هل تحدد أجهزة gps الأماكن على سطح الأرض بدقة عالية

كتابة: علا علي آخر تحديث: 03 أغسطس 2022 , 19:25

تحدد أجهزة gps الأماكن على سطح الأرض بدقة عالية

نعم بالفعل تستطيع أجهزة gps تحديد الأماكن على سطح الأرض بدقة عالية، وفق خطوط الطول ودوائر العرض .

ودقة معظم أجهزة GPS هي 2 متر CEP ( احتمال الخطأ الدائري )، مما يعني أن الجهاز دقيق في حدود مترين، لكن هناك أجهزة تبلغ دقتها 10 متر.

وبالطبع لا يوجد أداة قياس دقيقة بنسبة 100٪ حتى الآن، مع ذلك ينتج عن إجراء قياسات متعددة على مدى عدة دقائق معدل دقة يقترب من 100٪ يتم تحقيق ذلك عن طريق تقريب عدد الأرقام العشرية مثل 99.99998 بالمائة. [1]

من يستخدم أجهزة gps يستطيع أن يحدد التالي

  • أحداثيات أو موقع كائن ما على سطح الأرض بالنسبة لخطوط الطول ودوائر العرض.
  • والمسافة بين المواقع على سطح الأرض
  • وتحديد وقت الوصول لموقع ما.

فوائد نظام تحديد المواقع العالمي gps

نحن اليوم نستخدم نظام تحديد المواقع العالمي في كثير من الأمور في حياتنا اليومية، منها:

  • تحديد الاتجاهات تحديدًا دقيقًا
  • تحديد القبلة
  • إرشاد السفن والطائرات
  • متابعة حركة المركبات على الطرق.
  • توجيه العمليات العسكرية
  • ارشاد سائقي المركبات داخل المدن
  • ارشاد الرحالين إلى الأماكن التي يريدون الوصول إليها

مكونات نظام تحديد المواقع العالمي gps

  • قسم المستخدم
  • قسم التحكم
  • الأقمار الصناعية

قسم الأقمار الصناعية

يتكون من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض، والأقمار الصناعية التي تعمل في نظام تحديد المواقع العالمي مملوكة للولايات المتحدة الأمريكية، طورتها في البداية كجزء من منظومتها العسكرية، لكن سرعان ما فتحتها للاستخدام العام.

قسم التحكم

هو المسئول عن مراقبة الأقمار الصناعية ومتابعتها بشكل مستمر من أجل أن يكون حساب الإحداثيات دقيقًا للغاية.

قسم المستخدم

هو الجزء المختص باستقبال إشارات gps، وقد يكون هذا الجزء في الطائرات أو السفن أو السيارات أو الهواتف أو غير ذلك، وتتفاوت دقة هذا القسم من جهاز لآخر.

ويعمل هذا الجزء عن طريق قيام الأقمار الصناعية بإرسال إشارات تلقطها محطات المتابعة الأرضية، لتحديد موقع القمر، ومقدار بعده عن المحطة، ثم تعيد هذه المعلومات للقمر الصناعي الذي يبثها  مرة أخرى، لتستقبلها أجهزة استقبال مخصصة، يظهر على شاشاتها الموقع الإحداثي لها ، والارتفاع عن سطح البحر وسرعة البحر وسرعة الحركة للمستخدم بالإضافة إلى وجود سهم يشير إلى جهة المكان المراد الوصول إليه.

كيف يعمل نظام تحديد المواقع العالمي gps

استندت الفكرة الأصلية لنظام تحديد المواقع الجغرافية gps إلى نظام الملاحة LORAN و Decca، وقد تم استخدام كلاهما خلال الحرب العالمية الثانية للمساعدة في الملاحة بالسفن والطائرة في المدى البعيد.

المبدأ الأساسي المستخدم في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو تأثير دوبلر.

تدور أقمار GPS الصناعية حول الأرض مرتين يوميًا في مدار محدد، ويقوم كل قمر بإرسال إشارة فريدة ومعلمات مدارية تسمح لأجهزة GPS بفك تشفير وحساب الموقع الدقيق للقمر الصناعي.

وحاليًا يوجد 31 قمر صناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مملوكة للولايات المتحدة، ويدور كل قمر صناعي GPS حول الأرض دورة كاملة كل 12 ساعة.

وتمتلك روسيا نظام معروف باسم غلوناس كبديل لنظام التموضع الأمريكي وهو مكون من 24 قمرا صناعي، تدور في مدار أسرع على ارتفاع 11900 ميل فوق الأرض وتتم دورة كاملة كل 11 ساعة.

على الأرض تستخدم أجهزة استقبال GPS هذه المعلومات ومبدأ يعرف باسم التثليث المساحي لحساب الموقع الدقيق للمستخدم.

وأجهزة الاستقبال هي تلك الموجودة في الأجهزة التي نستخدمها مثل ساعة اليد أو gps السيارة.

وبشكل أساسي، يقيس مستقبل GPS المسافة إلى كل قمر صناعي بمقدار الوقت المستغرق لاستقبال إشارة مرسلة منه، من خلال قياسات المسافة من عدد قليل من الأقمار الصناعية، يمكن لجهاز الاستقبال تحديد موقع المستخدم وعرضه إلكترونيًا لقياس مسار الجري، أو تعيين ملعب للجولف أو إيجاد طريق للعودة إلى المنزل أو المغامرة في أي مكان.

ولحساب موقعك ثنائي الأبعاد (خطوط الطول والعرض) وتتبع الحركة، يجب أن يكون مستقبل GPS مقفلًا على إشارة 3 أقمار صناعية على الأقل.

ومع وجود 4 أقمار صناعية أو أكثر في العرض ، يمكن لجهاز الاستقبال تحديد موقعك ثلاثي الأبعاد (خطوط الطول والعرض والارتفاع). وبشكل عام يتتبع مستقبل GPS  تمانية أقمار صناعية أو أكثر، لكن هذا يعتمد على الوقت من اليوم ومكان وجودك على الأرض.

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

  • السرعة
  • المسار
  • مسافة الرحلة
  • المسافة إلى الوجهة
  • وقت الشروق والغروب
  • وغير ذلك

العوامل التي تؤثر على دقة أجهزة gps

  • تأخيرات الأيونوسفير والتروبوسفير: حيث تتباطأ إشارات الأقمار الصناعية أثناء مرورها عبر الغلاف الجوي، ويستخدم 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 المرسل للإشارة دقيقًا.
  • عدد الأقمار الصناعية المرئية: كلما زاد عدد الأقمار الصناعية التي يمكن لجهاز استقبال GPS “رؤيتها”، كانت الدقة أفضل. [2]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى