دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :258
بخشی از متن مقاله
آشنایی با GPS
مقدمه
از زمان ماقبل تاریخ مردم سعی می کردند یک راه قابل اطمینان پیدا کنند که به آنها بگوید کجا هستند و حتی آنها را به جاییکه می روند راهنمایی کرده و سپس به خانه بازگرداند. مردمان غار نشین وقتی که برای تهیه غذا به شکار می رفتند احتمالا از سنگها و شاخه های کوچک برای علامت گذاری مسیر خود استفاده می کردند . ملوانان نیز ابتدا سواحل را به دقت دنبال می کردند تا از گم شدنشان جلوگیری کنند.
وقتی دریانوردان اولیه در دریاهای باز(اقیانوسها ) کشتیرانی کردند ، دریافتند که می توانند مسیر خود را با دنبال کردن ستاره ها ترسیم کنند. فنیقیهای باستان از ستاره شمالی برای سفر به مصر و جزیره کرت استفاده می کردند. بر طبق گفته الهه آتنا به اودیسه گفته است که هنگام سفر کردن در جزیره کالیپسو" دب اکبر را سمت راست خود قرار بده". متاسفانه برای اودیسه و دیگر دریانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب های صاف قابل رویت هستند.
پیشرفت مهم بعدی در امر ناوبری کشف قطب نمای مغناطیسی و دستگاه زاویه یاب (sextant ) بود. عقربه قطب نما همیشه نقطه شمالی را نمایش می دهد، بنابراین همیشه دانستن جهت مسیری که در آن حرکت می کنیم را ممکن می سازد.
روند گسترش شهرها و مقوله شهر نشینی وپیامدهای ناشی از آن مدیریت و برنامه ریزی امورشهری ساماندهی وضعیت شهرها و نیز خدمات مورد نیاز شهروندان را بسیار پیچیده کرده است . ترافیک سنگین درون شهری عدم امداد رسانی به موقع در شرایط بحران بی نظمی در وسایل حمل و نقل عمومی و عدم برنامه ریزی صحیح در جهت کارکرد منظم آنها برای ارائه خدمات بهتر به شهر نشینان و مواردی از این قبیل از دغدغه های مهم مدیران و برنامه ریزان می باشد . در کشورهای رشد یافته و نیز در حال رشد با بهره گیری از تکنولوژیهای به روز و جدید توانسته اند بر بعضی از مشکلات فوق فائق آیند و بتوانند در جهت برنامه ریزی وحل مشکلات قدمهای مهمی بردارند. با ظهور فناوری ماهواره ای و مخصوصا سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای همچون GPS افق جدیدی در حل بسیاری از مشکلات پیش روی بشر در این زمینه گشوده شده است . در گذشته امکان تعیین موقعیت نقاط در یک سیستم متمرکز و با دقت بالا آرزوی بشر بود ولی این آرزو غیر ممکن می نمود .اما با ورود ماهواره های GPS به عرصه تعیین موقعیت جهانی دستیابی به بسیاری از مجهولات در رشته های مختلف علمی فراهم شد. امروزه می بینیم که این سیستم در بسیاری از شاخه های مختلف علوم بخصوص در زمینه ناوبری خودرویی و حمل و نقل گسترش یافته است .بحث استفاده از GPS در حمل و نقل شهری در بعضی از کشورهای پیشرفته امری است که در سالهای پیش شروع شده است و روند رو به گسترشی را ادامه می دهد . در این تحقیق نتایج بررسی های انجام شده در رابطه با صنعت ناوبری در کشورهای مختلف جهانی ارائه گردیده است . بررسی دستاوردهای این کشورها در زمینه بکارگیری GPS می تواند در حل مشکلات کشورمان تا ثیر بسزایی داشته باشد .
امروزه در اکثر کشور های پیشرفته از سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی GPS جهت افزایش بهره وری در حمل ونقل شهری استفاده می شود . در اروپا تاکسی های مجهز به این سیستم قادرند در کوتاه ترین زمان به مشتری سرویس دهند و حتی قبل از حرکت به سوی مقصد با بررسی کلیه مسیرهای ممکن و موانع و امکانات موجود در مسیر هزینه مسافر را محاسبه و به مشتری اعلام نمایند. ضمن اینکه تا کسی ها در مواقع اضطراری قادرند تا با گزارش لحظه به لحظه و اتوماتیک موقعیت خود پلیس و یا نیروهای امدادی را در رسیدن به موقعیت خود یاری نمایند. کامیونها یی که به صورت ترانزیتی عمل می کنند در هر کجای دنیا که باشند توسط صاحب کالا و یا بیمه کننده کالا مورد نظارت قرار می گیرند و هر گونه تخلفی اعم از خروج از مسیر سرعت غیر مجاز باز شدن غیر مجاز درب کانتینرها و.... از چشم مامورین نظارت دور نمی ماند. مکانیزه شدن سیستم حمل و نقل ریلی دیگر چیز تازه ای نیست مدتهاست که در کشورهایی همچون آلمان مرکز کنترل مرکزی ر اه آهن با مغز های الکترونیکی خود کار سوزن بانان خسته وخواب آلود را انجام می دهد. اکنون پلیس با کمک این سیستم علاوه بر اینکه قادر است در داخل خودروی خود موقعیت خود را بر روی نقشه های نجومی مشاهده نماید و بهترین مسیرها را برای انجام عملیات برگزیند قدرت مانور فوق العاده ای به سبب نظارت فرماندهی پیدا کرده است خودروهای امدادو آتش نشانی به مدد این سیستم در کمترین زمان ممکن به یاری نیازمندان می شتابند و خودروهای خدمات شهری بهترین سرویس را به مشتریان ارائه می نمایند.
همواره یکی از نیازهای بشر امر موقعیت یابی و تعیین دقیق مکان جغرافیایی خویش و احیانا زمان دقیق بوده است. این امر بویژه در ناوبری از جمله کشتیرانی و در دهه های اخیر هوابیمایی اهمیت قابل توجه داشته است. در ناوبری که بطور خلاصه علم راهبردی یک شخص یا یک وسیله از یک مکان به دیکر است از روشهای گوناگونی استفاده می شود که آخرین دستاورد تکنولوژی در این زمینه سیستم GPS است.
ناوبری از طریق رویت دقیق ستارگان و شناخت دقیق منطقه نسبتا کوچکی انجام می گرفت که نسل به نسل منتقل می شد. اختراع قطب نما کشف مهمی بود زیرا مسافران با آن جهت یابی می کردند اما به تنهایی نمی توانست موقعیت فرد را تعیین کند. ارتفاع سنج و زاویه یاب نیز دورنمای جدیدی را در زمینه سیر و سفر گشودند.در ناوبری به کمک ستارگان به تجربه و تمرین نیاز داشت دقت آن نیز حدود یک مایل بود و در هوای نامساعد هیچ نوع جهت یابی امکان پذیرنبود تمام این موانع با استفاده از امواج رادیویی بر طرف شد .
لوران اولین سیستم ناوبری بود که در تمام شرایط آب و هوایی می توانست کار کند. این سیستم توسط مؤسسه تکنولوژی ماساچوست امریکا ساخته شد و در طول جنگ جهانی دوم برای هدایت نیروهای متحدین استفاده گردید .
بعد از جنگ جهانی سیستم OMEGA برای پوشش دادن بخش بزرگتری از سطح کره زمین طراحی شد از فرکانس های پایین تری برای ایجاد شبکه فراگیر استفاده می کرد ولی دقتش نسبت به سیستم قبلی کم شده بود .این سیستم های ناوبری اصول کارشان بر اساس چهار ایستگاه زمینی بود که یک ایستگاه به عنوان ایستگاه اصلی و سه ایستگاه دیگر به عنوان ایستگاههای وابسته در نظر گرفته می شدند تعداد زیادی از این ایستگاهها بر سطح زمین نصب شده بودند هر کدام از این ایستگاهها فرکانس خاصی را ارسال می کردند .این فرکانس ها توسط گیرنده ها دریافت می شد و گیرنده با انجام محاسبات ناوبری می توانست موقعیت خود را تعیین نماید. به استثنای سیستم OMEGA که بخش زیادی از کره زمین را پوشش می داد سیستم های ناوبری دیگر به صورت محلی می کردند از طرفی سیستم OMEGA دقت پایینی داشت.بنابراین نیاز به یک سیستم تعیین موقعیت جهانی که تمام کره زمین را پوشش دهد و دارای دقت کافی نیز باشد احساس می شد .
بعد از پرتاب موشک SPUTNK-1 توسط شوروی سابق در سال 1957 این نظریه اثبات شد که موقعیت ماهواره را می توان با استفاده از شیفت دوپلر فرستنده ی رادیویی به دست آورد و بنابراین اگر موقعیت ماهواره مشخص باشد می توان موقعیت های زمینی را نیز با اندازه گیری شیفت دوپلر به دست آورد .
در طی این مطلب ایالات متحده یک ماهواره ناوبری که TRANSITA نام گرفت را در سپتامبر 1959 پرتاب کرد که به خاطر ظرفیت باربری پایین در مدار قرار نگرفت .
کوشش های بعدی برای مستقر کردن ماهواره های TRANSIT در سال های 1960 و 1961 موفقیت آمیز بود در اواسط سال 1962 نیروی دریایی ایالات متحده از این سیستم برای زیردریایی های حامل موشک بالستیک استفاده کرد.ارتش ایالات متحده اولین ماهواره موقعیت یابی و ناوبری را تحت SECORE-1 در سال 1964 به فضا پرتاب کرد 7ماهواره ی مربوط به این سیستم ناوبری در سال 1965 و 1966 در مدار مستقر گردید .
عیب سیستم TRANIT این بود که فقط شش ساعت در شبانه روز در هر موقعیت در کره زمین قابل دسترس بود. بنابراین تلاش برای افزایش تعداد ماهواره ها آغاز شد و تا انتهای سال 1990 بیش از 30 ماهواره پرتاب شد که 24 عدد آن در مسیرهایی دور کره زمین قرار گرفتند.
این ماهواره ها در شش صفحه مداری که در هر چهار ماهواره قرار دارد مستقر شدند این سیستم به NAVSTAR مشهور است.شروع به کار این سیستم در هشتم دسامبر 1993اعلام گردید(وقتی که 24 ماهواره GPS آماده بهره برداری شد ). تمام ماهواره ها در مدارهایی با ارتفاع 20180 کیلومتر بالای سطح زمین قرار گرفتند .
1-GPS چیست؟
سیستم مکان یابی جهانی (global positioning system ) یک سیستم هدایت (ناوبری ) ماهواره ای است و تنها سیستمی می باشد که امروزه قادر است، موقعیت دقیق شما را بر روی زمین در هر زمان ، در هر مکان و در هر هوایی مشخص کند. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات اتحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد و سرانجام در سال 1994 شبکه ای شامل 24 ماهواره تشکیل گردید که امروزه تعداد آنها به 28 عدد رسیده است.
خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آورندگان این سیستم ، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.
دقت بالای این سیستم و جهانی بودن آن دلیلی بر استفاده از این سیستم در علوم مختلف می باشد. این سیستم از سال 1983 با پرتاب نخستین ماهواره GPS آغاز به کار نمود. با روی کار آمدن سیستم GPS تمام سیستم های قبلی تعیین موقعیت ماهواره ای از قبیل دوربین های بالستیک، داپلر، SECOR,LONG-C,LLR,
SLR,N.N.S.S به تدریج از دور خارج شدند. GPS یک سیستم عملیاتی و همیشه در حال آماده باش است که در تمامی شرایط آب و هوایی دارای کارآیی می باشد، زیرا فرکانس امواجی که توسط ماهواره های GPS ارسال می شوند در حد گیگا هرتز است و شرایط آب و هوایی (مه و باران و نزولات جوی ) اثری روی این امواج ندارند. این سیستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است و در هر زمان و در هر مکان که لازم باشد می توان توسط آن تعیین موقعیت کرد.
روسها نیز سیستمی مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته از نظر کارآیی و توان عملیاتی در حال حاضر به پای سیستم GPS نمی رسد. البته گیرنده های مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ایران یافت می شوند در ضمن اتحادیه اروپا نیز در حال ساخت یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای با نام گالیله می باشد که طبق پیش بینی ها تا سال 2008 آماده بهره برداری و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعای اتحادیه اروپا محدودیت های موجود در سیستم GPS در گالیله وجود نخواهد داشت.
GPS یا ( سیستم تعیین موقعیت نسبت به زمین ) یک سیستم استقرار مبتنی بر .constellation حدود 24 ماهواره است که در ارتفاع حدود 11000 مایل در مدارهایی به دور زمین حرکت می کنند جی پی اس ابتدا توسط وزارت دفاع امریکا بوجود آمد چون بعنوان ابزار نظامی کاربردهای جدی داشت. سرمایه گذاری وزارت دفاع امریکا درامر جی پی اس وسیع بود.میلیونها دلار برای ایجاد این تکنولوژی در جهت کاربردهای نظامی در سرمایه گذاری هزینه شد. به هر حال طی چند سال اخیر نشان داده شد که جی پی اس ابزاری سودمند به عنوان کاربردهای نقشه برداری غیر نظامی نیز می تواند داشته باشد . ماهواره های جی پی اس در مدارهایی با ارتفاع بالا به طوریکه از مشکلات مربوط به سیستم های مستقر در روی زمین به دور باشند قرار داده می شوند با وجود آن می توان موقعیت آنها را در همه 24 ساعت و در هر جای جهان بطور دقیق تعیین نمود . موقعیت های اصلاح نشده که از سیگنالهای ماهواره جی پی اس بدست آمده دقت هایی در حد 50 تا 100 متر را شامل می گردد. زمانی که از روش هایی بنام اصلاح تفکیکی (1) استفاده شود کاربران می توانند به موقعیت هایی با دقت 5 متر یا حتی کمتر هم برسند .
چون دستگاههای جی پی اس در حال کوچکتر شدن و در عین حال ارزانتر شدن هستند کاربردهای بیشتری نیز برای جی پی اس در نظر گرفته می شود . در کابری حمل و نقل جی پی اس به رانندگان و خلبانان کمک می کند تا موقعیت خود را تشخیص داده و از تصادم جلوگیری کنند . کشاورزان می توانند از جی پی اس برای راهبری دستگاهها و کنترل توزیع دقیق کود پاشها و مواد شیمیایی دیگر بهره گیرند .
GPS recreationallt در امر تعیین موقعیت های دقیق و بعنوان ابزار ناوبری برای HIKERS ، شکارچیان و قایقرانان نیز مورد استفاده دارد .
بسیاری به این استدلال رسیده اند که جی پی اس بزگترین کاربردش را در زمینه سیستم های اطلاعات جغرافیایی (جی پی اس ) دارد . با در نظر گرفتن احتمال خطا ، جی پی اس می تواند هر نقطه ای را در زمین با آدرسی منحصر بفرد نشان دهد ( موقعیت دقیق آن را)
یک جی پی اس اساسا یک بانک اطلاعاتی تشریحی از زمین است ( یا یک قسمت ویژه از زمین ). جی پی اس به شما می گوید در موقعیت x, y ,z هستید در حالیکه GIS به شما اعلام می کند کهx,y,z یک درخت بلوط یا نقطه ای در stream با سطح 5.4 ph است . جی پی اس به ما " کجا" را اطلاع می دهد و GIS "چه" را .
GPS/GIS روشی را که ما مستقر می نماییم تغییر حالت داده و سازماندهی و آنالیز می نماید و از منابع ما نقشه برداری می نماید.
1- Differential correction
2-trilateration
چگونه جی پی اس یک موقعیت را تعیین می نماید در یک nutshell ، جی پی اس مبتنی بر دامنه ماهواره است که مسافت های بین گیرنده و موقعیت 3 ماهواره دیگر یا بیشتر (4 ماهواره یا بیشتر در صورت انتخاب ارتفاع بالاتر ) را محاسبه می کند و سپس از ریاضیات کاربردی قدیمی استفاده شود. با فرض معلوم بودن محل ماهواره ها ، محل گیرنده را می توان با تعیین فاصله هر ماهواره با گیرنده محاسبه نمود . جی پی اس این 3 عدد مرجع یا بیشتر را جهت مخاسبه فواصل بکار برده موقعیت های جدید را triangulate می نماید.
بعنوان مثال تصور کنید از شما خواسته شده از یک موقعیت ثابت بر اساس چند clue که من مایلم به شما بدهم موقعیت من را بیابید . ابتدا من به شما اطلاع می دهم که 10 مایل از منزل شما فاصله دارم شما خواهید فهمید که من در جایی روی سطح کره ای قرار دارم که شعاع آن 10 مایل و مرکز آن منزل شما است. با این اطلاعات ناقص شما به سختی می توانید موقعیت من را تشخیص دهید چون بی نهایت نقطه روی کره مزبور قرار دارد . سپس به شما خواهم گفت که درست در 12 مایل سوپر مارکتabc قرار دارم . در این حالت شما می توانید کره دومی را تعریف نمایید که مرکز آن سوپر مارکت مذکور بوده و 12 مایل شعاع دارد . شما پی می بریدکه موقعیت من در جایی در محل تقاطع دو کره است اما باز نقاط بسیاری در این تقاطع وجود دارد . افزودن کرات دیگری سبب کاهش نقاط می شود و احتمال تعیین موقعیت من را زیاد می کند . در حقیقت یک فاصله و مرکز سوم ( مثلا من در 8 مایلی ساعت بزرگ شهر قرار دارم ) موقعیت های احتمالی را به تنها 2 نقطه کاهش می دهد . با اضافه کردن یک کره یا بیشتر ، شما می توانید موقعیت دقیق من را pin point کنید . در حقیقت کره چهارم ممکن است لازم نباشد . یکی از اطلاعات فوق ممکن است مفید نبوده و لذا حذف شود .
*** متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است ***
