی اس

مکان یابی- تعیین موقعیت

ناوبری- رفتن از یک مکان به یک مکان دیگر

ردیابی- نظارت بر اشیا یا افراد

نقشه برداری- ایجاد نقشه های جهانی

زمان بندی- امکان اندازه گیری دقیق زمان

موارد استفاده سامانه جی پی اس کجاست؟

چند نمونه خاص از موارد استفاده از جی پی اس عبارتند از:

موقعیت اضطراری

در زمانی وقوع بلایای طبیعی یا موقعیت های اضطراری، مراکز امدادرسانی از GPS برای نقشه برداری، پیش بینی وضعیت آب و هوا و نظارت بر پرسنل استفاده می کنند. در اتحادیه اروپا و روسیه، مقررات ECALL بر پایه فناوری گلوناس GLONASS و تله ماتیک است، این فناوری ها برای کاهش زمان پاسخگویی در موقعیت های اضطراری مانند تصادفات جاده ای به وجود آمده است.

بازی و سرگرمی

استفاده از جی پی اس را می توان در بازی ها و فعالیت هایی مانند POKEMON مشاهده کرد.

سلامت و تندرستی

ساعت های هوشمند و لباس های مجهز به فناوری جی پی اس، می توانند داده های مسافت دویده شده و زمان آن را برای افراد به نمایش بگذارند.

مناطق ساخت و ساز و معدن

این فناوری همچنین برای زمان هایی که شما نیاز به کنترل و نظارت دارایی و کارکنان خود دارید، مفید است و با نظارت دقیق بر روی دارایی ها، بازده کاری خود را افزایش می دهید.

حمل و نقل و صادرات

ناوگان های حمل و نقل، شرکت های لجستیکی و صادرکنندگان کالا با استفاده از جی پی اس در ابزارهای ردیابی، بهره وری خود را افزایش داده و همچنین ایمنی ماشین، بار و راننده خود را تامین می کنند. همچنین ناوگان های حمل و نقل می توانند نظارت دقیق تری بر عملکرد راننده، میزان سوخت، شرایط ماشین و… داشته باشند.

سامانه جی پی اس چه بخش هایی دارد؟

جی‌پی‌اس ها دارای سه بخش اصلی هستند:

1. بخش فضایی: این بخش شامل ماهواره‌هایی می‌شود که در مدار میانی زمین قرار گرفته‌اند.
2. بخش کنترل:  بخش کنترل همان ایستگاه‌های ردیابی هستند که در اطراف جهان قرار گرفته‌اند که اطلاعات دریافتی از ماهواره‌ها در مدار مشخص را پردازش می‌کند و نتایج را به گیرنده‌ جی پی اس ارسال می‌کنند.
3. بخش کاربری: بخش کاربری تمام اطلاعات را دریافت می کند و آنها را به صورت اطلاعاتی چون مسیر حرکت، موقعیت مکانی، سرعت، جهت یابی و… را به نمایش می گذارد.

دستگاه موقعیت یاب از چه اجزایی تشکیل شده است؟

تفاوتی نمی‌کند که جی پی اس از چه نوعی باشد. تمام گیرنده های جی پی اس اجزای زیر را دارند:

• آنتن تقویت کننده اولیه
• بخشRF شامل بخش های شناسایی و پردازش سیگنال ها (کانال ها).
• ریز پردازنده برای کنترل گیرنده، نمونه برداری و پردازش اطلاعات
• نوسان ساز دقیق
• منبع تغذیه
• قسمت ارتباط با کاربر و صفحه نمایش
• حافظه ضبط اطلاعات

موقعیت یابها چگونه کار می‌کنند؟

هر ماهواره‌، با ایستگاه‌های خاصی بر روی زمین در ارتباط است و اطلاعات خود را از طریق این ایستگاه‌ها به گیرنده های جی پی اس می‌فرستد. این گیرنده ها برای اندازه گیری فاصله خود از ماهواره‌ها از سیگنال های رادیویی که امواجی الکترومغناطیسی هستند استفاده می کنند. عملکرد این سامانه ارتباطی با گیرنده‌های تلفن یا اینترنت ندارد اما این گیرنده ها می‌توانند اطلاعات دریافتی از ماهواره‌ها را بر روی تلفن همراه یا کامپیوتر شما نشان دهند.

هرگاه بخواهید اطلاعاتی را از ماهواره‌ها دریافت نمایید گیرنده‌ های جی پی اس با ایستگاه‌های زمینی ارتباط برقرار کرده و می‌تواند اطلاعات مفیدی از موقعیت را محاسبه نموده و در اختیار شما قرار دهند. این ابزار به راحتی می‌تواند موقعیت مکانی، جهت، سرعت، ارتفاع، زمان، مسافت پیموده شده، فاصله دقیق مبدا تا مقصد، بهترین مسیر برای رسیدن به مقصد، زمان غروب و طلوع آفتاب و … را نشان دهد. حال هر چه گیرنده‌ جی ‌پی ‌اس شما با ماهواره‌های بیشتری در ارتباط باشد، در نتیجه اطلاعات دقیق‌تری را برای شما ارسال خواهد نمود.

در حقیقت این سامانه با فرستادن سیگنال‌های رادیویی با فرکانس بالا و به طور مداوم، زمان و مکان ماهواره را نسبت به زمین مشخص می‌‌کند. گیرنده‌های جی‌پی‌اس که بر روی روی زمین قرار دارند این اطلاعات را پردازش می‌‌کنند و سپس موقعیت کاربر را در هر نقطه از زمین نشان می‌‌دهند.

گیرنده‌ جی پی اس که در ردیاب‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند به صورت پیچیده‌تری عمل می‌کنند. آنها اطلاعات دریافتی از ماهواره‌ها را به سیستم پردازنده مرکزی منتقل می‌کنند. پس از اینکه این اطلاعات در آنجا مورد تحلیل قرار گرفت از طریق  GSM یا ماژول تلفن همراه به نرم افزار تحت اختیار شما منتقل می‌شود.

فواید جی پی اس

• دقت بسیار زیاد در موقعیت یابی
• پوشش جهانی
• زمان بندی دقیق
• رایگان بودن
• قابلیت دسترسی همیشگی
• قابلیت استفاده در هر شرایط آب وهوایی عدم وجود محدودیت در استفاده

سخن پایانی

در پاسخ به سوال جی پی اس چیست باید گفت که جی پی اس یا موقعیت یاب یکی از ابزارهای کارآمد و فناوری‌های کاربردی امروز بشر است. هر روز امکانات و قابلیت‌های جدیدی به آن اضافه می شود تا جایی که دیگر کمتر کسی پیدا می‌شود که به نوعی از آن استفاده نکند. جی پی اس‌ها ساختار و اجزای مشخصی دارند و به شیوه معینی عمل می‌کنند. با شناخت قابلیت‌ها و امکاناتی که این ابزار قدرتمند دارد می‌توانیم به طور کارآمدتری از آن برای بهینه کردن زندگی و فرایندهای کاری خود استفاده کنیم.