كيف يعمل نظام

كيف يعمل نظام GPS
منقول :https://hazemsakeek.com/magazine/inde...d=98&Itemid=43

في العصور القديمة عندما كان مجموعة من الأشخاص يرغبون في الذهاب في رحلة استكشافية في مكان ما على الأرض لإإنهم كانوا يستخدموا احد افراد المنطقة كدليل ليرشدهم للطريق الصحيح هذا بالاضافة الى استخدام البوصلة لتحديد الاتجاهات ولكن ماذا لو فقد هذه الدليل وأختفى فكيف ستجد المجموعة الكشفية طريقها لابد أن الأمور ستصبح صعبة، كذلك لو افترضنا ان شخص حصل على قارب بحري وانطلق في البحر ولكن فجأة اكتشف أنه لا يعرف كيف يعود الى نقطة البداية فهو يحتاج الى من يرشده، فماذا لو كان مرشدك هذا هو مجموعة من الأقمار الصناعية التي تراقبك باستمرار من خلال جهاز استقبال هذا ما يعرف بنظام تحديد الموقع على الارض والمعروف باسم جهاز GPS.





باقل من 100 دولار يمكنك الحصول على جهاز بحجم الجوال يخبرك بموضعك على الأرض في اي لحظة وفي اي مكان هذا الجهاز هو جهاز استقيال GPS والذي يعني نظام تحديد الموقع Global Positioning System.
https://hazemsakeek.com/magazine/ima...-15-50-472.png
جهاز من شركة كومباك يستخدم نظام GPS لتحديد الموقع.



في هذه المقالة من تفسيرات فيزيائية سوف نقوم بالتعرف على فكرة عمل جهاز GPS والتعرف على مكوناته وفوائدة الهامة في حياتنا.

ما هو نظام GPS؟
https://hazemsakeek.com/magazine/ima..._18-16-312.png
شبكة الأقمار الصناعية المتكاملة في نظام GPS

أنظمة تحديد الموقع Global Positioning System (GPS) هي عبارة عن منظومة من 27 قمر صناعي يدور حول الكرة الأرضية (فعليا 24 قمر صناعي مستخدم و3 اقمار أحتياطية تعمل في حالة تعطل اي من الأقمار الرئيسية). وأنظمة استقبال المعلومات من GPS تشبه اجهزة الجوال تستطيع تحديد موقعك بدقة في الابعاد الثلاثة على سطح الارض. ويكون هذا النظام فعالاً في حالة التواجد في الأماكن المكشوفة فتستخدم في الرحلات الاستكشافية وفي الملاحة الجوية والبحرية وفي التطبيقات العسكرية والتطبيقات المدنية.
https://hazemsakeek.com/magazine/ima...-16-24-871.png
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
https://hazemsakeek.com/magazine/ima...-16-44-940.png




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

https://hazemsakeek.com/magazine/ima...-16-56-327.png
معلومتان من شخصين تحدد مكانك بدقة اكثر.
https://hazemsakeek.com/magazine/ima...-17-13-852.png

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.
https://hazemsakeek.com/magazine/ima...-17-30-656.png
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 فكرة تحديد الموقع بالأقمار الصناعية ومدى تأثيرها على حياتنا فى السنوات القادمة من حيث زيادة الكفاءة وتقليل المخاطر في جميع أنواع المواصلات وكذلك مراقبة كل التحركات على الأرض سواء كانت بشرية أو حتى تغيرات في الظروف المناخية أو حركة الزلازل.

لمزيد من المعلومات عن نظام تحديد الموقع GPS تجدها على هذه المواقع

https://www.trimble.com/gps/whygps.shtml

https://www.nasm.si.edu/exhibitions/gps/

https://electronics.howstuffworks.com/gps.htm




GPS = نظام تحديد موقعك من الكرة الارضية وهو اختصار Global Positioning system
Navigation = نظام الملاحة

الدارج في كل مكان بالعالم هو ان الـ GPS هو نفس الـ Navigation (او نظام الملاحة) ولكن هذا خاطىء... والسبب في ذلك ان ليس جميع انظمة تحديد الموقع (GPS) يوجد فيها نظام الملاحة (او الـ Navigation)....

نظام الـ GPS وظيفته فقط اعطاء الاحداثيات على الكرة الارضية...

اما نظام الملاحة، فهو عبارة عن جهاز (كمبيوتر) ملاحة بالاضافة الى نظام GPS... نظام الملاحة يستخدم الـ GPS لتحديد موقع السيارة (او القارب... الخ) و من ثم البحث عن الطريق الانسب الى الهدف عن طريق الخريطة الموجودة داخل الـ DVD او القرص الصلب... طبعا عمليات البحث عن الهدف ليس لها اي علاقة بالـ GPS سوى تحديد سوى تحديد الموقع الحالي + السرعة... و من المكان الحالي للمركبة + السرعة (بالاضافة الى سرعة المركبة من ناقل الحركة للتاكيد على سرعة المركبة الفعلية) يتم رسم خطة الى الهدف المقصود...

جميع انظمة الملاحة لجميع انواع السيارات لا تعمل تحديث عن طريق الاقمار الصناعية... التحديث يتم فقط عن طريق ادخال الـ DVD الخاص بالخرائط
______________

إطلاق مركبة فضائية لفحص نظام الملاحة الأوروبي (جاليليو)

أطلقت مركبة فضائية مهمتها فحص نظام الملاحة الأوروبي المستقبلي المعروف باسم "جاليليو".

وقد أطلق القمر الصناعي Giove-B الى الفضاء على متن صاروخ من طراز سويوز انطلق حوالي الساعة العاشرة والربع بتوقيت جرينيتش من كازخستان.

وسيختبر القمر الصناعي التقنيات الأساسية التي ستستخدمها شبكة جاليليو، بما فيها الساعات الذرية التي ستؤمن التوقيت الدقيق الذي ستعتمده جميع التطبيقات الملاحية.

وهذه مرحلة مهمة من تاريخ برنامج جاليليو الذي عانى من التأخير.

وقد أنفقت أوروبا 1،6 مليار يورو على المشروع، وحذر وزراء أوروبيون من أن مبلغ 3،4 مليار يورو الذي أقر مؤخرا للاستثمار في نظام الملاحة هو أقصى ما يمكن استثماره.

وينظر الى جاليليو على أنه نظام مكمل لنظام GPS , وهو مشروع أوروبي عالي التقنية صمم خصيصا لتحسين إشارات الوقت المرسلة من الفضاء.

وسيستطيع مستخدمو نظام جاليليو تحديد مواقعهم بخطأ مقداره متر واحد مقارنة بعدة أمتار في حال استخدام نظام GPS المستخدم حاليا .

وGiove-B هو القمر الصناعي الثاني الذي يطلق الى الفضاء في إطار هذا المشروع حيث كان الأول هو Giove-A الذي أطلق عام 2005.

وستكون إحدى أهم مهام Giove-B اختبار سلوك ساعة الميزر الهيدروجيني في المدار الفضائي، وهي أكثر الساعات ثباتا والتي وضعت في مدار فضائي ثابت، وقد صممت لتحسب الوقت بدقة قدرها واحد على مليار من الثانية خلال 24 ساعة .

وستختبر المركبة أيضا مجموعة من الإشارات على امتداد الطيف الذي سيستخدمه جاليليو في خدمات الملاحة الخمسة.

وقال خافير بينيديكتو مدير مشروع جاليليو:"ينوي مشروع جاليليو تحسين الخدمات التي يقدمها نظام GPS كذلك يهدف الى أن يكون متناغما مع نظام GPS.

واذا سار كل شيء كما هو متوقع فان النظام سيكون قابلا لإطلاق الأقمار الصناعية الأربعة الأولى عام 2010، وسيبدأ العمل بكامل طاقته بنهاية عام 2013.
منقول :https://news.bbc.co.uk/hi/arabic/sci...00/7369482.stm