GPS مخفف Global Positioning System و به معنای سیستم موقعیت یاب جهانی می باشد. این تکنولوژی به کمک ماهواره های خارج از جو زمین، موقعیت دقیق هرچیزی را محاسبه کرده و مخابره می کند. این اطلاعات در اختیار سازمان های مهم نظامی و غیرنظامی و حتی مردم عادی قرار می گیرند. خدمات جی پی اس به مردم عادی، موقعیت یابی و یافتن سریع موقعیت مدنظرشان است. اما مزیت های زیاد دیگری که این قابلیت برای انسان ایجاد کرده، بر هیچ کس پوشیده نیست.
در این مقاله نحوه عملکرد تکنولوژی موقعیت یاب جهانی را توضیح می دهیم و بخش های تشکیل دهنده آن را به طور ساده شرح می دهیم. همچنین نرم افزاری را به شما معرفی می کنیم که با کمک GPS، موقعیت مکانی افراد دیگر را به شما در هر لحظه اعلام می کند. سامانه مراقبت از خانواده که در ادامه این مقاله معرفی می کنیم به شما کمک می کند که هر زمان خواستید از موقعیت مکانی فرزندتان مطلع شوید.
بخش های تشکیل دهنده سیستم GPS
سیستم GPS از سه بخش تشکیل شده است:
- بخش فضایی (ماهواره های GPS)
- سیستم کنترل
- بخش کاربری (گیرنده ها)
بخش فضایی
بخش فضایی شامل 32-24 ماهواره در مدار کره زمین است که هر 12 ساعت یک بار دور کره زمین در فاصله 12000 مایلی می چرخند. وظیفه بخش فضایی به کار گرفتن سیگنال های جهت یابی و ذخیره و ارسال مجدد پیام های جهت یابی ارسال شده از بخش کنترل است. این انتقال ها توسط ساعت های اتمی بسیار پایدار و دقیق که در ماهواره نصب شده اند کنترل می گردند.
بخش کنترل جی پی اس
بخش کنترل شامل یک ایستگاه کنترل اصلی و 5 ایستگاه نظارت و کنترل می باشد که هر کدام از آن ها به ساعت های اتمی بسیار دقیق مجهز هستند و در سرتاسر کره زمین پخش شده اند.
واحد نظارت، بر روی سیگنال دریافت شده از ماهواره ها نظارت می کند و سیگنال با کیفیت بالاتر را به ایستگاه کنترل اصلی ارسال می کند. در ایستگاه کنترل اصلی روی سیگنال های غیر طبیعی اصلاحاتی صورت می گیرد و در نهایت این سیگنال توسط آنتن های زمینی به ماهواره های GPS ارسال می شود.
بخش کاربری
بخش کاربری خود شامل دو بخش است:
- آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره ها
- گیرنده (پردازش کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)
نرم افزار و ریزپردازنده درون گیرنده، فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره های مرتبط با گیرنده را تعیین می کند. سپس با استفاده از چهار ماهواره موقعیت دقیق گیرنده تعیین می شود.
جی پی اس چگونه کار می کند؟
ماهواره ها، در مدارهای دقیق هر روز 2 بار به دور زمین می چرخند و اطلاعاتی را به زمین ارسال می کنند. گیرنده های جی پی اس این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق خودش را محاسبه می کنند. این محاسبه بر اساس قاعده ای ساده در ریاضیات که به آن trilateration گفته می شود، انجام می شود. گیرنده GPS بر اساس همین اصل سه بعدی و با محاسبه فاصله خود از چهار ماهواره، موقعیت خود را تشخیص می دهد.
برای پیدا کردن موقعیت حتی سه ماهواره هم کافی است ولی برای بدست آوردن دقت بیشتر از چهار ماهواره استفاده می شود. گیرنده جی پی اس برای اندازه گیری فاصله خود از ماهواره ها از سیگنال های رادیویی استفاده می کند. این سیگنال ها که در حقیقت امواج الکترومغناطیس هستند با سرعت نور حرکت می کنند. اگر گیرنده بتواند مدت زمانی که سیگنال ها در راه بوده اند را محاسبه کند، می تواند فاصله اش از هر ماهواره را تشخیص دهد.
ماهواره ها از زمان مشخصی شروع به ارسال یک دنباله از کدها می کنند. گیرنده GPS از همان زمان، دریافت این دنباله از کدها را شروع می کند. هنگامی که سیگنال ارسالی از طرف ماهواره که حاوی آخرین کد در زمان ارسال است به GPS می رسد، گیرنده جی پی اس بر اساس دنباله کدهای خود می تواند متوجه تاخیر زمانی کد دریافتی شود و به این ترتیب زمان سپری شده را محاسبه می کند. حاصل ضرب این زمان در سرعت انتشار امواج، فاصله GPS از ماهواره است. پس از بدست آمدن فاصله از چند ماهواره موقعیت در روی زمین توسط GPS تشخیص داده می شود.
با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیر پیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطلاعات مفید دیگر، می نماید.
کاربردهای GPS در زندگی معمولی
اصلی ترین کاربرد GPS در زندگی عادی گزارش موقعیت مکانی است. با این وجود این تکنولوژی کاربردهای عمومی بسیار مفید دیگری نیز دارد. از جمله مهمترین این کاربردها می توان به نشان دادن فاصله دقیق مبدا تا مقصد، نشان دادن زمان غروب و طلوع آفتاب، نمایش سرعت و زمان تقریبی رسیدن به مقصد و همچنین یافتن بهترین مسیر اشاره کرد.
علاوه بر موارد عمومی که اشاره کردیم gps یک سری کاربردهای خاص تر را نیز در اختیار ما قرار می دهد. این کاربردها معمولا در نتیجه ترکیب جی پی اس با صنایع و تکنولوژی های دیگر به دست آمده اند. برخی از این کاربردها کاملا تخصصی هستند. برای مثال از gps در پروژه های عمرانی، سفر در مناطق ناشناخته، دریانوردی، کنترل ترافیک و عملیات نجات سیل و زلزله استفاده های زیادی می شود.
کاربردهای عمومی و مفید GPS عبارتند از:
تعیین موقعیت مکانی
Gps با استفاده از مفهوم طول و عرض جغرافیایی موقعیت دقیق شما را تعیین می کند. همچنین اگر بخواهید در اطراف خود یا هر موقعیت مکانی دیگری به فروشگاه، مرکز خرید یا هرچیز دیگری دسترسی پیدا کنید جی پی اس آدرس دقیق آن را به شما ارائه می کند.
مسیر پیشنهادی
از این کارایی در خودروها برای پیدا کردن آدرس و موقعیت مکانی استفاده زیادی می شود. فرض کنید که شما می خواهید از نقطه A به نقطه B بروید. مسیریاب gps بهترین مسیر موجود که هم از نظر مسافت معقول بوده و هم ترافیک زیادی نداشته باشد را ارائه می کند. از این قابلیت سرویس های تاکسی آنلاین مثل اسنپ استفاده زیادی می کنند.
ردیابی (نظارت بر اشیا یا اشخاص)
ردیاب ها دستگاه های کوچکی هستند که از طریق آن ها می توان از موقعیت دقیق افراد، خودروها، محموله ها و مسیری که طی می کنند مطلع شد. پایه و اساس عملکرد دستگاه های ردیاب بر اساس فناوری جی پی اس می باشد. از این ردیاب ها امروزه در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شود. برای مثال می توان از ردیاب شخصی برای ردیابی سالمندان و کودکان که خطرات زیادی در خارج از منزل در کمین آن هاست استفاده کرد. همچنین ردیاب های مخصوص خودرو امروزه تنوع زیادی دارند که با قابلیت gps در زمان سرقت خودرو کمک زیادی به شما می کنند. استفاده از ابزارهای ردیاب بر روی لپ تاپ، کیف، حیوانات خانگی یا هرچیزی که دغدغه گم شدنش را داریم توصیه می شود.
نظارت بر فرزندان با جی پی اس
در بخش قبل اشاره شد که ردیاب های شخصی می توانند به عنوان یک ابزار فیزیکی به ما کمک کنند تا هر زمان که لازم بود موقعیت مکانی فرزندمان را چک کنیم. در کنار این ابزارهای سخت افزاری، نرم افزار نظارت بر فرزندان می تواند کمک حال والدین در نظارت بر اعمال فرزندشان باشد.
قابلیت ردیابی یکی از امکاناتی است که در این نرم افزارها از جمله سامانه فمیلی سیف قرار گرفته است. اگر قصد خرید ردیاب فیزیکی ندارید می توانید از قابلیت ردیابی با جی پی اس که به صورت نرم افزاری در سامانه قرار دارد موقعیت مکانی فرزندتان را چک کنید.
این اطلاعات قابلیت ذخیره شدن دارند و شما می توانید هرزمان که خواستید به صورت آنلاین یا آفلاین بررسی های لازم را انجام دهید.
چرا گاهی جی پی اس مکان اشتباه را نشان می دهد؟
ماهواره ها سیگنال های GPS را با دقت خاصی در فضا پخش می کنند. اما گیرنده ها گاهی سیگنال دقیق دریافت نمی کنند. این موضوع به دلیل عوامل تاثیرگذار دیگری از جمله موقعیت مکانی ماهواره، انسداد سیگنال، شرایط جوی و کیفیت طراحی گیرنده سیگنال های GPS است. برای مثال گوشی های هوشمند موبایل در فضای آزاد نسبت به داخل ساختمان ها و پل ها دقت بالاتری در موقعیت یابی دارند.
معمولا ممکن است این اختلاف اندک برای کاربران عادی چندان اهمیتی نداشته باشد، اما برای سازمان ها و نهادهایی که جی پی اس یکی از عوامل تاثیرگذار بر کارشان است، وجود چنین اختلالاتی می تواند عواقب ناخوشایندی به همراه داشته باشد. برای جلوگیری از وقوع این رخداد سازمان های حساس تر از گیرنده های دو فرکانسی و یا سیستم هایی که دقت GPS را افزایش می دهند، استفاده می کنند.
برخی از علل شایع اختلال در جی پی اس ها عبارتند از :
- انسداد سیگنال ماهواره ای به دلیل وجود ساختمان ها، پل ها، درختان و غیره
- استفاده زیرزمینی
- بازتاب سیگنال ها از ساختمان ها یا دیوارها ( تداخل فرکانس ها)
- دستگاه هایی که به طور نامناسب طراحی شده اند و با مشخصات رابط GPS مطابقت ندارند.
- نرم افزار بی کیفیت یا بدساخت
