كيف يعمل جهاز GPS
المقدمة
كان قديما عندما يذهب مجموعة من الأشخاص فى رحلة إستكشافية فإنهم يصطحبوا معهم دليل لكن ماذا لو فقد الدليل عندها ستصعب الأمور وتزداد المشاكلوغالباً ما كانوا يأخذوا معهم بوصلة ولكن ماذا مع جهاز أو نظام GPS حسنا هذا النظام العجيب الذى يحدد الموقع بمعدل خطأ يصل إلى 1 متر فقط لكن كيف يعمل هذا ما سنكتشفه فى هذا الموضوع
صورة(1) جهاز GPS
ما هو نظام GPS ولماذا أختر ؟
فى عام 1973 عملت وزارة الدفاع الأمريكية على صنع نظام عالمى جديد لتحديد المكان لإستبدال النظام NAVSTAR لمشكلتين هما
1- التغطية الغير كافية
2- عمليات ملاحة غير دقيقة
ولذك صمم نظام GPS
وقد تم تطوير هذا النظام فى الولايات المتحدة الأمريكية منذ عام 1973 وبميزانية تقارب عشرة مليارات دولار
أقمار نظام GPS
عدد أقمار هذا النظام لتحديد المواقع 27 قمراً صناعياً 24 منهم فى الخدمة و 3 أحطيات فى حالة تعطل أحد الأقمار
وتدور هذه الأقمار حول الأرض مرتين فى اليوم وعلى إرتفاع 19300 كيلومتر موزعة على 8 مستويات دوران كل مستوى يصنع 55 درجة مع المستوى الأخر ويوجد فى كل مستوى ثلاث أقمار صناعية
صورة(2) قمر صناعى تابع لنظام GPS
فكرة العمل
لماذا ثلاثة أقمار وليس واحد ؟؟؟
تخيل أنك فقدت الإتاجه تماماً فى أحد المناطف الصحراوية وعندما قابلت أحد الأشخاص وسألته أين أنا ؟ وأجابك أنت على بعد 500 كيلومتر من المدينة 1 واحد فى الحقيقة هذى المعلومة لن تفيد إطلاقاً لأنك ستطر لرسم دائرة نصف قطرها 500 كيلو متر وعندها ستكون المدينة على محيط هذه الدائرة ولكن إذا قابلت شخص أخر وسألته أين أن وقال لك أنك على بعد 550 كيلومتر من المدينة 2 وعندما ترسم دائرة نصف قطرها 550 كيلو متر ستتقاطع مع الدائرة الأولى فى نقطتين وعندها سيكون مكانك إحدى هذه النقطتين
ولو سألت شخص أخر عن مكانك وأجابك عن البعد الذى تبعده عن المدينة 3 فستعرف أى هذه النقطتين مكانك وهكذا تعرف موقعك وإتجاهك
وهذه الصورة توضع الفكرة
صورة(3) صورة توضح الفكرة
وبهذه الفكرة تعمل الأقمار الثلاثة لتحديد موقعك على سطح الأرض حيث يصنع كل قمر سطح كروى ومن تقاطع هذه الأسطخ مع سطح الكرة الأرضية يتم تحديد الموقع بدقة كبيرة
كل قمر من الأقمار 24 يرسل بإستمرار على تردد 1575 ميجا هيرتز إشارة كهرومغناطيسية ولكل قمر صناعى له كود خاص به ترسل مع الإشارة الحاملة وبالتالى يمكن لأى قمر صناعى يلتقط هذه الشفرة أن يحدد مكان وزمان تواجد هذا القمر
أما المستقبل فهو جهاز صغير يحتوى على دوائر إلكترونية معقدة يتحكم بها ميكروبروسسر متطور يقوم بتحديد المواقع بطريقتين
1- تعتمد هذه الطريقة على إزاحة دوبلر لإشارات الكهرو مغناطيسية المرسلة من الأقمار الصناعية وهذه الإزاحة تكون ناتجة عن السرعة النسبية بين الأرض والأقمار الصناعية
2- أما الطريقة الثانية وتعتمد على قياس التأخير الزمنى بين الإشارات الكهرومغناطيسية الواصلة من الأقمار الصناعية
هذه المعلومات المستقبلة من الأقمار الصناعية تدخل إلى الميكروبروسسر وتتحد مع المعلومات المخزنة لكل قمر صناعى من حيث مدارة وسرعته وموقعه وبعد عدة عمليات حسابية يحدد المستقبل موقعه على سطح الأرض ويظهر النتائج على شاشة العرض
ولدقة الحساب فإنه يدخل عدة عوامل فى الإعتبار مثل تأثير الغلاف الجوى على الإشارات الكهرومغناطيسية ووتأثير مجال الجاذبية الأرضية على الإشارات حيث أنها تعمل على إزدياد ترددها كلما إقتربت من الأرض لذلك يعتمد نظام GPS على عمليات حسابية معقدة قبل أن يخبرنا بالموقع
ومن هنا قد وصلنا إلى نهاية هذا الموضوع وأرجوا أن أكون قد وفقت فيه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق