نظام تحديد المواقع العالمي

نظام تحديد المواقع العالمي

Global Positioning System (GPS)

إعداد: م. د علي نصر حميد

كلية الهندسة - قسم هندسة الحاسوب

نظام تحديد المواقع هو نظام مصمم من قبل الولايات المتحدة الأمريكية والذي يوفر إمكانية تحديد الموقع الجغرافي بالإضافة إلى الوقت الدقيق إلى جميع أجهزة الاستقبال في كل وقت واي مكان على الأرض وفي كل الأحوال الجوية. يعمل نظام تحديد المواقع بشكل مستقل عن أجهزة استقبال الاتصالات الهاتفية والإنترنت. بالإضافة إلى ذلك, نظام تحديد المواقع يوفر القدرات لتحديد المواقع الحرجة لكافة الاستخدامات العسكرية, المدنية والتجارية في جميع أنحاء العالم.

نشأة النظام

تم إطلاق برنامج نظام تحديد المواقع عام  1973 وبإشراف مباشر من قبل وزارة الدفاع الأميركية وبطاقة 24 قمر صناعي للأغراض العسكرية فقط, وفي عام 1995 أصبح النظام يعمل بكامل طاقته. لكن نتيجة التقدم الذي حصل في التكنولوجيا والمتطلبات التي طرأت على النظام فتح آفاق جديدة لاستخدامها في الأغراض المدنية والتجارية لتحديد مواقع المستخدمين. مما حذا بالمصممين إلى زيادة عدد الأقمار ليلبي تلك المتطلبات, حالياَ يعمل هذا النظام بواقع 32 قمر صناعي (31 منها تعمل للأغراض المذكورة آنفاً و قمر واحد يعمل على تحسين دقة حسابات جهاز استقبال GPS عن طريق توفير قياسات اضافية).

هيكلية النظام

يتكون نظام تحديد المواقع من ثلاثة أجزاء رئيسية وهي:

الجزء الفضائي ( Space Segment )

يحتوي النظام على 6 مدارات وموزعة  بزاوية ميل 60 درجة لغرض تغطية كافة المواقع الجغرافية في الكرة الأرضية, هذا التوزيع جعل بالإمكان رؤية 8 اقمار في اي نقطة على الارض. هذه المدارات صممت على ارتفاع حوالي 20،200 كم و نصف قطر المدار حوالي 26،600 كم.

جزء التحكم ( Control Segment )

يتكون جزء التحكم من:

  1. محطة التحكم الرئيسية (MCS
  2. محطة التحكم الرئيسية البديلة،
  3. أربعة هوائيات أرضية متخصصة
  4. ست محطات رصد متخصصة.
  1. جزء المستخدم ( User Segment )

يضم جزء المستخدم مئات الآلاف من المستخدمين العسكريين في الولايات المتحدة والحلفاء, آمن خدمة تحديد المواقع بدقة عالية، عشرات الملايين من المستخدمين المدنيين وكذلك للاستخدام التجاري والعلمي لخدمة تحديد الموقع قياسي.

بشكل عام، أجهزة الاستقبال تتكون من الهوائي الذي يتناغم مع ترددات الأقمار الصناعية، معالجات المتلقي، وساعة ذات درجة عالية من الاستقرار (في كثير من الأحيان يستخدم مذبذب الكريستال). هذه المستقبلات يمكنها أن توفر أيضا معلومات الموقع والسرعة للمستخدم والمعروفة باسم "الملاحة". بالاضافة الى ذلك, غالبا ما يوصف جهاز استقبال بالاعتماد على عدد قنواته, هذا يدل على عدد الأقمار الصناعية التي يمكن أن ترصد في وقت واحد.

التطبيقات

  1. التطبيقات المدنية
  1. تقنية تحديد المواقع GPS مع أجهزة الكمبيوتر وتكنولوجيا الاتصالات المتنقلة في أنظمة الملاحة السيارات
  2. المركبات التي تعمل بدون سائق
  3. رسم الخرائط المدنية والعسكرية
  4. تزامن الهواتف الخلوية للاستفادة من دقة الساعات الذرية المستخدمة في الأقمار الصناعية
  5. تطبيقات الطقس وعلوم الغلاف الجوي
  6. أنظمة تتبع المركبات، ونظم تتبع الأشخاص و الحيوانات الأليفة
  7. الملاحة من خلال توفير المكان, السرعة واتجاه
  8. الروبوتات في التنقل الذاتي، كالروبوتات المستقلة باستخدام أجهزة استشعار لتحديد المواقع، والتي تقوم بحساب خطوط الطول والعرض، والوقت والسرعة
  9. مسح المواقع لبناء الخرائط وتحديد حدود الملكية
  10. خدمات الإغاثة / الطوارئ والتي عادتاً تستخدم عند حدوث الكوارث, حيث أن العديد من خدمات الطوارئ تعتمد على نظام تحديد المواقع للموقع وتوقيت القدرات
  11. قياس حركة القشرة الأرضية وتشوهها للتقدير الزلزالي لإنشاء خرائط المخاطر الزلزالية
  1. التطبيقات العسكرية
  1. ملاحة الجنود للعثور على الأهداف خصوصا في الظلام أو في المناطق غير مألوفة
  2. تتبع الهدف حيث أن العديد من أنظمة الأسلحة العسكرية تستخدم نظام تحديد المواقع لتعقب الأهداف الأرضية والجوية المحتملة
  3. توجيه الصواريخ والمقذوفات التي تتيح الاستهداف الدقيق للأسلحة العسكرية المختلفة بما في ذلك صواريخ عابر قارات والذخائر الموجهة بدقة والقذائف المدفعية
  4. البحث, الإنقاذ و الاستطلاع.  الأقمار الصناعية GPS تحمل مجموعة من أجهزة الكشف عن التفجير النووي التي تتألف من جهاز استشعار بصري (Y-استشعار)، جهاز استشعار الأشعة السينية، مقياس الجرعات، النبض الكهرومغناطيسي (EMP) وجهاز استشعار (W-استشعار)

 

المقالات العلمية

 

حقوق النشر محفوظة لموقع كلية الهندسة جامعة ديالى Copyright (c) 2017

3:45