نظام تحديد المواقع GPS

اللهم صلي وسلم علي سيدنا محمد وعلي اله وصحبه
نظام تحديد المواقع GPS 2208

اليكم موضوع مهم جداً ويعتبر من اعظم التقنيات الحديثة ويستخدم بكثرة واصبح منتشر بطريقة خارقة حتي ان هنالك جولات زودة به الا وهو 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 .

( أقمار صناعية من منظومة GPS )

نظام تحديد المواقع GPS 000000010gm0

( توزيع الأقمار الصناعية في منظومة GPS )

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 .

( مواقع محطات التحكم الأرضي لنظام GPS )

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 .

نظام تحديد المواقع GPS Gpssphereschart1sww1

( رصد لنقطة بغرض تحديد موقعها و إحداثياتها بواسطة 4 أقمار صناعية )

فإذا كان المستقبل موجود في الإحداثيات $نظام تحديد المواقع GPS 28b310cb68824ea3bc1eab7d6932f99f$ 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 $نظام تحديد المواقع GPS 7dba03ac95413ddaccc13cbb97e8b3d8$ و أنها تبث في اللحظة tn موقعها و لحظة بدء البث فإننا نحصل النموذج الرياضي لنظرية عمل نظام GPS في صورة المعادلات الأربعة التالية :

حيث c هي سرعة إنتقال الإشارة و ذلك لتحديد المجهولات الثلاث $نظام تحديد المواقع GPS 28b310cb68824ea3bc1eab7d6932f99f$ 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 .

نظام تحديد المواقع GPS Tomahawkcruiseuv7

الصاروخ الأمريكي ( TOMAHAWK CRUISE )

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 .

__________________

شكراً ليـ :
LEGION من ninjawy

ولمذيد من المعلومات حمل الكتاب من الرابط ادناهـ وبالعربي :

نظام تحديد المواقع GPS 905711

امنياتي لكم بالتوفيق ...
نظام تحديد المواقع GPS 55388

» احزرو من هذه المواقع
» دليل المواقع لجميع اقسام الكهرباء
» حمل ملف نظام الفرامل
» نظام الحقن الالكتروني
» نظام اسكادا (كتاب بالعربي) PDF