سامانه موقعیت‌یاب جهانی چیست؟

سامانهٔ موقعیت‌یابی جهانی Global Positioning System منظومه‌ای از ۲۴ ماهواره است که زمین را دور می‌زند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد و توسط وزارت دفاع ایالات متحده پشتیبانی می‌شود.

به گزارش باشگاه خبرنگاران،سامانهٔ موقعیت‌یابی جهانی(با نماد اختصاری GPS)منظومه‌ای از ۲۴ ماهواره است و راکت‌های کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد.به این ماهواره‌ها نوستار (NAVSTAR) نیز گفته می‌شود.

جهت شناسایی موقعیت جغرافیایی آنها بین ۱۰ تا ۱۰۰ متر امکان‌پذیر می‌سازد.این ماهواره‌ها از محاسبات ریاضی ساده‌ای برای پخش اطلاعات استفاده می‌کنند که به عنوان طول و عرض و ارتفاع جغرافیایی،توسط گیرنده‌های زمین ترجمه شده‌اند  GPSدر تمام شرایط به‌صورت ۲۴ ساعت در شبانه‌روز و در تمام دنیا قابل استفاده‌است و هیچ‌گونه بهایی بابت این خدمات اخذ نمی‌شود.  
ماهواره‌های GPS،هر روز دو بار در یک مدار دقیق دور زمین می‌گردند و سیگنال‌های حاوی اطلاعات را به زمین می‌فرستند.
 
اولین ماهواره GPS در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد.هدف اصلی و اولیه از طراحی GPS،اهداف نظامی بوده،اما از سال ۱۹۸۰ به بعد برای استفاده‌های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت.در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.

بخش کنترل زمینی

این بخش شامل ایستگاههای کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روشهای کلاسیک تعیین موقعیت نظیر روش VLBI (تعیین فواصل بلند توسط کوازارها) و روش SLR (فاصله سنجی ماهواره‌ای با امواج لیزر) بدست آمده‌ است.

این ایستگاه‌ها وظیفه تعقیب چندجمله‌ای ریاضی به طریق کمترین مربعات،پارامترهای مداری (افمریزها) و موقعیت ماهواره‌ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریباً در مرکززمین قرار دارد) محاسبه می‌نماید.
 
تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند.

آخرین بخش از سیستم GPS،قسمت کاربران سیستم است که خود شامل دو بخش است:
 
آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره‌ها

گیرنده (پردازش‌کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)

نرم‌افزار و ریزپردازنده داخل گیرنده،فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره‌های مرتبط با گیرنده را تعیین می‌کند سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعیت X وY و Z محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین می‌شود.
 
نکته مهمی که می‌بایست مورد توجه قرار گیرد این است که ارتفاعی که GPS به ما می‌دهد با ارتفاع موجود در نقشه‌ها و اطلس‌ها فرق می‌کند.

ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه‌ها ارتفاع اورتومتریک است که از سطح دریاهای آزاد محاسبه می‌گردد.مقدار این اختلاف در بیش‌ترین حالت در حدود ۱۰۰ متر است.
 
کاربردها

اساس کار دستگاه موقعیّت‌یاب  GPS تعیین موقعیت است و این کار با دریافت امواج ماهواره های موقعیت‌ یاب که در مدارهایی به دور کره زمین در چرخش هستند،انجام می­شود.

برای تعیین موقعیت،گیرنده موقعیت ‌یاب زمان های دریافت شده را با زمان خود مقایسه می‌کند.تفاوت این دو مشخص کننده فاصله گیرنده موقعیّت‌یاب از ماهواره مزبور می‌باشد.

این عملی است که دقیقاً یک گیرنده موقعیّت‌یاب انجام می‌دهد.با استفاده از حداقل سه ماهواره یا بیشتر،موقعیّت‌یاب می‌تواند طول و عرض جغرافیایی مکان خود را تعیین نماید (که آن را تعیین دو بعدی می‌نامند) و با تبادل با چهار و یا بیشتر ماهواره یک موقعیّت‌یاب می‌تواند موقعیت سه بعدی مکان خود را تعیین نماید که شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع می‌باشد.

نکته مهمی که می‌بایست مورد توجه قرار گیرد این است که ارتفاعی که موقعیت‌ یاب به ما می دهد با ارتفاع موجود در نقشه‌ها و اطلس‌ها فرق می‌کند.ارتفاع موقعیت ‌یاب ارتفاع ژئودتیک است که نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی مقایسه اندازه‌گیری می‌شود،در حالی که ارتفاع موجود در نقشه‌ها ارتفاع اورتومتریک یا ارتفاع از سطح ژئوئید می‌باشد که از سطح دریاهای آزاد محاسبه می‌گردد.

مقدار اختلاف این دو مقیاس در بیشترین حالت حدود ۱۰۰ متر است.موقعیّت‌یاب اطلاعات موقعیتی را توسط اعداد و در یک سیستم مختصاتی بیان می­کند.

امروزه پر کاربردترین سیستم­های مختصاتی Lat-Lon و UTM می­باشند.دستگاه GPS یک رایانه کوچک است که جهت انجام امور خاصی برنامه ریزی شده‌است.بنابراین این رایانه با داشتن مختصات شما می‌تواند کارهای دیگری هم انجام بدهد.مثلاً می‌تواند زمان طلوع و غروب خورشید را در موقعیت شما بگوید،همچنین زمان طلوع و غروب ماه.

GPS می‌تواند 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 را نیز می‌تواند انجام دهد.