السلام عليكم و رحمة الله تعالى و بركاته، و مرحبا بكم في موضوع جديد على مدونتكم مدونة Monster Tech المدونة التي تهتم بكل ما هو جديد في عالم التقنية. مع تطور الأنترنت و التكنولوجيا أصبحنا نسمع الكثيرا من المصطلحات التقنية أو أسماء أنظمة جديد قد نكون نعرف عملها و لكن نجهل كيف تعمل و كيف تم تطويرها، فعلى سبيل المثال نظام تحديد المواقع GPS النظام الخاص بتحديد المواقع بدقة تامة. ففي هذا الموضوع عزيزي القارئ سنساعدك على فهم ما هو GPS و كيف يعمل و دوره المهم في حياتنا اليومية فقبل كل شيء ندعوك عزيزي القارئ إلى الإشتراك في قناتنا على اليوتيوب و الإعجاب بصفحتنا على الفايسبوك و متابعة حسابنا على تويتر ليصلك كل ما هو جديد في مدونتنا.

 

1- ما هو نظام تحديد المواقع العالمي GPS :

نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو نظام ملاحة قائم على الأقمار الصناعية يتكون من 24 قمراً صناعياً على الأقل. يعمل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في أي ظروف جوية ، وفي أي مكان في العالم ، على مدار 24 ساعة في اليوم ، بدون رسوم اشتراك أو رسوم إعداد. قامت وزارة الدفاع الأمريكية (USDOD) في الأصل بوضع الأقمار الصناعية في المدار للاستخدام العسكري ، ولكن تم إتاحتها للاستخدام المدني في الثمانينيات.

2- كيف يعمل نظام تحديد المواقع العالمي GPS :

 

تدور أقمار GPS الصناعية حول الأرض مرتين يوميًا في مدار محدد. يرسل كل قمر صناعي إشارة فريدة و معلمات مدارية تسمح لأجهزة GPS بفك تشفير و حساب الموقع الدقيق للقمر الصناعي. تستخدم مستقبلات GPS هذه المعلومات و ثلاثية الأبعاد لحساب الموقع الدقيق للمستخدم. بشكل أساسي، يقيس مستقبل GPS المسافة إلى كل قمر صناعي بمقدار الوقت المستغرق لاستقبال إشارة مرسلة. من خلال قياسات المسافة من عدد قليل من الأقمار الصناعية، يمكن لجهاز الاستقبال تحديد موقع المستخدم و عرضه إلكترونيًا لقياس مسار الجري ، أو تعيين ملعب للجولف، أو إيجاد طريق للعودة إلى المنزل أو المغامرة في أي مكان. 

لحساب موقعك ثنائي الأبعاد (خطوط الطول والعرض) وتتبع الحركة ، يجب أن يكون مستقبل GPS مقفلًا على إشارة 3 أقمار صناعية على الأقل. مع وجود 4 أقمار صناعية أو أكثر في العرض ، يمكن لجهاز الاستقبال تحديد موقعك ثلاثي الأبعاد (خطوط الطول والعرض والارتفاع). بشكل عام ، سيتتبع مستقبل GPS ثمانية أقمار صناعية أو أكثر ، لكن هذا يعتمد على الوقت من اليوم ومكان وجودك على الأرض. يمكن لبعض الأجهزة القيام بكل ذلك من معصمك.

بمجرد تحديد موقعك ، يمكن لوحدة GPS حساب معلومات أخرى ، مثل:

- سرعة.
- الإتجاه.
- المسار.
- مسافة الرحلة.
- المسافة إلى الوجهة.
- وقت الشروق والغروب.
- و اكثر.1.

 

3- ما مدى دقة GPS؟

 

عادةً ما يكون الهاتف الذكي النموذجي دقيقًا في حدود خمسة أمتار أو 16 قدمًا ، ومع ذلك يمكن لعدد من المتغيرات تقليل ذلك.

في الماضي ، خفضت الحكومة الأمريكية الفعالية العالمية لنظام تحديد المواقع العالمي للأغراض المدنية. على الرغم من أنه من الآمن القول إن هذا لم يكن هو الحال منذ مايو 2000 عندما أنهى الرئيس بيل كلينتون هذه الممارسة.

يمكن الآن أن تُعزى الأسباب الأكثر شيوعًا لعدم الدقة إلى المباني والهياكل الكبيرة الأخرى من صنع الإنسان والأشجار والأشياء الكبيرة التي يمكن أن تحجب خط الرؤية بين جهازك والأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي - كما يمكن أن تكون في الداخل أو تحت الأرض. يمكن أن ترتد إشارات الأقمار الصناعية أيضًا من أشياء مثل المباني.

قد يكون التداخل اللاسلكي أو التشويش أقل شيوعًا ، أو نشاط التوهج الشمسي الرئيسي أو مناورات الأقمار الصناعية المؤقتة التي تخلق فجوات في التغطية. يمكن أيضًا أن تؤدي الخرائط غير الصحيحة على الجهاز ، مع وجود طرق مفقودة وعناوين مسماة بشكل غير صحيح وأخطاء أخرى ، إلى إحداث فوضى.2.

 

4- أنظمة GPS أخرى :

 

هناك أنظمة أخرى مشابهة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في العالم ، وكلها مصنفة على أنها نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS). GLONASS هو نظام كوكبة الأقمار الصناعية التي بنتها روسيا. تعمل وكالة الفضاء الأوروبية على إنشاء نظام جاليليو ، بينما تقوم الصين بإنشاء بيدو.

 

5- نظام الأقمار الصناعية GPS

 

الأقمار الصناعية الـ 31 التي تشكل حاليًا قطاع الفضاء GPS تدور حول الأرض على بعد حوالي 12000 ميل فوقنا. هذه الأقمار الصناعية تتحرك باستمرار ، مما يجعل مدارين كاملين في أقل من 24 ساعة. يسافرون بسرعة تقارب 7000 ميل في الساعة. تعمل معززات الصواريخ الصغيرة على إبقاء كل قمر صناعي يطير على المسار الصحيح. 

فيما يلي بعض الحقائق الأخرى المثيرة للاهتمام حول أقمار GPS الصناعية:

- الاسم الرسمي USDOD لنظام GPS هو NAVSTAR
- تم إطلاق أول قمر صناعي GPS في عام 1978.
- تم إنشاء كوكبة كاملة من 24 قمرا صناعيا في عام 1994. 
- تم بناء كل قمر صناعي ليدوم حوالي 10 سنوات. يتم باستمرار بناء البدائل وإطلاقها في المدار. 
- يزن قمر GPS الصناعي حوالي 2000 رطل ويبلغ عرضه حوالي 17 قدمًا مع تمديد الألواح الشمسية. 
- تعمل الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بالطاقة الشمسية ، ولكن لديها بطاريات احتياطية على متنها ، في حالة حدوث كسوف للشمس. 
- قوة جهاز الإرسال 50 واط فقط أو أقل.

6- ما هي الإشارة؟

 

تنقل الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ما لا يقل عن 2 من إشارات الراديو منخفضة الطاقة. تنتقل الإشارات عن طريق خط البصر ، مما يعني أنها ستمر عبر السحب والزجاج والبلاستيك ولكنها لن تمر عبر معظم الأجسام الصلبة ، مثل المباني والجبال. ومع ذلك ، فإن أجهزة الاستقبال الحديثة أكثر حساسية ويمكنها عادةً تتبع المنازل.

تحتوي إشارة GPS على 3 أنواع مختلفة من المعلومات:

 

- كود Pseudorandom هو معرف. رمز يحدد القمر الصناعي الذي ينقل المعلومات. يمكنك معرفة الأقمار الصناعية التي تتلقى إشارات منها على صفحة القمر الصناعي بجهازك. 

- هناك حاجة إلى بيانات التقويم الفلكي لتحديد موقع القمر الصناعي وإعطاء معلومات مهمة حول صحة القمر الصناعي والتاريخ والوقت الحاليين. 

- تخبر بيانات Almanac جهاز استقبال GPS حيث يجب أن يكون كل قمر صناعي GPS في أي وقت على مدار اليوم ويظهر المعلومات المدارية لهذا القمر الصناعي وكل قمر صناعي آخر في النظام.
 

7- مصادر أخطاء إشارة GPS :

 

تشمل العوامل التي يمكن أن تؤثر على إشارة GPS ودقتها ما يلي:

- تأخيرات الأيونوسفير والتروبوسفير: تتباطأ إشارات الأقمار الصناعية أثناء مرورها عبر الغلاف الجوي. يستخدم نظام GPS نموذجًا مدمجًا لتصحيح هذا النوع من الأخطاء جزئيًا.
- تعدد مسارات الإشارة: قد تنعكس إشارة GPS عن أشياء مثل المباني الشاهقة أو الأسطح الصخرية الكبيرة قبل أن تصل إلى جهاز الاستقبال ، مما يزيد من وقت انتقال الإشارة ويسبب أخطاء.
- أخطاء ساعة جهاز الاستقبال: قد تحتوي الساعة المدمجة بجهاز الاستقبال على أخطاء توقيت بسيطة لأنها أقل دقة من الساعات الذرية على أقمار GPS الصناعية.
- الأخطاء المدارية: قد لا يكون موقع القمر الصناعي المبلغ عنه دقيقًا.
- عدد الأقمار الصناعية المرئية: كلما زاد عدد الأقمار الصناعية التي يمكن لجهاز استقبال GPS "رؤيتها" ، كانت الدقة أفضل. عندما يتم حظر إشارة ، قد تحصل على أخطاء في الموضع أو ربما لا توجد قراءة موضع على الإطلاق. لن تعمل وحدات GPS عادةً تحت الماء أو تحت الأرض ، ولكن أجهزة الاستقبال الجديدة عالية الحساسية قادرة على تتبع بعض الإشارات عندما تكون داخل المباني أو تحت غطاء الأشجار.
- هندسة / تظليل القمر الصناعي: تكون إشارات الأقمار الصناعية أكثر فعالية عندما تقع الأقمار الصناعية في زوايا واسعة بالنسبة لبعضها البعض ، وليس في خط أو مجموعة ضيقة.
- التوافر الانتقائي: طبقت وزارة الدفاع الأمريكية ذات مرة التوافر الانتقائي (SA) على الأقمار الصناعية ، مما جعل الإشارات أقل دقة من أجل منع "الأعداء" من استخدام إشارات GPS عالية الدقة. أوقفت الحكومة SA في مايو 2000 ، مما أدى إلى تحسين دقة أجهزة استقبال GPS المدنية.1. 
 

مواضيع قد تهمك :

 

- إليك أفضل عشرة مواقع مختصة في تعليم برنامج الفوتوشوب للمبتدئين.

- تعرف على أنواع معالجات Intel و أي نوع يناسب إحتياجاتك.

- تعرف على الفرق بين القرص الصلب HDD و القرص الصلب SSD، و أيهما الأفضل.

- تعرف على تطبيق MyFitness Pal أفضل تطبيق لمن يريد القيام بحمية أو زيادة الوزن للرياضيين.

 

و في الأخير عزيزي القارئ نتمنى أن ينال هذا الموضوع إعجابك، و لا تنسى ترك لنا تعليقات من أجل تحفيزنا و الإشتراك بقناتنا على اليوتيوب و الإعجاب بصفحتنا على الفايسبوك ليصلك كل ما هو جديد في مدونتنا. و السلام عليكم و رحمة الله تعالى و بركاته.

 

المراجع :

 

1- موقع Garmin.

2- موقع microlise.