كيف يعمل ال(GPS) نظام تحديد المواقع

ماهو ال GPS؟

GPS أختصار Global Positioning System وهو نظام تحديد المواقع العالمي.

ونظام ال GPS يتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية : أقمار صناعية و محطة أرضية و مستقبل.

ويسموا الثلاث أجزاء بترتيبهم السابق : جزء الفضاء و جزء التحكم وجزء المستخدم.

 

جزء الفضاء Space segment:

وهو عبارة عن مجموعة من أقمار صناعية تسمي Navstar وبالتحديد تتكون من 24 قمرا صناعيا ملك لحكومة الولايات المتحدة الأمريكية موزعة في ستة مستويات مدارية علي بعد حوالي 20 الف كيلومتر (22200 كم) ويدوروا حول الأرض دورة كاملة كل 12 ساعة.

ولكن هل تملك الولايات المتحدة الأمريكية نظام ال GPS  وحدها وتتحكم بها ؟

الأجابة هي نعم حيث أن نظام ال GPS تم أختراعه وتشغيله من قبل وزارة الدفاع الأمريكية. هذا النظام العالمي للملاحة الفضائية الأمريكية يسمي (GNSS) هو حاليا النظام الوحيد الذي أكتمل ويعمل بكافه طاقته ولكن روسيا لديها (GLONASS)، والصين لديها (COMPASS) والاتحاد الأوروبي لديها (GALILEO) وكل نظام في مرحلة مختلفة من التطوير أو الاختبار ولم يكتمل أحداها حتي الأن.

و جزء التحكم Control segment  :

وهو المحطة الأرضية ووظيفتها التحكم ومراقبة الأقمار الصناعية.

 

وهناك عدة محطات أرضية موزعة حول العالم وكل منها له وظيفته حسب نوع المحطة ويوجد ثلاث أنواع من المحطات التحكم الأرضية وهي (محطة تحكم رئيسية – ومحطة مراقبة – ومحطة أطباق هوائية أرضية) وقد يحتوي مكان واحد علي عدة أنواع من المحطات كما في الصورة التالية.

 

وجزء المستخدم User segment :

وهي أجهزة الاستقبال receivers التي تعالج إشارات الملاحة من الأقمار الصناعية وتقوم بحساب الموقع والوقت.

وأجهزة الأستقبال موجودة في الهواتف المحمولة والسيارات والساعات الذكية.

تحديد موقعك

لذلك إذا كان جهاز استقبال نظام تحديد المواقع يتتبع إشارات من أقمار صناعية متعددة، فكيف يحولها إلى موقع يمكن استخدامه للملاحة؟ وتستخدم أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع عملية رياضية في علم المجموعات مثل التقاطع والأتحاد والمصطلح الأنجليزي لها هو trilateration.

كيف يحدد علم المجموعات مكانك ؟

نضرب مثالا بأنك في مدينة السادس من أكتوبر وقريب من القاهرة في دولة مصر, وأستخدمت هاتفك المحمول من تطبيق جوجل maps لتحديد مكانك وفي هذه الحالة يكون جهاز الأستقبال هو تليفونك المحمول, وكما قلنا فأن أجهزة الأستقبال تعتمد علي الأشارات من عدة أقمار صناعية لتحديد مكانك.

فماذا يحدث أذا أستقبل هاتفك أشارة من قمر صناعي واحد فقط (أ)؟

نجد كما هو موضح بالصورة فأن القمر الصناعي حدد مكانك في دائرة كاملة, تشمل القاهرة والسادس من أكتوبر والأسكندرية لكنه لم يحدد في أي مدينة توجد بالتحديد.

أما أذا أستقبل أشارة أضافية من قمر صناعي أخر (ب)

نجد كما هو موضح بالصورة فأن القمر الصناعي (ب) حدد مكانك في دائرة أخري.

لذا فأن مكانك بالتأكيد في المنطقة المتقاطعة بين الدائرتين (أ) و (ب)

وعند أستقبال أشارة من قمر صناعي ثالث (ج)

نجد كما هو موضح بالصورة فأن القمر الصناعي (ج) حدد مكانك في دائرة أخري.

بالأضافة أنه قد تم تحديد مكانك بدقة وهو نقطة التقاطع بين الدوائر الثلاث (وهي النقطة الزرقاء التي تظهر في البرنامج).

لذا فجميع خبراء ال GPS يؤكدوا أنه يلزم وجود أشارات من ثلاثة أقمار صناعية علي الأقل لتحديد مكانك بدقة.

بالأضافة الي قمر صناعي رابع ليحدد سرعتك.

 

المصادر :

  1. https://spaceplace.nasa.gov/gps/en/
  2. https://www.nasa.gov/directorates/heo/scan/communications/policy/GPS_History.html
  3. http://www.pocketgpsworld.com/howgpsworks.php
  4. http://dpipwe.tas.gov.au/Documents/Worksheet%201%20-%20How%20GPS%20Works.pdf

4 thoughts on “كيف يعمل ال(GPS) نظام تحديد المواقع

  • 30 يونيو، 2018 at 2:32 م
    Permalink

    كيف لا ترتطم الاقمار الصناعية ببعضها ؟؟

    Reply
    • 26 أكتوبر، 2018 at 11:00 ص
      Permalink

      سيتم الرد عليك من خلال مقال عن هذا الموضوع ان شاء الله.

      Reply
  • 12 أغسطس، 2018 at 8:21 ص
    Permalink

    اشكر لكم التوضيح الموسع والخاص بمهام تقنية جهاز GPS
    والشي الذي اود قوله بان كثير من البرامج التي تم نشرها عبر مواقع كثيرة تعني لم تفي لي بكثير من الاغراض حيث اني اعمل مجال البحث عن المعادن والاحجار ولم اوفق ولذا ارجو مع شكري ان اجد برنامجا منكم يمكن تنزيله والعمل به وفق معلومات اكيدة يمكن الاعتماد عليها عبر هاتفي الجوال
    ولكم الشكر

    Reply
    • 26 أكتوبر، 2018 at 11:04 ص
      Permalink

      أنا سعيد جدا بأستفادتك من المقال وسأكون أسعد عندما تتابعنا دائما وللأسف ليس هناك تطبيق للجوال في الوقت الحالي ولكن يمكنك متابعتنا من الهواتف الذكية بالدخول علي الموقع مباشرة https://www.na3raf.com

      Reply

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *