نظام تحديد الموقع gps

نظام تحديد الموقع GPS

هو نظام يتكون من 24 قمر صناعي تدور في 6 مدارات حول الأرض على ارتفاع حوالي 21000 كيلومتر فوق سطح الأرض، ومن أجهزة استقبال موجودة على السفينة ، ويمكن لهذا النظام أن يقوم بمهمته على أي جزء من الأرض وفي أي وقت وتحت أية ظروف مناخية مهما كانت .



مهمة نظام GPS:

1- تحديد موقع السفينة .
2- تحديد وقت تحديد الموقع
3- تحديد سرعة السفينة بالعقدة.


نظرية تحديد الموقع :

يعتمد قياس الموقع على قياس بعد السفينة عن القمر الصناعي معتمدا على قياس الزمن الذي تستغرقه الإشارة في الوصول إلى جهاز الاستقبال وبمعرفة سرعة الموجات التي تقارب سرعة الضوء يتم معرفة البعد .
وإذا أخذنا البعد من ثلاثة أقمار مختلفة أمكننا تحديد موقع السفينة

مصادر الخطأ في قياس الموقع :

1- أخطاء بسبب طبقة الجو ionosphere التي تتكون من أيونات تؤثر على الإشاارة اللاسلكية .
2- أخطاء بسبب تعدد المسارات : كأن تصل الإشارة إلى السفينة مباشرة وهذا هو المطلوب أو أن تصل إليها بعد الانعكاس عن جبل وذلك يؤدي إلى زيادة الوقت الذي يحسب على أساسه البعد فيحدث الخطأ .
3- أخطاء بسبب اختلاف التوقيت في القمر الصناعي وفي جهاز الاستقبال فالقمر الصناعي يعمل على ساعة ذرية بينما جهاز الاستقبال يعمل على ساعة الكترونية وهناك فرق بين الاثنين يسبب خطأ.
4- أخطاء بسبب تحديد الموقع : لو افترضنا سلامة القياس من الأخطاء السابقة فإن هناك خطأ في تحديد الموقع يصل إلى حوالي 25 متر وهي نسبة صغيرة ومقبولة .


عندما نحدد موقعا على سطح الأرض فيكفينا معرفة خط العرض وخط الطول، وبالمنطق طالما أن هناك مجهولين فإننا نحتاج إلى قمرين فقط لتحديد x,y أما إذا أردنا تحديد مطان طائرة تطير في الجو فلابد لنا من معرفة خط الطول وخط العرض والارتفاع أي x,y,z ولهذا نحتاج إلى ثلاثة أقمار لاستخراج المجاهيل الثلاثة ويستخدم القمر الرابع في هذه الحالة لمعرفة مجهول رابع وهو الخطأ أو الوقت .
انظر الشكل التالي



التحسينات التي أدخلت على نظام تحديد الموقع .

(1) نظام GLONASS :

وفي هذا النظام تم توزيع 24 قمر صناعي على ثلاث مدارات على عكس السابق 6 مدارات مما رفع عدد الأقمار في المدار الواحد إلى 8 أقمار بدلاً من أربعة وبالتالي زادت الدقة .
كما تم خفض ارتفاع المدارات إلى 19100 كيلو متر مما جعل قلل من زمن الدورة حول الأرض الذي صار 11 ساعة وربع فقط .

(2) نظام تحدي الموقع النسبي DGPS

وفي هذا النظام يتم تحديد موقع محطة لا سلكية معروف موقعها على الخريطة بواسطة نظام تحديد الموقع ثم حساب الخطأ ، وحساب هذا الخطأ عند قياس موقع أي سفينة.