مهندسی جنگل

GPS چیست؟

منظور از GPS سیستم موقعیت یاب جهانی است. آن یک ماهواره یا سیستم رادیویی موقعیت یابی است که توسط وزارت دفاع امریکا ابداع شده است. تحقیقات مربوط به این سیستم در دهه 60 آغاز شد و اولین ماهواره در سال 1978 راه اندازی گردید. در ابتدا سیستم GPS  تنها برای مصارف نظامی مثل کمک به سربازان، تجهیزات نظامی، هواپیماها و کشتی ها در یافتن موقعیت شان کاربرد داشت، اما در دهه 80 دولت ایالات متحده امریکا استفاده از آن را برای عموم در سراسر جهان آزاد کرد. امروزه کاربرد GPS دنیای تجارت و علم را نیز دربرگرفته است. از لحاظ تجاری GPS دستگاهی رد یاب و مسیریابی است که در هواپیماها، کشتی ها، خودروها و فعالیت هایی مثل گردش و پیاده روی، ماهیگیری و قایقرانی  کاربرد دارد. امروزه GPS نقش مهمی در علوم زمینی به عهده دارد. هواشناسان از آن برای پیش بینی تغییرات آب وهوایی در سطح کره زمین استفاده میکنند و زمین شناسان از آن برای مطالعات زلزله شناسی و اندازه گیری حرکت های تکتونیک(زمین ساختی) بهره می برند.

شبکه GPS متشکل از  ماهواره ها، ایستگاه های پایش زمینی و گیرنده های GPS است.

ماهواره GPS

درحال حاضر 24 ماهواره در مدار زمین در 6 مسیر مشخص در حرکتند. هر ماهواره دو مدار را در طی روز در ظرف 12 ساعت با سرعت حدود 7000 مایل برساعت طی میکند. این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند. همچنین باتری هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند به همراه دارند. راکتهای کوچکی

نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره هاNAVSTAR  نیز گفته می شود.

عمر هر ماهواره حدود 10 سال است که پس از آن جایگزین می گردد.  هر ماهواره حدود 2000 پاوند وزن دارد و طول باتری های خورشیدی آن 5.5 متر است.ا نرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است.

ماهواره ها در بالاترین نقطه مسیر خود در ارتفاع 12 هزار مایلی زمین قرار دارند. در این ارتفاع سیگنال های ماهواره ای درصد وسیعی از سطح زمین را پوشش می دهند. دستگاه GPS سیگنال های چندماهواره را دریافت کرده و با محاسبه سیگنال های مختلف براساس روش مثلث بندی موقعیت گیرنده را تعیین می کند.

میزان دقت با هر سیگنال ماهواره دیگر افزایش می یابد. به این ترتیب مدار حرکت ماهواره ها به گونه ای انتخاب شده است که حداکثر نقاط زمین را پوشش دهد و به این ترتیب حداقل 4 ماهواره قابل دریافت است.

 ایستگاه پایش زمین

چهار ایستگاه اتوماتیک در امریکا و یک ایستگاه اصلی دارای خدمه در کلورادو وجود دارد. چهار ایستگاه اتوماتیک اطلاعات مکانی را از ماهواره ها به ایستگاه اصلی مخابره می کنند. ایستگاه اصلی با استفاده از این اطلاعات موقعیت صحیح ماهواره را محاسبه کرده و اطلاعات اصلاح شده را به ماهواره ارسال میکند. این همزمان با داده هایی است که هر ماهواره به گیرنده GPS شما مخابره میکند و به این ترتیب گیرنده شما همواره با اطلاعات صحیح و دقیق کار میکند

گیرنده GPS

ماهواره های GPS سیگنال های رادیویی با توان کم را مخابره می کنند که فقط توسط دستگاه های GPS که دارای «خط دید» مستقیم با ماهواره هستند قابل دریافت است. این سیگنال ها از شیشه، پلاستیک و ابر عبور میکنند اما ساختارهای سخت مثل ساختمان ها و سنگ عبور نمیکنند.

هنگامی که سیگنال ارسالی از طرف ماهواره که حاوی آخرین کد در زمان ارسال است به دستگاه GPS می رسد، دستگاه بر اساس دنباله کدهای خود می تواند متوجه تاخیر زمانی کد دریافتی شده و به این ترتیب زمان سپری شده را محاسبه می کند. حاصل ضرب این زمان در سرعت انتشار امواج، فاصله GPSاز ماهواره است، پس از بدست آمدن فاصله از چند ماهواره موقعیت در روی زمین توسط GPS تشخیص داده میشود.