نظام تحديد المواقع Gps .

[المرشد]

نظام تحديد المواقع
GLOPAL POSITIONING SYSTEM

بدأت فكرة تصميم النظام في عام 1973 ، حيث بدأ الخبراء التقنيون بوزارة الدفاع الأمريكية ( البنتاجون ) في تصميم نظام للتوجيه و تحديد المواقع يحل محل أنظمة الملاحة التي كانت معروفة في ذلك الوقت مثل نظام الملاحة بالأقمار الصناعية ( SAT-NAV ) لعلاج العيوب التي كانت موجودة بهذا النظام و أبرزها عدم كفاية تغطية الأقمار الصناعية بصورة تمنع الإعتماد علي هذا النظام بصورة كاملة ، و قد إعتمد نظام GPS في أساسه علي منظومة مكونة من 18 قمر صناعي يتم توزيعها بطريقة غاية في الدقة علي إرتفاع يبلغ 20000 كم فوق سطح الأرض بالإضافة إلي 6 محطات إعادة إرسال تعمل علي زاوية إلتقاط 55 درجة بحيث يمكن دائما الإتصال بثلاثة من هذه الأقمار علي الأقل في أي مكان في العالم و قد زاد عدد الأقمار التي تقوم بتغطية النظام حتي وصل إلي 33 قمر حاليا منها 28 قمرا عاملا و الخمسة الباقية أقمار إحتياطية يتم تشغيلها في حالة حدوث أي أعطال مفاجأة في أي من الأقمار العاملة .



[IMG]عفوا ,,, لايمكنك مشاهده الروابط لانك غير مسجل لدينا [ للتسجيل اضغط هنا ][/IMG]






[IMG]عفوا ,,, لايمكنك مشاهده الروابط لانك غير مسجل لدينا [ للتسجيل اضغط هنا ][/IMG]




و يبلغ وزن القمر الصناعي المستخدم في نظام GPS حوالي 845 كجم و يصل عمره الإفتراضي إلي 7 سنوات و تستمد هذه الأقمار طاقتها من بطاريات تعمل بالشحن عن طريق ألواح للطاقة الشمسية ، و تتم هذه الأقمار دورة كاملة حول الأرض كل 12 ساعة و يتولي القمر الصناعي مهمة تحميل و تخزين و توزيع البيانات و طلبات التحديد التي ترد من محطة التحكم الأرضي .

أما عن محطات التحكم الأرضي ، فالنظام GPS يعمل من خلال 5 مراكز للتحكم الأرضي موزعة علي مواقع تم إختيارها بدقة لتعطي أعلي معدلات الكفاءة و التفاعل مع مدارات الأقمار الصناعية التي تعمل في النظام ، و هذه المراكز الخمسة معلومة الموقع بدقة بمعامل خطأ + أو - 10سم ، و المحطة الرئيسية التي تتحكم في عمليات المنظومة هي المحطة الموجودة في COLORADO SPRINGS ، و تقوم كل محطة من هذه المحطات بإرسال تقارير دقيقة عن حالة الطقس بصورة دورية ، و المراكز الخمسة موزعة كالآتي :
1- محطة KWA JWLEIN .
2- محطة DEIGO GARCIA .
3- محطة ASCENSION .
4- محطة COLORADO SPRINGS .
5- محطة HAWAI .




[IMG]عفوا ,,, لايمكنك مشاهده الروابط لانك غير مسجل لدينا [ للتسجيل اضغط هنا ][/IMG]





و تعتمد النظرية الأساسية لعمل نظام تحديد المواقع GPS علي عدة مبادئ و نظريات رياضية معروفة في عالم المساحة الأرضية ، فالنظام يعتمد أساسا علي فكرة تقدير الموقع بناءا علي معرفة نقطة أخري محددة بالضبط ، و من أهم المبادئ و النظريات التي بني عليها نظام تحديد المواقع GPS :
( مبدأ التقاطع العكسي ) : و هو مبدأ رياضي معروف مبني علي فرضية أنه إذا كانت إحداثيات 3 نقاط معلومة فإنه يمكن إستنتاج إحدثيات أي نقطة غير معلومة عن طريق قياس المسافات بينها و بين تلك النقاط .

( مبدأ قياس المسافة عن طريق معرفة زمن إنتقال الإشارة ) : و هو مبدأ يعتمد علي قياس زمن إنطلاق الإشارة من القمر الصناعي و حتي وصولها إلي جهاز إستقبال الإحداثيات بشرط معرفة لحظة إنطلاق الإشارة من القمر الصناعي كي يمكن حساب الوقت الذي إستغرقته الإشارة في الوصول من القمر و حتي جهاز الإستقبال .

و يمكننا أن نضع تبسيطا للنظرية العامة لعمل نظام تحديد المواقع GPS إذا إفترضنا أن ما يحدث أن يقوم قمر صناعي ببث إشارة تحمل موقعه ( موقع القمر الصناعي ) كما تحمل زمن أو لحظة بث الإشارة ، و يقوم جهاز الإستقبال بإستقبال هذه الإشارة و عن طريق معرفته للحظة الإستقبال و سرعة إنتقال الموجة أو الإشارة فإنه يتمكن من تحدد المسافة التي تفصله عن القمر الصناعي ( معرفة المسافة فقط و ليس الموقع ) أي أنه نظريا إذا عرفت المسافة فإن النقطة المراد تحديد موقعها سوف تكون على سطح كرة قطرها تلك المسافة ، و بناءا علي ذلك فإذا أخذنا ثلاث إشارات من ثلاث أقمار مختلفة فإن نقطة تقاطع الكرات الثلاث هي موقع النقطة المراد تحديد إحداثياتها ، و لهذا السبب فإنه لتحديد موقع نقطة ما فإن نظام GPS يحتاج نظريا إلى 3 أقمار صناعية على الأقل لتحديد موقع هذه النقطة .




[IMG]عفوا ,,, لايمكنك مشاهده الروابط لانك غير مسجل لدينا [ للتسجيل اضغط هنا ][/IMG]




فإذا كان المستقبل موجود في الإحداثيات و إذا سلمنا للتبسيط بأن سرعة إنتشار الإشارة ثابتة و هي ( سرعة الضوء ) و أن الإشارة لا يتم إنحرافها عند عبور طبقات الغلاف الجوي و إذا سلمنا أن الأقمار الصناعية الأربعة الباثة موجودة في الإحداثيات و أنها تبث في اللحظة tn موقعها و لحظة بدء البث فإننا نحصل النموذج الرياضي لنظرية عمل نظام GPS في صورة المعادلات الأربعة التالية :




[IMG]عفوا ,,, لايمكنك مشاهده الروابط لانك غير مسجل لدينا [ للتسجيل اضغط هنا ][/IMG]



حيث c هي سرعة إنتقال الإشارة و ذلك لتحديد المجهولات الثلاث أي موقع المستقبل و المجهول الرابع t0 أي لحظة الإستقبال .

و قد أثبت نظام GPS لتحديد المواقع كفاءة عالية جدا في كافة المجالات و بخاصة في الإستخدامات العسكرية و هي تعتبر أساس التفكير في تصميم المنظومة ، و قد منح نظام تحديد المواقع GPS القدرة الكاملة علي الوصول إلي مستوي دقة في التحديد يبلغ 1 سم مما أحدث ثورة في عالم الملاحة الإلكترونية و بخاصة في مجال الملاحة العسكرية ، حيث تستخدم أجهزة الملاحة البرية التي تعتمد علي نظام GPS في الوحدات الخاصة و التي تحتاج إلي وسيلة ذاتية لتحديد المواقع و الإتجاهات دون الإعتماد علي دعم تقني موجه في حالة القيام بعمليات لا تسمح بمثل هذا الدعم مثل عمليات خلف الخطوط ، كما تستخدم أجهزة تحديد الموقع و التي تعتمد علي نظام GPS في بعض الأسلحة الذكيةو بخاصة الصواريخ الموجهة طويلة المدي مثل الصاروخ الأمريكي ( TOMAHAWK CRUISE ) و الذي يعد أهم طرازات الصواريخ طويلة المدي لدي الجيش الأمريكي .




[IMG]عفوا ,,, لايمكنك مشاهده الروابط لانك غير مسجل لدينا [ للتسجيل اضغط هنا ][/IMG]




و قد كانت الولايات المتحدة بصفة عامة تقوم بالتشويش علي التطبيقات المدنية لنظام GPS إلا انها توقفت عن ذلك في عام 2000 بخلاف بعض المواقع التي إستمر التشويش عليها بناءا علي التوجهات الإستراتيجية الأمريكية العسكرية ، علي الرغم أن نظام GPS أمريكي النشأة ليس هو النظام الوحيد الموجود حاليا في العالم ، حيث تتقدم روسيا خطوات واسعة في طريقها إلي إنهاء العمل في نظامها للتوجيه و تحديد المواقع GLONASS و ستتمكن روسيا من تغطية أراضيها بالكامل بهذا النظم بنهاية العام 2008 ، و لكن و في النهاية سيظل نظام GPS هو أول نظام متكامل يتيح تطبيقات متنوعة لتكنولوجيا التوجيه و تحديد المواقع عرفه العالم .

[a7mad63]

شكراااا

[المرشد]

العفو