دانلود تحقیق GPSچیست ؟

سیستم موقعیت‌یاب جهانی یا GPS تنها سیستم کامل و عملیاتی موقعیت‌یاب ماهواره‌ای است.

در این سیستم شبکه‌ای با حداقل ۲۴ ماهواره داده‌هایی شامل مکان خود و زمان را به زمین می‌فرستند.

گیرنده‌های زمینی جی‌پی‌اس با دریافت این داده‌ها موقعیت گیرنده را بر روی زمین محاسبه و ارائه می‌کنند.

ماهواره‌های این سیستم به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار زمین قرار داده شده‌اند.

جی‌پی‌اس در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.خدمات این مجموعه در هر نقطه از کره زمین در تمام شبانه‌روز در دسترس است و استفاده از آن رایگان است.علاوه بر جی‌پی‌اس، دو سیستم کمابیش مشابه دیگر نیز وجود دارد: سیستم گلوناس که دولت شوروی ساخته و اکنون به‌دست کشور روسیه اداره می‌شود و سیستم گالیله که کشورهای اروپائی آن را برای وابسته نبودن به سیستم آمریکائی جی‌پی‌اس ساخته‌اند.
GPS چطور کارمی کند ؟
ماهواره های GPS هر روز دوبار در یک مدار دقیق دور زمین میگردند و سیگنال های حاوی اطلاعات را به زمین می فرستند.GPS براساس زمان مقایسه زمان ارسال و دریافت سیگنال توسط یک ماهواره کار می کند .

اختلاف زمان مشخص می کند که گیرنده GPS چقدر از ماهواره دور است .

حال با انداره گیری مسافت از چند ماهواره گیرنده GPS میتواند موقعیت کاربر را مشخص نموده حتی روی نقشه الکترو نیکی نمایش دهد.یک گیرنده GPS بایستی حداقل سیگنالهای 3 ماهواره را برای تعیین دقیق 2 موقعیت (طول و عرض جغرافیایی ) یک شیء دریافت نماید و سیگنالهای 4 ماهواره یا بیشتر میتواند 3 موقعیت (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع ) را نشان دهد.

هم چنین ازGPS میتوان برای اندازه گیری سرعت ، جهت یابی ، جستجو ، مسافرت طولانی ،‌رفتن به مقصد ، زمان طول و مغرب خورشید و غیره نیز استفاده کرد .

سیستم ماهواره ای GPS:
24 مارهواره در بخش های مختلف فضای زمین در مداری خاص با فاصله حدود 12000 مایلی بالای سر ما قرار گرفته است.آنها با یک سرعت ثابت در حرکتند و در هر 24 ساعت دوبار دور زمین را با سرعتی معادل 7000 مایل در ساعت می گردند.ماهواره های GPS توسط انرژی خورشید تغذیه میشوند آنها مجهز به باطریهای قابل شارژ اتوماتیک برای زمانهای بارندگی یا خورشید گرفتگی می باشند.yocket booster های کوچک روی هر ماهواره آنها را دریک مسیر پروازی صحیح نگهداری می کنند.
اولین ماهواره GPS در سال 1978 با موفقیت به فضا پرتاب شد.

درسال 1994 تمامی 24 ماهواره در مدار زمین قرار گرفت
هر ماهواره برای 10 سال مأموریت ساخته میشود و پس از طی این زمان حتماً بایستی ماهواره دیگر جایگزین گردد.

وزن یک ماهواره GPS حدود 2000 پوند (معادل 907 کیلو گرم ) با 17 فوت عرض (18/5متر).

قدرت انتقال آنها هم 50 وات یا کمتر می باشد .

چگونه میتوان یک GPS تهیه نمود ؟

چنانچه قصد خرید GPS را برای اولین بار دارید ما به شما اطلاعات مهمی را که چه محصولاتی موجود بوده و مناسب کاربری در GPSS میباشند را نشان می دهیم.

در حقیقت دستگاه GPS با قیمت مناسب پیشنهادی ما Garmin Etrex با کابل می باشد که قیمت آن کمتر از 100 دلار آمریکاست اگر شما ساکن USA باشید و نهایت 300 دلار آمریکا برای کشورهایی که عوارض بالایی دارند باشد ، در انگلیس نیز شما بایستی 110 دلار آمریکا بابت دستگاه GPSو 25 دلار نیز بابت کابل آن بپردازید.

یک GPS دستی ارزان قیمت بدون هیچگونه نیاز به LaptaP و با یک قیمت معقول قابلیتهای زیادی دارد.هیچ بهایی بابت استفاده از خدمات GPS نبایستی توسط شما پرداخته شود .

خدمات GPS توسط دولت آمریکا آماده شده و کاملاً مجانی می باشد هم چنین دریافت اطلاعات توسط گوشی موبایل نیز ممکن میباشد.

دسته بندی دستگاههای GPS:
بطور کلی یک GPS را میتوان از یکی از 3 گروه ذیل دانست.

GPS MOUSE : هیچ صفحه یا دکمه ای ندارد اما توسط یکpc Laptop با نرم افزار مربوطه قابل استفاده سرویس GPSS می باشد.دستگاههای این گروه مانند:

Garmin GPS 35 Delorme یا Rand Macnalley ( باقیمت های پایینتر)قیمت این GPS ها حدود 75 تا 150 دلار آمریکا متغیر می باشد.

ولی فراموش نکنید که این نوع GPS ها حتماً به Laptop pc نیاز دارند.

2- Hand-Held GPS: این نوع دستگاهها می توانند بصورت سیار مورد استفاده قرار گیرند آنها خودشان یک‌صفحه کوچک جهت نمایش اطلاعات و چند دکمه دارند و در شکل ها و ترکیب های مختلفی عرضه می‌شوند و هیچگونه نیازی بهLaptop ندارند.

که بطور مثال میتوان مدل‌های با قیمت پائین Garmin شبیه Etrex, GPS12*l , GPS12 یا مدل های 315, 310 ازMagellan را نام برد.

تعدادی از اینها یک رابط NMEA و یک کابل رابط دارند قیمت با کابل ممکن است حدود 210 دلار به بالا باشد و ممکن است بعضی از کشورها ارزانتر هم موجود باشد.

یک GPS دستی ارزان قیمت با یک کابل رابط برای انتخاب و آغاز کار با GPS مناسب میباشد, حتی برای سرگرمی یا کار یا آشنایی شما با طرز کار و خدمات GPS.

3- High-End GPS products: این دستگاهها شامل یک صفحه نمایشگر بزرگتر و تعدادی نقشه میباشند و در بعضی از آنها شما بایستی مبلغ بیشتری جهت نقشه ها بپردازید.قیمت این دستگاهها ممکن است بسته به نوع محصول بالاتر از 1500 دلار آمریکا باشد که نمونه هایی از آن مانند Blaupunkt PhihPs و Alpine میباشد.

در زمان‌های گذشته که تکنولوژی پیشرفته و وسایل دقیق امروزی وجود نداشت، مردم، به ویژه اشخاصی مانند سیاحان، جهانگردان، تجار و...

گاه در یک گستره جغرافیایی، به خصوص در شهر و کشورهای بیگانه، از مکان دقیق خود باخبر نبودند و حتی گاهی در بیابان‌ها و دریا‌ها مسیر خود را گم می‌کردند.اگرچه بسیاری از افراد با استفاده از ستارگان، قطب‌نما و سایر عوامل طبیعی موفق به مشخص کردن مکان جغرافیایی خود می‌شدند، اما گاه عوامل طبیعی مانند توده ابرهایی که مقابل ستارگان قرار می‌گرفتند مشکلاتی را برای در راه‌ماندگان و راه گم‌کردگان ایجاد می‌کرد.از طرفی امروزه پیچیدگی‌های جغرافیایی اعم از بافت شهر، خیابان‌ها و...

اصولا زمینه استفاده از روش‌های پیشین را تا حد زیادی منتفی و بی‌معنا کرده است.در شرایط فعلی، با گسترش فناوری‌های گوناگون، سیستم‌های ماهواره‌ای مدرن و پیشرفته‌ای با نام GPS این مشکل انسان‌ را حل کرده‌اند.
در حقیقت در دنیای امروز با کمک این دستگاه‌ها هیچ فردی راه را گم نمی‌کند و همه چیز روی تمام نقاط زمین قابل شناسایی است.

GPS که مخففGlobal Positioning System است یک سیستم موقعیت‌یاب ماهواره‌ای است که از یک شبکه 24 ماهواره‌ای در مدار زمین تشکیل شده است و اطلاعات مکانی و زمانی را در هر لحظه به زمین ارسال می‌کند.

این اطلاعات از طریق گیرنده‌های دستی دریافت، پردازش و در نهایت روی صفحه نمایشگر مشاهده می‌شوند.
جالب است بدانید فاصله بین این ماهواره‌ها و سرعت آنها به گونه‌ای طراحی شده است که هیچ‌گاه تداخلی در عملکرد ماهواره‌ها ایجاد نمی‌شود تمام زمین را تحت پوشش خود قرار می‌دهند.

این ماهواره‌ها به طور دائم امواج رادیویی را به تمام سطوح زمین ارسال می‌کنند و امواج رادیویی دائما فاصله بین ماهواره‌ها را گزارش می‌دهند.

به این ترتیب اگر یک گیرنده GPS روی زمین اطلاعات را دریافت کند، از طریق آن می‌توان موقعیت خود را شناسایی کرد.امواج رادیویی در GPS به روی دو فرکانس MHZ1228 و MHZ1575 ارسال می‌شوند.این سیستم ارسال و دریافت امواج رادیویی شباهت زیادی به رادیوهای معمولی و سایر وسایل گیرنده امواج رادیویی دارد.در حقیقت کاربران GPS می‌توانند رادیوهای خانگی را یک گیرنده GPS فرض کنند و 24 ماهواره موجود در فضا را نیز فرستنده‌های‌ صدا و سیما بپندارند.

در زمان‌های گذشته که تکنولوژی پیشرفته و وسایل دقیق امروزی وجود نداشت، مردم، به ویژه اشخاصی مانند سیاحان، جهانگردان، تجار و...

اصولا زمینه استفاده از روش‌های پیشین را تا حد زیادی منتفی و بی‌معنا کرده است.در شرایط فعلی، با گسترش فناوری‌های گوناگون، سیستم‌های ماهواره‌ای مدرن و پیشرفته‌ای با نام GPS این مشکل انسان‌ را حل کرده‌اند.

در حقیقت در دنیای امروز با کمک این دستگاه‌ها هیچ فردی راه را گم نمی‌کند و همه چیز روی تمام نقاط زمین قابل شناسایی است.

GPS کــــه مخفــــفGlobal Positioning System است یک سیستم موقعیت‌یاب ماهواره‌ای است که از یک شبکه 24 ماهواره‌ای در مدار زمین تشکیل شده است و اطلاعات مکانی و زمانی را در هر لحظه به زمین ارسال می‌کند.

این اطلاعات از طریق گیرنده‌های دستی دریافت، پردازش و در نهایت روی صفحه نمایشگر مشاهده می‌شوند.

جالب است بدانید فاصله بین این ماهواره‌ها و سرعت آنها به گونه‌ای طراحی شده است که هیچ‌گاه تداخلی در عملکرد ماهواره‌ها ایجاد نمی‌شود تمام زمین را تحت پوشش خود قرار می‌دهند.

کاربردهای GPS علاوه‌بر کاربرد مهم دستگاه‌های GPS که مشخص کردن مسیر است از GPS علاوه‌بر جهت‌یابی می‌توان برای اندازه‌گیری سرعت، مشخص کردن دقیق زمان طلوع و غروب خورشید، پیش‌بینی زلزله، نقشه‌برداری، کنترل امور مربوط به حمل‌ونقل و ترافیک، پیش‌بینی وضع هوا، مین‌یابی و...

استفاده کرد.دستگاه‌های GPS که روی اتومبیل نصب می‌شوند.

موقعیت مکانی شما را مشخص کرده و مسیری را که برای رسیدن به محل مورد نظر باید طی کنید را به صورت صوتی و برداری مشخص می‌کنند.به عنوان مثال اگر قصد دارید از تهران به جنوبی‌ترین نقطه کشور سفر کنید GPS علاوه‌بر معرفی دقیق موقعیت مکانی مسیر درستی را که باید طی شود مشخص می‌کند.هدف اصلی و اولیه از طراحی GPS، اهداف نظامی بود.

اما از سال 1980 به بعد این دستگاه برای استفاده‌های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت.GPS در تمام شرایط به طور 24ساعته و در تمام دنیا قابل استفاده است و هیچ مبلغی بابت این خدمات اخذ نمی‌شود.

به عبارتی، تنها هزینه‌ای که برای استفاده از GPS می‌کنید، هزینه خرید دستگاه GPS است که بسته به نوع کیفیت دستگاه و قدرت جذب اطلاعات ماهواره قیمتی بین 150 تا 650هزار تومان دارد.

رشد GPS اگرچه این دستگاه در سال 1978 تولید و در سال 1994 به بهره‌برداری کامل با 24ماهواره رسید اما طی همین مدت کوتاه بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

به طوری که شاهد افزایش میزان کاربران این دستگاه در تمام نقاط دنیا هستیم.

کارشناسان بازار با نگاهی به آمار خرید دستگاه‌های جهت‌یاب ماهواره‌ای (GPS) متوجه بالارفتن میزان کاربران این دستگاه در سراسر دنیا شده‌اند.

این دستگاه که با پیشرفت روزافزون علم از حجم کمتری نسبت به مدل‌های اولیه برخوردار است به سادگی حتی در جیب لباس نیز جا می‌شود و بهترین وسیله برای پیدا کردن میسر است.

بازار GPS در‌حال‌حاضر مارک‌های معروفی مانند TomTom، Garmin، Vista و مگافورس به تولید این کالا می‌پردازند و افزایش تولید را در راس اهداف خود قرار داده‌اند.

و Garmin دو مارک معروف از این کالا در بازار ایران هستند که قیمتی حدود 150 تا 650هزار تومان دارند که بسته به کارکرد، قدرت دریافت امواج ماهواره‌ای و مدل، قیمت این دستگاه‌ها متفاوت است.

به عنوان مثال مارک Garmin این دستگاه در مدل‌های Etrex، Etrex summit، Geko 101 با قیمت‌هایی به ترتیب 150، 240 و 150هزار تومان در بازار ایران موجود هستند که مدل Geko101 با قابلیت‌هایی چون، 4صفحه ناوبری، قابلیت ثبت 250نقطه، 12کاناله و منبع تغذیه 2عدد باتری با سایز AAA با قیمت 150هزار تومان سبک‌ترین دستگاه GPS دنیا است.

مدل Etrex Vista دستگاه GPS نیز به عنوان پرفروش‌ترین و معروف‌ترین دستگاه دنیا با قابلیت‌هایی چون، تجهیز به کمپاس (قطب‌نما) دیجیتال و ارتفاع‌سنج و فشارسنج مجزا، 12کاناله با قابلیت کارکرد در حالت DGPS با فرمت RTCM، دارای نقشه کل ایران و جهان و حافظه 24مگابایتی برای انتقال نقشه دلخواه به دستگاه از طریق «CD MAP SOURCE»،‌ نشان دهنده پارامترهای Jumpmaster و دارای دقتی بین 3تا5متر با قیمتی حدود 340هزار تومان به فروش می‌رسد.

البته این دستگاه در ایران مانندسایر کشورهای جهان کاربرد مطلوبی ندارد.

چرا که در ایران نقشه‌های دیجیتالی دقیق وجود ندارد و از طرفی آدرس‌های پستی ایران آسانی روی نقشه‌ها مشخص نمی‌شود.

نحوه کارکرد GPS - GPS یک دستگاه صرفا گیرنده می باشد که اطلاعات بدست آمده از ماهواره های اطراف زمین را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و PIV شما را محاسبه می کنند .P=Position منظور موقعییت شما در هر نقطه از کره خاکی و فضای اطراف آن است .

T = Time منظور زمان محلی دقیق و با دقت فوق لاعاده بالا در همان منطقه ای که شما هستید V = Veloctiy منظور سرعت لحظه ای شماست که آن را با دقت فوق العاده بالا محاسبه می کند .

حال ما می خواهیم بدانیم یک دستگاه گیرنده با یک آنتن کوچک چگونه این اطلاعات را برای ما محاسبه می کند .

تعداد 24 ماهواره توسط شرکتهای تولید کننده GPS یعنی Garmin و Magellan در فاصله 20200 کیلو متری از سطح زمین قرار دارند و در هر مدار 4 ماهواره قرار دارد .

بدینسان این ماهواره ها کل زمین را تحت پوشش خود قرار می دهند.

در داخل هر کدام از این ماهواره ها 4 ساعت اتمی قرار دارد تا مطمئن باشیم که در یک لحظه بخصوص حداقل یکی از آنها کار می کند .

این ماهواره ها کد های 0 و 1 را برای دستگاه گیرنده می فرستند مثلا در ثانیه 0 کد 00001001 و در ثانیه 001 ,0 کد بعدی را در فضا منتشر می کند .

هر کدام از این کد ها دوباره تکرار می شوند .

مثلا دستگاه گیرنده شما کد 001 را در ثانیه اول می گیرد و در 1 نانو ثانیه بعد دوباره این کد را دریافت می کند .

بنابر این تشخیص می دهد که مثلا فاصله زمانی بین شما و ماهواره برای امواجی که با سرعت نور حرکت می کنند 1 نانو ثانیه می باشد .

حال چرا اینقدر زمان برای ما مهم است ؟

به خاطر اینکه فاصله ها بر اساس زمان سنجیده می شوند .

مثلا در مورد مثال بالا فاصله شما از ماهواره برابر می شود با :X=vt=300000110(-9) از طرفی دیگر در داخل دستگاه GPS شما حدس می زند که مکان هندسی شما یک کره به شعاع X ( که در بالا محاسبه کردیم ) و به مرکز مهواره مورد نظر می باشد در نتیجه شما با ماهواره اول متوجه شدید که مکان هندسی شما در فضا سطح یک کره می باشد .حال با گرفتن سیگنال ها و محاسبه فاصله از ماهواره دوم مکان هندسی شما در فضا سطح کره زمین خواهد شد .

فصل مشترک این دو کره یک دایره است .

ماهواره سوم نیز مکان هندسی شما را بر روی یک کره دیگر تخمین می زند .

فصل مشترک این کره با دایره قبلی دو نقطه خواهد بود .

حال ماهواره چهارم کره بعدی را می سازد که فصل مشترک یک کره با دو نقطه یک نقطه خواهد بود .

خیلی جالب است ؟!

حال موقعیت شما بر روی کره زمین و فضای اطراف آن در یک نقطه مشخص شده است .

به همین ترتیب زمان شما نیز با توجه به موقعیت شما و ساعت GPS محاسبه خواهد شد .

این ساعت ساعت محلی است و با ساعت رسمی هر کشور فرق خواهد داشت .

سرعت شما چگونه محاسبه خواهد شد ؟!

آیا با تقسیم فاصله بین دو نقطه بر زمان ؟!

اخیرا این روش , روش مناسبی جهت دستگاه دقیقی مثل GPS نمی باشد .

سرعت شما با استفاده از اثر دوپلروروابط ان محاسبه میشود.ما در فیزیک دبیرستان با اثر دوپلر آشنا شدیم این در حقیقت همان شکل معروف آمبولانس است که با نزدیک شدن به ما , رسیدن به ما و دور شدن از ما صدایش نیز تغییر می کند طراحان آمریکایی از این مساله در طراحی رادارها و بخصوص دستگاه GPS جهت تعیین سرعت دقیق استفاده کرده اند .

خوب حالا به این نکته رسیدیم که می توانیم موقعیت , سرعت و زمان دقیق خود را داشته باشیم .

بنابراین طول جغرافیایی , ارتفاع از سطح آبها ی آزاد دریا ها , زمان محلی و سرعت را خواهیم داشت .

اما آیا فقط همین اطلاعات در اختیار ماست یا بیشتر ؟!

سخت افزار و نرم افزار GPS : سخت افزار GPS در حقیقت مجموعه ای از IC ها و تراشه ها جهت انجام محاسبات خاصی است که انجام آن برای شخص بسیار سخت می باشد نرم افزار : نرم افزار این دستگاه شامل برنامه ای است که دستگاه با آن کار می کند و در حقیقت این هم مانند یکی از برنامه های کامپیوتری عادی است که البته به زبان C نوشته شده است .

نسخه های جدید این برنامه ها در اینترنت و در سایت شرکتها نامبرده موجود می باشد همانطور که گفتیم دستگاه GPS یک کامپیوتر کوچک است که جهت انجام امور خاصی برنامه ریزی شده است .

بنابراین این کامپیوتر با داشتن مختصات شما می تواند کارهای دیگری هم انجام بدهد .

مثلا می تواند زمان طلوع و غروب خورشید را در موقعیت شما بگوید .

همچنین زمان طلوع و غروب ماه .

شاید خیلی جالب باشد ولی GPS می تواند زمان باقیمانده برای رسیدن به مقصد مورد نظر را با توجه به سرعت شما محاسبه کند .

همچنین میانگین سرعت شما , بیشترین سرعت , میانگین سربالایی و سرازیری مسیر , سرعت عمودی , موقعیت منطقه از نظر شکار و ماهیگیری و شکار در هر نقطه جهان , محاسبه مساحت یک نقطه ناشناخته و بر گرداندن شما از مسیر آمده و ....

در ضمن نکته ای که در مورد GPS حائز اهمیت است این است که شرایط آب و هوایی هیچ تاثیر بر روی کارکرد این وسیله ندارد.