سیستم موقعیت یابی جهانی ( Global positioning system)یک سیستم ناوبری مبتنی بر ماهواره است که موقعیت وسرعت(هر دو به صورت سه بعدی )و زمان را تعیین می کند.اکنونGPS صدها هزار کاربر در سرتاسر جهان دارد و کاربرهایی نظیر ناوبری در فضا ،هوا،خشکی ودریا،نقشه برداری،زمین شناسی وزمان سنجی دقیق ،شایع ترین موارد استفاده آن است.GPS به سه بخش تقسیم می شود. بخش فضا،کنترل و بخش کاربر. بخش فضا شامل 24 ماهواره است که در 6 مدار قرار گرفته اند. ارتفاع هر ماهواره، حدود 20000 کیلو متر و زمان گردش آن حدود 12 ساعت می باشد. ماهواره ها دارای ساعت اتمی می باشند ودائماً زمان واطلاعات موقعیتی( Ephemeris) خود را اعلام می کنند. بخش کنترل شامل چهار ایستگاه رصد( Monitoring) ویک ایستگاه کنترل مرکزی در رودخانة کلرادو می باشد. این ایستگاه ها دائماً ماهواره ها را دنبال می کنند. ایستگاه کنترل مرکزی اطلاعات موقعیتی (Ephemeris) وبا یاس کلاک ماهواره ها را پیش بینی وبه آنها ارسال می کند.بخش کاربر شامل تمامی گیرنده های GPS یک سیستم Passive می باشد ، یعنی گیرنده فقط به امواج ماهواره ها گوش می دهد، تعداد کاربران نا محدود بوده و مرتباً نیز افزایش می یابد.
معرفی سیستم
سیستم موقعیت یابی جهانی GPS 1برای بدست آوردن اطلاعات دقیق موقعیت، سرعت و زمان (PVT) 2طراحی شده و کاربردهای فراوانی در مسائل نظامی،حمل و نقل و نقشه برداری دارد. این سیستم شامل سه بخش کلی فضا، کنترل و کاربر می باشد که مختصراً به تشریح آن می پردازیم.
بخش فضا
شامل 24 ماهوارة GPS است که در 6 مدار با زاویة انحراف ْ55 نسبت به صفحة استوا و ارتفاع متوسط 20200 کیلومتر از سطح زمین قرار گرفته اند. زمان گردش هر ماهواره به دور زمین 11 ساعت و 58 دقیقه است که حدوداً نصف زمان گردش زمین به دور خودش(یک شبانه روز)است. ماهواره ها طوری در مدار هایشان قرار گرفته اند که در هر نقطه ای از زمین حداقل 4 ماهواره با روابط جغرافیایی خوب قابل رؤیت باشند. ماهواره ها سیگنال هایی را در دو باند فرکانسی I 1 = 1575.42 MHz و I 2 = 1227.6 MHz منتشر می کنند. دو نوع کد P (دقیق) و(Coarse/Acquisition) C/A روی این حامل ها سوار می شوند. از هر دو کد C/A و P می توان برای اندازه گیری فاصلة بین ماهواره و دریافت کننده استفاده نمود. اما استفاده از کد P منوط به داشتن مجوز از تشکیلات نظامی ایا لات متحده می باشد. کد C/A با فرکانس 023/1 مگا هرتز روی حاملI1 سوار می شود و کد P با فرکانسی10 برابر آن (23/10 مگا هرتز) بر روی هر دو حامل I1 و I2 سوار می شود.کد P هنگامی که توسط گیرنده دریافت و رمز گشایی می شود بنام Y خوانده می شود. یک پیغام هدایت (Navigation Message) 50 هرتزی با هر دو کد P (Y) ، C/A ترکیب می شود که شامل اطلاعات دقیق مداری ماهواره(Ephemeris) ، با یاس ساعت ، دیتای تصحیح خطای یونیسفری و…خواهد بود.
بخش کنترل
شامل یک ایستگاه کنترل مرکزی (Master Control Station) در کلردای امریکا ، به علاوه ایستگاه های رصد Moniton Stations) ( و آنتن هایزمینی (Graund Antennas) در نقاط مختلف زمین است.
ایستگاه های رصد، مسیرماهواره ها را دنبال کرده، اطلاعات فاصله ای را از آنها جمع آوری می کنند. این اطلاعات به ایستگاه کنترل مرکزی(که وظیفة تخمین و پیش بینی پارامترهای کلاک واطلاعات نجومی ماهواره را به عهده دارد)، ارسال می شود.
آنتن های زمینی متناوباً اطلاعات نجومی و ساعات ماهواره ها را به آنها اعلام می کنند و ایستگاه کنترل زمینی از این اطلاعات استفاده می نماید تا پیغام هدایت ماهواره ها را تجدید نماید. بنابراین وظیفه بخش کنترل اطلاع از سلامتی ماهواره ها و به روز کردن ساعت و اطلاعات نجومی ماهواره ها می باشد.
بخش کاربر
شامل گیرنده هایی است که برای دریافت، کد گشایی و پردازش سیگنال های ماهواره ها طراحی شده اند. این گیرنده ها یا به تنهایی استفاده می شوند و یا این که برای رسیدن به دقت بالاتر از ترکیبی از گیرنده ها ی GPS و دیگرسیستم ها مثلاً INS3 استفاده می کنند. گاهی اوقات نیز ترکیبی از دو یا چند گیرندة GPS که حداقل یکی ازآن دو در موقعیت مشخصی قرار دارد، استفاده می شود که به آن DGPS4 اطلاق می گردد. در این روش بسیاری از خطاهای متداول کاهش می یابد.
دو نوع سرویس توسط GPS ارائه می شود. سیستم موقعیت یابی دقیق (PPS)5و سرویس موقعیت یابی استاندارد SPS))6.
سرویس دقیق (PPS)
سرویس دقیقی برای یافتن موقعیت، سرعت وزمان است که مختص کاربران دارای مجوز است و برای مقاصد نظامی به کار می رود. اعطای این مجوز از سوی سازمان دفاع آمریکا(DO D) صورت می پذیرد.دقت این سرویس طوری است که موقعیت محاسبه شده توسط آن در 50% موارد داخل کره ای به شعاع 16 متر قرار می گیرد وتا 100 نانو ثانیه دقت زمانی نسبت به ساعت جهانی (UTC) دارد. این سرویس سرعت را با دقتی در حدود 2/0 متر بر ثانیه محاسبه می نماید. دستیابی به سرویس دقیقPPS با دو عامل کنترل می گردد.مقبولیت انتخابی (SA) و (AS) 7.
SA با ایجادخطاهای شبه تصادفی در سیگنال های ماهواره ها دقت را کاهش می دهد . این کاهش دقت با ایجاد خطا در 2 پارامتر صورت می پذیرد:
1- ایجاد خطا در کلاک ماهواره (SA – dither) .
2- ایجاد خطا در اطلاعات مداری ماهواره که قسمتی ازپیغام هدایت است (SA – epsilon) .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 24 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله شبیه سازی سیستم موقعیت یابی جهانی GPS
