تبلیغات
مسلسل ----آموزش نظامی - سیستم های موقعیت یاب جهانی

جانم فدای رهبر

سیستم های موقعیت یاب جهانی

 

GPS

&

GLONASS

سیتم موقعیت یابی جهانی(GPS)

سیستم موقعیت یاب جهانی یک سیستم هدایت ماهواره ای است که توسط وزارت دفاع امریکا طراحی وکنترل می گردد.این سیستم طی چندین سال اخیر عملکرد بسیار موفقی را از خود نشان داد وبسیار مورد توجه قرار گرفت؛زیرا هرکاربری با استفاده از یک گیرنده GPSبه راحتی می تواند تعیین کند که در کجا قرار گرفته وبه کدام سمت باید برود.

سیستم GPSشامل 24 ماهواره (ناواستار)در فاصله 20هزارکیلومتری(12هزار مایلی)از سطح زمین است که در حال گردش به دور زمین می باشند.

اولین ماهواره از این مجموعه در سال 1987میلادی به فضا پرتاب شد ودر نهایت دکل این ساختار درسال1994تکمیل گردید.

هر ماهواره به ساعت های اتمی مجهز می باشد که با ساعت موجود در مرکز کنترل زمینیGPS واقع در ایالت کلرادوی آمریکا هماهنگ وهم زمان شده اند،هریک از این ماهواره ها سیگنال های رادیویی پیوسته ای رامخابره می کنند که توسط آن،موقعیت وزمان ارسال سیگنال،مشخص وبه گیرنده فرستاده می شود.

وقتی گیرنده روی زمین،این سیگنال ها را دریافت می کند،می تواند موقعیت دقیق خود رامحاسبه کند.

مشخصات ماهواره های ناواستار که در سیستمGPSبه کار گرفته شده اند به شرح زیر است:

1-نام کامل علمی :NAVASTAR

2-شرکت سازنده :RACKWELL

3-ارتفاع مدار استقراری :20هزار کیلومتری زمین

4-وزن هر ماهواره :1900 پوند

5-ابعاد فیزیکی :17فوت همراه با صفحات خورشیدی

6-زمان پیمایش کره زمین :هر دور 12ساعت نجومی

7-صفحه مداری :صفحه ای با زاویه 55درجه نسبت به استوا

8-طول عمر تخمینی : 5/7 سال

9-تعداد ماهواره ها :24 ماهواره

 

 

اصول عملکردGPS

یک گیرندهGPSاز چند ماهواره مختلف(3یا4ماهواره)سیگنال حاوی اطلاعات را دریافت می کند وفرایند محاسباتی لازم را روی آن انجام می دهد به این صورت که ماهواره های GPS یک رشته سیگنال رادیویی دقیق را زمانی منتشر می کنند وکاربری که در زمین،هوا ویا دریا قرار دارد با یادداشت کردن زمانی که سیگنال را دریافت کرده وتاخیری که هر کدام از سیگنال ها درمسیر پیدا کرده اند واطلاع دقیق از موقعیت ماهواره در هنگام ارسال سیگنال ،فاصله دقیق خود رانسبت به هریک ازماهواره ها محاسبه می نماید.

سپس باانجام فرایند محاسبه هندسی ،تحت عنوان((مثلث-بندی))موقعیت خود را(طول،عرض وارتفاع)مشخص می کنند،ماهیت این شیوه بر این اساس است که اگر 3ماهواره را به عنوان 3مرکز دایره های فرضی درنظر بگیریم واز این مراکز دوایری با شعاع فاصله تا گیرنده رسم نماییم،این دوایر یکدیگر را در 2نقطه قطع می نمایند.

یکی از نقاط معمولا قابل حذف است ومی توان با یک بررسی ساده آنرا شناسایی وکنارگذاشت.

ترکیب این فواصل از آن 3ماهواره به گیرنده این امکارن را می دهد تا موقعیت خودرانسبت به سیستم ماهواره تعیین نمایند،یک تقویم نجومی که نشان می دهد هرماهواره درزمان های مختلف درچه مکانی قراردارد؛به گیرنده سیگنال اجازه می دهد تامکان خود را روی زمین تشخیص دهد.

تشخیص موقعیت ماهوارهGPS

به دلیل ارتفاع نامشخص ماهواره ها از سطح زمین،متخصصان وزارت دفاع امریکا که روی فعالیت صحیح مجموعه GPSنظارت وکنترل دارند؛می توانند مسیرماهواره ها رابرحسب زمان با دقت بالای مشخص کنند.همچنین ماهواره ها نیزدرفواصل زمانی خاص،فاصله خود را از زمین تنظیم می نمایند.

امروزه گیرنده های GPSاطلاعات مربوط به مدار ومکان ماهواره ها را درفایلی به نام تقویم ذخیره می کنند.

هرماهواره تقویم خود رابهصورت پیوسته منتشر می کند ودر گیرنده های GPSاین اطلاعات را به صورت خودکار برای دستیابی بعدی ذخیره می کنند.

بخش های اصلی GPS

1-بخش فضایی

شامل 24 ماهواره که در6مدار به دور زمین می چرخند.(درهر مدار 4ماهواره وجود دارد)

2-سیگنال های ماهواره هایGPS

-        سیگنال های حامل:ماهواره های GPSدونوع سیگنال حامل (کاربر)ماکروویوی ارسال می کنند.حاملL1که فرکانس کاری آن 1572/42MHZاست وپیغام های هدایت ،کنترل وسیگنال های کنترل سرویس های موقعیت یابی استاندارد یا SPSرا حمل می کند وحاملL2است که فرکانس کاری آن1227/60MHZمی باشد وبرای اندازه گیری تغییرات یونیسفری به وسیله گیرنده های GPSبه کار می رود.

-        سیگنال های کد شده: سیگنال های کد شده مورد استفاده در سیستم موقعیت یاب جهانی شامل (C/A      Code)   و   (P-   Code) است که هر دوی این سیگنال ها در اصطلاح سیگنال نویز شبه تصادفی (PRN) نامیده می شوند.

کداستاندارد(C/A      Code)   ،توسط حامل L1 مدوله می شود وازآن برای سرویس های موقعیت یابی غیرنظامی بهره برداری می شود. روی هر دو حاملL2مدوله می شود.

که از آن درکاربردهای نضامی استفاده می شود وبه معنای کد دقیق بوده است.ماهواره های GPSبه دلیل ارتفاع زیاد خود دربخش بزرگی از زمین قابل رویت هستند.

به طوری که اگرماهواره ای دقیقا دربالای کشور کانادا باشد؛از این ماهواره درکشوریونان هم می توان استفاده کرد.البته ماهواره ها هنگامی قابل مشاهده هستند که زاویه انحراف آنها 10تا15درجه باشد.این زاویه را((زاویه ماسک))گویند ودلیل وجود زاویه ماسک انکساریونیسفر روی سیگنال ماهواره است.

-        سیگنال های ناوبری :این سیگنال ها به عنوان سیگنال های اطلاعات اصلی

روی((L1-C/A code)) مدوله می شود ودارای فرکانس 50HZ بوده وشاملاطلاعات مدار های ماهواره ای gps ،تصحیحات ساعت وسایر پارامترهای اساسی در روش کار وادامه فعالیت GPSمی باشد.

3-بخش کنترل :

سیستم GPS دارای 5ایستگاه کنترل زمینی به شرح ذیل است :

-کلرادو اسپرینگßایستگاه کنترل کننده کلی ،جایگزینی ماهواره هایاز رده خارج

-هاوایی

-دیگو گارسیاßوظیفه ارسال سیگنال تصحیح به ماهواره ها را دارند.

-کواجلینßوظیفه ارسال سیگنال تصحیح به ماهواره ها را دارند.

-اسنسßوظیفه ارسال سیگنال تصحیح به ماهواره ها را دارند.

4-بخش کاربری(گیرندهGPS)

امروزه 3نوع گیرنده GPSموجود می باشد که هرکدام دقت متفاوتی را ارائه می کنند:

1-گیرنده C/A code:با دقت 1تا 5متر

2-گیرندهفازحامل:با دقت10تا 20 سانتی متر

3-گیرنده 2فرکانسه:با دقت کمتراز سانتی متر

کاربردهای GPS

سیستم موقعیت یاب جهانیGPSبا هزینه ای معادل21میلیارد دلار طراحی وبه کارگیری شده است،می توان گفت اولین کاربردGPSدر امور نظامی بود؛اما پس ازسال1984میلادی دولت امریکا آن را به یک سیستم آزاد وقابل دسترسی برای عموم درسراسر جهان معرفی نمود.

در حین به کار گیری وبه منظور تفکیک در به کارگیریGPS،ماهواره های مربوطه دو نوع سیگنا ارسال می نمایند که برای ماموریت های نظامی،غیرنظامی ونظامی-استراتژیک استفاده می شود.

کاربردهای غیرنظامی :

-        پیش بینی زلزله

-        ردیابی وثبت وکنترل حرکت کشتی های تجاری ونفتکش ها

-        امکان فرود هواپیما درتاریکی شب روی باند باریک فرودگاه

-        هدایت اتوبوس ها ،قطارها،وحتی وسایل نقلیه شخصی

-        نقشه برداری جاده ها،اکتشافات معدنی و...

کاربردهای نظامی :

-        اطلاعات دقیق وبه روزاز موقعیت نیروهای خودی ودشمن

-        ناوبری،هدف یابی،عملیات امداد ونجات،هدایت ومدیریت منابع انسانی وغیرانسانی

-        مسافت یابی ومهندسی رزمی

کاربرد های نظامی استراتژیک :

-        گردآوری اطلاعات(جاسوسی)

-        تقویت سیستم های سلاح میدان نبرد

-        افزایش دقت موشک های بالستیک

-        استفاده درسلاح های هدایت شونده

عوامل ایجاد خطا در GPS

1-   خطای یونیسفر

2-   خطای اتمسفر

3-   خطای ساعت ماهواره

4-   خطای گیرنده

5-   خطای مسیرهای چندگانه(چندمسیری)

6-   خطای ناشی از دستکاری های عمدی

سیستم موقعیت یاب گلوناس (GLONASS)

ازگذشته دور رقابت شدیدی بین ،ابرقدرت های شرق وغرب وجود داشته واین موضوع باعث شده تاکشور های بلوک شرق،به ویژه شوروی سابق را به فکربهره برداری از سیستم موقعیت یاب جهانی(GPS)بیندازد.اعتقاد مسئولان ودولت مردان وقت شوروی سابق براین بود که درصورت وجود هرگونه بحران ویا درگیری با کشورهای بلوک غرب هیچگونه اعتمادی به ابزار وتجهیزات مبتنی برGPSکه درانحصار وزارت دفاع امریکاست وجود ندارداز این رو ایده بهره برداری از سیستم موقعیت یاب ماهواره ای گلوناس(GLONASS)مطرح وپس ازمدت زمان کوتاهی به تصویب رسید.سیستم موقعیت یاب ماهواره ای(GLONASS)،مشابه سیتمgpsاست ،وظیفه هدایت وکنترل آن برعهده وزارت دفاع روسیه است.طرح مداری گلوناس از24ماهواره تشکیل شده است که به تعداد مساوی در3صفحه مداری با فواصل120درجه نسبت به هم قرار گرفته اند.

فاصله این ماهواره ها از سطح زمین حدود19100کیلومتراست،این سیستم مشابهGPSدرطول 24ساعت دارای ابلیت بهره برداری است . سیکل چرخش ماهواره های گلوناس به دور کره زمین درحدود11ساعت و15دقیقه است وزاویه میل مدار چرخش آنها به استوا درحدود8/64درجه است که بالاتر بودن این زاویه درمقایسه با 55درجه سیستمGPSباعث بالا رفتن کارای این سیستم درامور ژئودوزی وجغرافیایی زمین شناسی گردیده است.

به منظور استقرار ماهواره های گلوناس در مدارات موردنظراز پایگاه((بایکانور))استفاده شده ووسیله حمل این ماهواره ها هم شاتل((پروتن)) بوده است که در هر پرتاب قابلیت حمل 3ماهواره گلوناس را به مدارمورد نظر دارا می باشد.

انتقال هر ماهواره به نقطه دقیق استقراری درصفحه مداری توسط موتور های محرکه نصب شده در خود ماهواره صورت می گیرد.

تلفیق موقعیت یاب های جهانی                     GPSوGLONASS        

بنا به عقیده سازندگان،گیرنده هایی که مجهز به کاربردهر 2سیستمGPSو GLONASS هستند، امکان استفاده ازبهترین وضعیت ماهواره ها را دارند.قابلیت های اضافه شده از سیستم گلوناس به گیرنده های GPS،علاوه براینکه باعث افزایش تعداد ماهواره های قابل رویت درمنطقه شده اند،زمینه استفاده از ماهواره هایی که درزاویه ارتفاع مناسبتری از ماهواره هایGPSقرار دارند را نیزفراهم نموده است ،علاوه برافزایش تعداد ماهواره های قابل رویت وبهبود دقت نسبی وضعیت ماهواره ها ،گیرنده های 2گانهGPS     و GLONASS     به لحاظ امنیت دستیابی به داده های ارسالی نیز در وضعیت بهتری قرار دارند،زیرا سیگنال های اختلال کننده ای که فقط درمورد امواج ارسالی از ماهواره هایGPSکاربرد دارند به بخش دیگر،کاری ندارند وبه عبارت دیگر اختلال روی گیرنده های 2گانه مشکل تر می باشد.

ازدیگر مزایای گیرنده های 2گانه می توان به کاهش زمان دستیابی به ماهواره های تعیین موقعیت اشاره نمود،چون تعداد ماهواره های قابل رویت برای گیرنده درهرزمان ومکان افزایش یافته است.

همچنین یکی دیگراز مزایای گیرنده های 2گانه ،پوشش بیشتر ماهواره درهنگام کارکرد گیرنده درمناطق ومحیط های پرمانع(همانندقرارگیری دربین ساختمان های بلند)است.





Admin Logo
themebox Logo