امروزه تقریبا کمتر کسی می باشد که نامی از جی پی اس (GPS) نشنیده باشد اما اینکه هر شخصی تا چه اندازه راجع به این تکنولوژی اطلاعات داشته باشد و تا چه میزان با کاربرد آن در جنبه های مختلف زندگی آشنا باشد اهمیت دارد . در این مطلب به طور کامل می خواهیم به دانستنی های جی پی اس بپردازیم ابتدا به اینکه ماهیت این سیستم یعنی جی پی اس (gps) چیست و چگونه این تکنولوژی ساخته و پرداخته شد می پردازیم و  سپس به دسته بندی انواع جی پی اس از نظر نوع کارایی می پردازیم و در نهایت به کاربردهای جی پی اس در موارد مختلف می پردازیم.

جی پی اس چیست ؟

GPS   (Global Positioning System ) یا سیستم موقعیت یاب جهانی ، سیستمی تشکیل شده از 24 ماهواره می باشد که این ماهواره ها در 6 مدار مجزا که هرکدام از مدارها شامل 4 ماهواره است، قرار گرفته اند. شاید برای شما هم جالب باشد بدانید که اولین ماهواره در سال 1978 در مدار قرار گرفت و این ماهواره را ایالات متحده صرفا برای امور نظامی خود مورد استفاده قرار می داد و شروع استفاده ی غیر نظامی از جی پی اس به سه سال  بعد یعنی سال 1980 بر می گردد. در سال 1994 تمامی 24 ماهواره در مدار زمین قرار گرفت. به مجموعه ی این ماهواره ها ، NAVSTAR  می گویند.

اساس کار جی پی اس :

هر کدام از ماهواره ها در مدارهای خود، در هر روز ۲ بار به ‌دور زمین می‌‌گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می‌کنند. گیرنده‌های جی‌پی‌اس این اطلاعات را دریافت کرده و با محاسبات دقیقی که انجام می دهند، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین بدست می آورند. گیرنده های جی پی اس برای بدست آوردن موقعیت خود، یک سری محاسبات سه بعدی و با محاسبه ی فاصله خود از چهار ماهواره ای که نزدیک به این گیرنده هستند، موقعیت خود را تشخیص می دهد. محاسبات به طور خلاصه به این صورت می باشد که اگر هر ماهواره را در مرکز یک کره تصور کنیم گیرنده جی پی اس  روی شعاع این کره قرار دارد و به اندازه شعاع از مرکز کره (یعنی ماهواره) فاصله دارد، پس دستگاه گیرنده GPS روی سطح هر کدام از این کره ها قرار می گیرد. بنابراین محل GPS  محل تلاقی چهار کره فرضی است که دقیقا یک نقطه را مشخص می کنند. همانطور که از محاسبات هندسی می دانیم محل تلاقی دو کره یک دایره، محل تلاقی کره سوم با دو کره قبلی دو نقطه و محل تلاقی کره چهارم با سه تای قبلی یک نقطه را مشخص خواهد کرد.

وقتی  از طرف ماهواره یک سیگنال ارسالی که حاوی آخرین کد در زمان ارسال است به جی پی اس می رسد، گیرنده بر اساس دنباله کدهای خود می تواند تاخیر زمانی کدهای دریافت شده را متوجه شود و با این پروسه مدت زمانی که 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 و بدین صورت نقطه ی مورد نظر که در واقع محلی هست که شما بر روی آن قرار دارید روی دستگاه نشان داده می شود.

هر گیرنده برای محاسبه ی دو بعدی دریافت اطلاعات همزمان از حداقل ۳ ماهواره و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند دریافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره است. با انجام پیوسته ی دریافت  اطلاعات از ماهواره‌ها ،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، می‌نماید.

گیرنده های جی پی اس از نظر نوع کاربری:

• گیرنده جی پی اس دستی :
  ای گیرنده ها دستگاه های کوچکی هستند تقریبا به اندازه ی یک گوشی تلفن همراه که حدودا با دقت 3 تا 5 متر مکان دقیق کاربر را مشخص می کنند. برخی از امکانات این دستگاه ها عبارتند از : 12 کانال دریافت اطلاعات از ماهواره، ثبت حداکثر 50 مسیر در 125 شاخه، قابلیت ثبت حداکثر 1000نقطه و …..

• گیرنده جی پی اس هوایی :
  این گيرنده ها مشابه دستگاه های دستی هستند، فقط تفاوت آنها در صفحات نمايش و امکانات نصب و همچنين دیتای آنها برای استفاده روی هواپيما و يا بالگرد بهينه شده است.

• گیرنده جی پی اس دريائی :
  این جی پی اس ها نیز مشابه دستگاه های دستی هستند، با اين تفاوت که این دستگاه ها برای قرارگرفتن روی شناور ها و کشتی ها بهينه شده است.

• گیرنده جی پی اس دقيق:
  در گيرنده های جی پی اس دقيق از روش های مختلفی استفاده می شود تا با اصلاح خطا، دقت دستگاه ها با 5 ميليمتر بالا رود و این یکی از نکات قابل توجه می باشد. کاربرد اين دستگاه ها برای برداشت های دقيق و نقشه برداری می باشد. اين دستگاه ها عموما به صورت ست های 2 يا 3 عددی ارائه شده و به کار می روند.

• گیرنده جی پی اس رديابی :
  این جی پی اس ها مخصوص رديابی بوده و به صورت بورد جداگانه و آنتن جداگانه می باشد، و يا ماوس (بورد و آنتن با هم)، بدون صفحه نمايش و صفحه کليد ارائه می شوند.  از اين دستگاه ها در سيستم های ردیابی به وفور استفاده میشود .

کاربردهای تخصصی جی پی اس :

با توجه به اینکه نوع ساختار و عملکرد جی پی اس و انواع آن را شناختیم ، اکنون به برسی کاربردهایی که این دستگاه در زمینه های مختلف دارد را می پردازیم.

• نقشه برداری :
  برای نقشه برداری امروزه در خیلی از نقاطی که به ظاهر ابعاد را نمیتوانیم دقیق به دست بیاوریم، به نقشه برداری با این دستگاه می پردازیم.

• پروژه های عمرانی :
  در پروژه های عمرانی بسیار بزرگ که نیاز به اطلاعات دقیق می باشد و ابزار و تجهیزات متره و برآورد این کار را نمیتواند به درستی انجام دهد ، به استفاده از جی پی اس روی  می آورند.

• کوهنوردی :
  برای پیدا کردن دقیق لوکیشن خود و نقاطی که برای صعود کوهنوردان می خواهند به آنجا صعود کنند این دستگاه بسیار کاربرد دارد و اهمیت این موضوع در شرایط سخت آب و هوایی دو چندان می شود. 

از دیگر کاربردهای تخصصی دستگاه جی پی اس می توان به موارد زیر اشاره کرد :

کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی، قایقرانی، ردیاب ، کنترل ترافیک و ….

در نهایت اینکه با توجه به مواردی که در طول این مطلب درباره دانستنی های جی پی اس گفته شد شما هممتوجه شده اید که امروزه اهمیت استفاده از این دستگاه ها بر کسی پوشیده نیست و همه بر لازم بودن آن در بسیاری از کارهایی که چه به طور مستقیم و چه به طور غیر مستقیم به ما مربوط می شود واقف هستیم. با شناخت این دستگاه و شناخت دانستنی های جی پی اس حداقل اطلاعات لازم از این دستگاه ها میتوان بهترین تصمیم را در انتخاب این موارد گرفت.