سیستم موقعیت یاب جهانی GPS

پیشگفتار:

روزگاری بسیار دور و در قدیم‌الایام، موقعی که انسان به دور از زندگی شهری و ماشینی با خیال راحت با ساده‌ترین روشها به امورات خود می‌پرداخت، شاید هیچ وقت فکر چنین زندگی پیچیده‌ای را هم نمی‌توانست بکند. زمانی که زمین‌های بی حد و وصف در اختیار او بوده و زمان برای او مسأله بسیار مهمی نبود. اما بشر امروزی مجبور است با کمترین امکانات منابع طبیعی و زیستگاهی زندگی کرده و به بهترین وجه ممکن از آنها استفاده کند. لذا همواره سعی کرده است تا با مصنوعات و اختراعات خویش گامهایی در این زمینه انجام دهد. یکی از ساخته‌های بسیار ارزشمند انسان در دهه‌های اخیر سیستمی تحت عنوان سیستم موقعیت یاب جهانی یا Global Position System (GPS) می‌باشد که بسیاری از فعالیتها و مشکلات در زمینه‌های مساحی، موقعیت یابی، ورزشی، نظامی، کشاورزی و ... در سایه آن سهل و راحت گشته است. آنچه که به استحضارتان خواهد رسید معرفی این دستگاه مفید می‌باشد که توانسته است در امورات کارشناسی و کمک به حل اختلافات مربوط به اراضی زراعی و منابع طبیعی، مساحی و امورات ثبتی و بسیاری دیگر از مسائل مهم جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده و رفته رفته شاهد افزایش کاربرد آن نزد کارشناسان محترم کشاورزی می‌باشیم. امیدوارم مجموعه حاضر مورد استفاده همکاران محترم واقع شود.

مقدمه:

سیستم تعیین مختصات جهانی از جمله دانشها و تکنولوژیهای عصر فضاست که عمده‌ترین کاربرد آن درعلوم نظامی و علوم تهیه نقشه و نقشه‌برداری است. این سیستم برمبنای علم ژئودوزی عمل می‌نماید که این علم بر پایه علوم پایه ریاضیات، فیزیک و علوم کامپیوتر متکی است. سیستم GPS اطلاعات مربوط به موقعیت و زمان دقیق را به کلیه نقاط زمین ارسال می‌کند. گیرنده‌های GPS می‌توانند با دریافت این اطلاعات، مکان، سرعت، مسیر، جهت حرکت، فاصله و زمان تا مقصد، زاویه انحراف از مسیر، فواصل نقاط مشخص و ... را نمایش دهند.

GPS چگونه کار می‌کند؟

GPS چگونه موقعیت خود را تشخیص می‌دهد؟

ماهواره ابتدا اطلاعات و داده‌های ناوبری را به پنج ایستگاه کنترل زمینی ارسال می‌کند.‌ (در واقع این ایستگاهها سیگنالهای ماهواره را ردیابی می‌کنند) سپس این اطلاعات به ایستگاه کنترل مادر فرستاده می‌شود و این ایستگاه در نزدیکی شهر کلرادو واقع شده است و وظایف آن عبارتند از: پردازش داده‌ها، ردگیری ماهواره‌ها، آماده کردن اطلاعات برای ارسال به ماهواره و نظارت بر کنترل روزانه ماهواره‌ها می‌باشد.

سپس این داده‌ها به سه آنتن زمینی ارسال می‌شود و توسط این آنتن‌ها اطلاعات کنترل شده به ماهواره ارسال می‌شود که به آن Data upload می‌گویند. پس از ارسال اطلاعات به ماهواره استفاده کننده سیگنالهای ماهواره را دریافت می‌کند وبدین ترتیب اطلاعات به استفاده کننده می‌رسد.

برای محاسبات ومعرفی موقعیت مکانی یک نقطه با استفاده از فاصله‌های معلوم یک گیرنده تا 3 یا 4 ماهواره می‌توان موضع آنتن گیرنده را با روش تقاطع تعیین کرد. این موضع محل بر‌خورد سطوح سه کره می‌باشد که مرکز هر یک، یکی از ماهواره‌هاست و شعاع هر کدام فاصله بین ماهواره و گیرنده می‌باشد.

بهترین حالت برای تعیین موقعیت، زمانی است که یک ماهواره در بالای سر واقع باشد وسه ماهواره دیگر درافق، بطوریکه امتدادهای بین آنها ومحل گیرنده با یکدیگر زاویه 120 درجه بسازند.

کاربردهای GPS:

1.      حمل و نقل درون شهری و برون شهری

2.      دریا نوردی و هوا نوردی

3.      مدیریت امور جنگل

4.      امداد و نجات

5.      نقشه برداری

6.      کشاورزی

7.      امور انتظامی

8.      امور شیلات

9.      زمین شناسی و اکتشافات معدنی

معرفی اجزاء و شکل ظاهری GPS:

کلید‌های اصلی دستگاه:

1.      سوئیچ پنجکاره (click stick)

2.      کلید صفحه(page)

3.      کلید روشن / خاموش (power)

4.      کلید زوم (zoom)

باطری:

توسط دو عدد باطری سایز AA کار می‌کند. از باطریهای قابل شارژ آلکالاین، NiMH ،NiCad یا لیتیم می‌توان استفاده کرد.

هنگام خارج کردن باطریها اطلاعات ذخیره شده از بین نمی‌رود. باید سعی شود از چند نوع باطری بطور همزمان استفاده نشود. باطریهای آلکالاین دارای دوام بیشتری هستند و تا 12 ساعت در وضعیت خاموش (Use With GPS off) کار می‌کنند.

معرفی صفحات اصلی :GPS

      ماهواره (satellite)

      نقشه (map)

      راهبری (navigation)

      تعیین ارتفاع (Altimeter)

      کامپیوتر سفری (Trip computer)

      فهرست اصلی (Main menu)

طرز‌کار با GPSهای دستی:

SETUP: قبل از استفاده از دستگاههای GPS دستی می‌بایست تنظیمات اولیه دستگاه صورت پذیرد که عمده‌ترین آنها عبارتند از:

      TIME (زمان)

      DISPLAY (صفحه نمایش)

      UNITS (واحد‌های اندازه‌گیری)

      HEADING (تعیین شمال)

      INTERFACE (انتقال داده‌ها به رایانه)

      System (سیستم مختصات)

چگونه دستگاه GPS را SETUP نماییم؟

لازم به توضیح است دستگاه بایستی به هنگام تحویل توسط شرکت فروشندهsetup  گردیده باشد.

دستگاه را روشن می‌نماییم، برای این کار کلید پاور را فشار داده و چند ثانیه نگه می‌داریم. سپس توسط کلید صفحه، صفحه اصلی یا main menu را انتخاب می‌کنیم. درصفحه اصلی گزینه setup را انتخاب کرده و enter را فشار می‌دهیم. وارد صفحه setup menu شده و روی گزینه system کلیدEnter  را فشار می‌دهیم سپس درصفحه باز شده تنظیمات لازم را انجام می‌دهیم. گزینه‌های بعدی را نیز به همین روش باز کرده وتنظیمات لازم را انجام می‌دهیم.

تنظیمات سیستم(system):

      GPS وضعیت دستگاه

  WAAS (The wide area augmentation system) ماهواره DGPS که محدوده پوشش آنها فقط آمریکای شمالی است.                             

      نوع باطری

      زبان دستگاه      

      منبع تغذیه خارجی  

      زنگ هشدار                                  

صفحه نمایش (Display):

      تنظیم صفحه نمایش برای زمان استفاده دستگاه(اتوماتیک،روز، شب).

      رنگ منوهای دستگاه در روز که Diamond بهترین حالت است.

      رنگ منوهای دستگاه درشب که Sapphire بهترین حالت است.

      مدت زمان روشن ماندن نور زمینه

      میزان روشنایی صفحه نمایش.

واحدهای اندازه‌گیری‌(Units):

      سیستم تصویر

      چگونگی نمایش مختصات مثل UTM و یا سیستم دکارتی درجه، دقیقه، ثانیه و ...

سیستم تصویر نقشه (سیستم مختصاتی European 1950 و سیستم ژئودتیک جهانی (WGS84

      واحد مسافت وسرعت

      واحد ارتفاع یا سرعت عمودی

      واحد عمق یاارتفاع منفی

      واحد فشار

صفحه نمایش (Display):

      تنظیم صفحه نمایش برای زمان استفاده دستگاه(اتوماتیک،روز، شب).

      رنگ منوهای دستگاه در روز که Diamond بهترین حالت است.

      رنگ منوهای دستگاه درشب که Sapphire بهترین حالت است. 

مدت زمان روشن ماندن نور زمینه

      میزان روشنایی صفحه نمایش.

انتقال داده‌ها به رایانه (Interface):   

تعریف نحوه تبادل ارتباط دستگاه با کامپیوتر و یا ‌ابزارهای مختلف دیگر.

      توسط USB

      serial data format Garmin پورت سریال 9 پین

تنظیمات زمان (Time):

      چگونگی نمایش ساعت

      تنظیم اختلاف ساعت با گرینویج

      (اختلاف ساعت ایران تا گرینویج  30: 03 = تهران)

      تنظیم اتوماتیک جلو وعقب کشیدن یک ساعت درشش ماه اول ودوم

زنگ وهشدار(Tones):

      نوع و ریتم زنگ جهت توجه به پیغامهای دستگاه.

      نوع و ریتم زنگ به هنگام فشار روی کلیدهای دستگاه.

      نوع و ریتم زنگ به هنگام روشن شدن دستگاه.

      نوع و ریتم زنگ جهت توجه به پیغام کمبود باطری درابتدا.

نوع و ریتم زنگ جهت توجه به پیغام کمبود باطری درآخرین هشدار.

      Mute = دستگاه بدون صدای هشدار.

 ترتیب نمایش صفحات مختلف دستگاه (page Sequence):

ترتیب صفحات اصلی دستگاه به دلخواه تنظیم می‌شود.

روی کلیک کرده در صفحه باز شده صفحه

مورد نظر را انتخاب کنید.

صفحه ماهواره وتنظیمات آن:

      برای خاموش کردن دستگاه

      North up مسیرحرکت در جهت شمال واقعی وTrack up جهت حرکت فعلی خود

      تغییر رنگ نقشه

  زمانی استفاده می‌شود که ازمحل قبلی استفاده از دستگاه مسافتی بیش از 600 مایل فاصله داشته باشید که می‌توانید با استفاده از گزینه use map موقعیت تقریبی خود را مشخص کنید

      ارتفاع GPS  مشخص می‌شود

      Restart search در صورتیکه تاریخ و روز مشخص نشده باشد، استفاده می‌شود.

  Cont. Ac. اگر هیچ گزینه‌ای انتخاب نشود این گزینه انتخاب شده ودستگاه جمع‌آوری سیگنالها را انجام می‌دهد.

نقشه و تنظیمات آن:

      پایان عملیات ناوبری

      محاسبه مجدد جهت مقصد به هنگام ناوبری

      محیط داده‌ها

      راهنمای متن

      تنظیمات نقشه

      اندازه‌گیری مسافت

      برگشت تنظیمات کارخانه

ارتفاع Altimeter:

      تغییرات ارتفاع نسبت به زمان و مسافت

      تغییرات فشار نسبت به زمان و مسافت

      تغییرات مقیاس