بحث عن نظام تحديد المواقع العالمي

GPS أو نظام تحديد المواقع العالمي هو نظام عالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية يوفر الموقع والسرعة وتزامن الوقت. فيما يلي ببحث كامل عن نظام تحديد المواقع العالمي وكل ماتحتاج لمعرفته عن هذا النظام.

طريقة عمل نظام تحديد المواقع العالمي

باختصار ، إليك كيف تعمل:

• يوجد 21 قمرا صناعيا لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وثلاثة أقمار صناعية احتياطية في مدار على ارتفاع 17059كم فوق الأرض. الأقمار الصناعية متباعدة بحيث تكون أربعة أقمار صناعية فوق الأفق من أي نقطة على الأرض.
• يحتوي كل قمر صناعي على جهاز كمبيوتر وساعة ذرية وراديو. من خلال فهم مدارها والساعة ، تبث باستمرار موقعها المتغير وزمنها. (مرة واحدة في اليوم ، يتحقق كل قمر صناعي من إحساسه بالوقت والموقع من خلال محطة أرضية ويقوم بأي تصحيح طفيف.
• على الأرض ، يحتوي أي مستقبل GPS على كمبيوتر يقوم باستقبال موقعه عن طريق الحصول على اتجاهات من ثلاثة أقمار صناعية. والنتيجة هي موقع جغرافي – خط الطول وخط العرض – بالنسبة لمعظم أجهزة الاستقبال ، في نطاق 100 متر.
• إذا كان من الممكن استقبال قمر صناعي رابع ، فيمكن لجهاز الاستقبال / الكمبيوتر معرفة الارتفاع بالإضافة إلى الموقع الجغرافي.
• إذا كنت تتحرك ، فقد يحسب جهاز الاستقبال أيضاً سرعتك واتجاه سفرك ويمنحك أوقات وصول تقديرية إلى وجهات محددة.

أنواع أنظمة تحديد المواقع العالمي

ستنبهر بمجرد أن تبدأ في استكشاف العديد من أنواع أنظمة GPS والميزات المذهلة المتوفرة في السوق اليوم ومنها :

• أنظمة الملاحة في الشوارع (التنقل عبر الأقمار الصناعية) : لن تضيع أبداً القيادة باستخدام هذا النوع من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، لأنه يعطي اتجاهات خطوة بخطوة ، بما في ذلك المسافة المقطوعة والسرعة والوقت المقدر للوصول. 
• ساعات تحديد الموقع العالمي : هي في الواقع أجهزة كمبيوتر صغيرة مربوطة بمعصمك مع العديد من الميزات الخاصة باحتياجاتك. بالطبع ، الجانب السلبي هو الشاشة الصغيرة والحاجة إلى تغيير الأوضاع بشكل متكرر لإنجاز مهمة ما.
• الهواتف المزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) : تقدم العديد من هواتف اليوم ميزة GPS هذه ميزة مريحة ، لأن معظم الناس هذه الأيام يحملون هاتفاً بغض النظر عن المكان الذي يذهبون إليه و تأتي جميع الهواتف أيضاً مزودة بإمكانية التتبع التي تفرضها الحكومة والتي تساعد في تحديد موقعك في حالة الطوارئ.
• ساعة للأطفال : ساعة الطفل هذه عبارة عن مزيج من نظام تحديد المواقع وراديو لاسلكي يساعدك على تحديد مكان وجود طفلك عبر خدمة قائمة على الويب أو الهاتف. 

عوامل تعيق دقة نظام تحديد المواقع العالمي

في الوقت الحالي ، تعتبر أجهزة استقبال GPS دقيقة للغاية وتعتمد دقتها بشكل أساسي على العديد من المتغيرات التي تشمل الأيونوسفير والأقمار الصناعية المتاحة والبيئة الحضرية وما إلى ذلك. هناك بعض العوامل التي تعيق دقة GPS مثل ما يلي.

• العوائق المادية : يمكن انحراف قياسات وقت الوصول من خلال الكتل الكبيرة مثل المباني والجبال والأشجار وما إلى ذلك.
• تأثيرات الغلاف الجوي : تتأثر أجهزة GPS بشكل أساسي بالعواصف الشمسية وغطاء العواصف الشديدة وتأخيرات الغلاف الأيوني وما إلى ذلك.
• حسابات خاطئة : قد تكون بمجرد عدم تخطيط أجهزة تحديد المواقع العالمي للظروف.
• التدخل الاصطناعي: يشمل التداخل الاصطناعي بشكل أساسي أجهزة التشويش على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). 

لحسن الحظ ، تم التعرف على المشكلات التي تواجهها تقنية GPS وتقترب من الحل. 

اقرأ ايضاً : كيف تعمل شبكات الجيل الخامس

مكونات جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي

في نظام GPS ، يوجد اتصال أحادي الاتجاه من القمر الصناعي إلى المستهلكين. لذلك ، لا يحتاج كل مستخدم إلى جهاز الإرسال ، ولكن ببساطة جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي . يتم استخدامه في الغالب لاكتشاف الموقع الدقيق جداً و ينفذ هذه المهمة من خلال الإشارات التي يتم الحصول عليها من الأقمار الصناعية وتكون مكوناته :

• هوائي الاستقبال : يستقبل هذا الهوائي إشارات الأقمار الصناعية وهو في الغالب هوائي مستقطب دائرياً .
• مضخم الضوضاء المنخفض(LNA) : هذا النوع من المكبرات يضخم الإشارة المستقبلة الضعيفة.
• محول لأسفل : هذا النوع من المحولات يغير تردد الإشارة التي يتم استقبالها إلى إشارة IF (التردد المتوسط).
• مكبر للصوت : يستخدم هذا النوع من مكبرات الصوت لتغيير إشارة التردد المتوسط ​​(IF).
• محول تناظري رقمي ADC : يستخدم المحول التناظري الرقمي لإجراء تحويل الإشارة من التناظرية إلى الرقمية. تحليل الكتلتين وهما أخذ العينات وكذلك التكمية الموجودة داخل المحول التناظري إلى الرقمي.
• معالج الإشارة الرقمية DSP : ينتج معالج الإشارة الرقمية رمز الاستحواذ الخشن.
• المعالج الدقيق : ينفذ المعالج الدقيق حساب الموضع ويعطي توقيت الإشارة لإدارة عملية إضافة الكتل الرقمية و ينقل البيانات المفيدة نحو وحدة العرض لعرضها على الشاشة.

مزايا نظام تحديد المواقع العالمي

تشمل مزايا نظام GPS ما يلي.

• من السهل جدًا التنقل في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لأنه يخبرك بالاتجاه لكل منعطف تقوم به .
• يكلفك نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تكلفة منخفضة جداً مقارنة بأنظمة الملاحة الأخرى.
• أكثر ما يجذب هذه التقنية هو تغطيتها بنسبة 100٪ على الأرض.
• نظرًا لتكلفتها المنخفضة ، من السهل جدًا دمجها في تقنيات أخرى مثل الهاتف.

عيوب نظام تحديد المواقع العالمي

تشمل عيوب نظام GPS ما يلي.

• إشارات الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ضعيفة جداً عند مقارنتها بإشارات الهاتف ، لذا فهي لا تعمل جيدًا في الداخل أو تحت الماء أو تحت الأشجار وما إلى ذلك.
• إذا كنت تستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على جهاز يعمل بالبطارية ، فقد يكون هناك أيضاً عطل في البطارية وستحتاج إلى مصدر طاقة خارجي وهو أمر غير ممكن دائمًا.
• أحياناً لا تكون إشارات GPS دقيقة بفضل بعض العوائق التي تعترض إشارات مثل المباني والأشجار وأحيانًا بسبب الظروف الجوية القاسية مثل العواصف المغناطيسية الأرضية.

استخدامات نظام تحديد المواقع العالمي

تنقسم استخدامات نظام تحديد المواقع العالمي إلى فئات تشمل ما يلي:

1. الطيران : تستخدم معظم الطائرات الحديثة مستقبلات نظام تحديد المواقع العالمي لتزويد الطيارين والركاب بموقع الطائرة في الوقت الفعلي كما أنها توفر خريطة للوجهات المختلفة حسب مكان عمل الطائرة. 
2. الزراعة: للمزارعين موسم محدد للزراعة وإزالة الأعشاب الضارة والحصاد ، وبسبب التكرار في المواسم ، فإنهم يضعون نظام تحديد المواقع العالمي في جراراتهم ومعداتهم الزراعية الأخرى يتيح لهم ذلك رسم خرائط لمزارعهم والتأكد من عودتهم إلى نفس الوقت بالضبط عند الزراعة أو إزالة الأعشاب الضارة في الموسم التالي. 
3. المسح : المسح هو أحد استخدامات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وهو أمر ضروري خاصة أنه يستخدم في رسم الخرائط وقياس القياسات المختلفة على سطح الأرض وتحت المياه. 
4. العسكرية : تم اعتماد نظام تطبيق GPS من قبل العديد من القوات العسكرية في جميع أنحاء العالم. بل إن دولًا أخرى قررت تطوير شبكات الملاحة عبر الأقمار الصناعية الخاصة بها كآلية دفاعية خلال أوقات الحرب. 
5. توجيه المركبات الثقيلة : تستخدم آلات الحفر الثقيلة المستخدمة في التعدين والإنشاءات هذه التقنية أيضًا. على سبيل المثال ، في بناء الطرق السريعة ، تم استبدال أوتاد العلامات والمساحين بأنظمة توجيه وتحكم مركبة داخل الكابينة. 

اقرأ ايضاً : أنواع أنظمة تشغيل الحاسوب

المراجع

• techtarget _Global Positioning System (GPS)
• sheknows_ Types of GPS systems
• elprocus _ What is GPS System & Its Working
• grindgis_ 50 Uses or Applications of GPS
• pixabay _ Gps