آشنايي با GPS

سالهاي سال دريانوردان قديمي از جابه جايي خورشيد و ستارگان براي جهت يابي و تعيين موقعيت استفاده مي کردند و براي مسافران خشکي هم علامت هاي موجود در روي زمين کافي بود. از قرن هجدهم به بعد جهت ياب سکستان (Sextant دستگاه زاويه ياب براي تعيين موقعيت کشتي ها و هواپيماها) که جايگزين مدل هاي قديمي تر شده بود، ابزار اصلي جهت يابي شد. با استفاده از اين ابزار (که در زمان خود، پيشرفته ترين بود) و توجه به جابه جايي چندين جرم آسماني امکان تعيين طول و عرض جغرافيايي محلي که در آن قرار داشتند، فراهم مي شد. سپس مختصات به طور تحليلي و با رايج ترين نوع عمليات يعني به صورت گرافيکي محاسبه مي شد. طي جنگ جهاني دوم به مرور با پيشرفت فناوري، سيستم هاي ناوبري الکترونيکي به شدت گسترش يافت، به طوري که امکان تعريف مختصات بر حسب تاخيرهاي زماني سيگنال هاي ارسال شده از ايستگاه هاي فرستنده فراهم شد و کاملاً مستقل از شرايط آب و هوايي بود. تقريباً در اواسط دهه 60 ميلادي، وزارت دفاع برخي از کشورهاي پيشرفته متوجه شدند که سيستم هاي ناوبري آن زمان از دقت مطلوبي برخوردار نيستند و به طور طبيعي، چشم ها به سمت فضا دوخته شد. اولين سيستم ناوبري ماهواره اي ترنزيت (Transit) نام داشت. اين پروژه وزارت دفاع امريکا از 6 ماهواره تشکيل شده بود. ماهواره ها بر روي يک مسير مشخص حرکت کرده و روي يک فرکانس معين، امواج را ارسال مي کردند و يک سيگنال با فرکانس متغير به گيرنده ها مي رسيد و موقعيت مکاني با اندازه گيري تغيير فرکانس محاسبه مي شد. ماهواره ها امکان تغيير موقعيت هر نقطه از کره زمين را در هر يک ساعت و نيم و با دقتي برابر با 200 متر فراهم مي کردند. سيستم ماهواره اي «ترنزيت» تا سال 1996 به حيات خود ادامه داد.

تولد سيستم موقعيت ياب جهاني يا به اختصار GPS در سال 1973 اتفاق افتاد. يعني درست زماني که وزارت دفاع ايالات متحده هماهنگ سازي سيستم هاي ناوبري را شروع کرد. زيرا در آن زمان سازمان هاي مختلف، سيستم هاي متفاوتي را ايجاد کرده بودند که اکثراً با يکديگر هماهنگ و منطبق نبودند. اين سيستم جديد (GPS) تفاوت هاي فاحشي با ترنزيت داشت. در سيستم GPS، هر ماهواره چند ساعت اتمي با خود همراه دارد و موقعيت خود را همراه زمان دقيق، به صورت يک سيگنال ارسال مي کند و سيستم ناوبري کاربر که تقريباً اندکي از يک گوشي تلفن همراه بزرگ تر است، زمان استخراج شده از اين سيگنال را مقايسه کرده و در سه نقطه موقعيت يابي مي کند. ضمن اينکه در گيرنده هيچ احتياجي به يک ساعت دقيق نيست.

سيستم موقعيت ياب جهاني (GPS) از سه قسمت اصلي تشکيل شده است. قسمت اول از حداقل 35 ماهواره تشکيل شده که هر ماهواره در فاصله 18 هزار کيلومتري از سطح دريا بوده و در هر 24 ساعت شبانه روز دو بار به دور کره زمين گردش مي کند. ماهواره هاي نسل آخر که جديد ترين نوع GPS است و سري Block2 و Block3 ناميده مي شود، شامل 16 ماهواره است که تا به امروز در مدار خود قرار گرفته اند. اين ماهواره ها در يک شبکه با يکديگر مرتبط مي شوند و مي توانند پارامترهاي حرکتي خود را بدون نياز به کنترل زميني تجديد کنند.

قسمت دوم شامل مراکز کنترل زميني است که براي نظارت بر مدار ماهواره ها، همزمان کردن زمان بين ماهواره ها و هماهنگ کردن آنها به کار مي رود. البته اطلاعات ارسال شده از ماهواره ها را مي توان به راحتي از مراکز کنترل تغيير داد يا کامل تر تجزيه و تحليل کرد.

قسمت سوم سيستم موقعيت ياب جهاني هم همان گيرنده هاي GPS هستند که اندکي از يک گوشي تلفن همراه بزرگ ترند. جالب اينکه هزينه نگهداري اين سيستم موقعيت ياب که شامل افزايش ماهواره هاي جديد هم مي شود، سالانه نزديک به يک ميليارد دلار است، حال آنکه کاربران هيچ پولي بابت سيگنال هاي ماهواره و استفاده از آن نمي پردازند و فقط بابت خريد گيرنده GPS پول مي دهند.

در سال 2000 ميلادي، دسترسي عمومي و نظامي به سيگنال هاي ارسالي GPS از هم مجزا شده بودند که اين کار دسترسي انتخابي نام داشت و کاربران معمولي سيگنالي را دريافت مي کردند که به طور عمدي از دقت آن کاسته شده بود، ولي در اواسط سال 2000 ميلادي، رئيس جمهور امريکا دسترسي انتخابي را لغو کرد و اکنون دقت موقعيت يابي در حدود 20 متر است و البته در گيرنده هاي نظامي پيشرفته اين دقت به کمتر از دو متر مي رسد.

چگونه مسيرمان را پيدا کنيم

در گذشته اگر در يک شهر بزرگ زندگي مي کرديد، بايد براي رفتن از نقطه اي به نقطه ديگر يک کتاب حجيم از نقشه کوچه ها و خيابان ها را با خود به همراه مي برديد، در حالي که امروزه مي توانيد با يک GPS کوچک که به راحتي در جيب شما جا مي گيرد، سوار وسيله نقليه خود شده، و به هر نقطه اي که مايل هستيد برويد. در حال حاضر يکي از اين نوع GPS ها که از نظر توانايي و همين طور قيمت بالاتر از ميانگين موجود در بازار است، «Road Mate350» نام دارد که آن را در شهر لس آنجلس که پس از نيويورک بزرگ ترين شهر امريکاست، آزمايش کرده اند. اين GPS مجهز به يک کارت حافظه با ظرفيت چهار گيگابايت است که شامل جزئيات تمام نقشه امريکاست و شما مي توانيد ضمن تماس ديجيتالي با نمايشگر آن و تايپ کردن نشاني محلي که قصد رفتن به آنجا را داريد، مسير خود را پيدا کنيد. جالب اين که اين GPS اطلاعات کاملي راجع به بيش از يک و نيم ميليون مکان مهم شهر ازجمله مراکزي که دستگاه هاي خودپرداز بانک ها در آنجا مستقر هستند، رستوران ها، پمپ بنزين ها، کتابخانه هاي بزرگ، موزه ها و پارک ها و همچنين اماکن مهم را در اختيار شما قرار مي دهند. طرز کار اين دستگاه و تقريباً ديگر مدل هاي GPS اين گونه است که وقتي براي اولين بار آن را روشن مي کنيد، حدود يک دقيقه طول مي کشد تا آماده کار شود، اما دفعات بعد اين زمان به چند ثانيه کاهش پيدا مي کند. از آنجايي که اين دستگاه يک GPS است، بنابراين به طور دقيق مي داند که محل خودش کجاست و بنابراين مسيرهاي مختلف به مقصد مورد نظر شما را نشان داده و از طريق صدا دستورات لازم را در مورد وجود تقاطع در مسير حرکت يا مسيرهاي تکميلي (در صورتي که بخشي از راه را به اشتباه طي کنيد) به شما گوشزد مي کند. Road mate 350 اين توانايي را دارد که بيش از 200 آدرس مختلف را در حافظه خود ذخيره کند تا براي رفتن مجدد به آن آدرس ها ديگر نيازي به سيگنال يابي مجدد نباشد. در اين GPS يک صفحه کليد از نوع «Quich Spell» وجود دارد که دستيابي به مقصد را به دليل نوع کلماتي که بر روي آن و به اختصار به کار رفته است، افزايش مي دهد.

پس از آنکه آدرس براي دستگاه شماره گيري شد، تنها کافي است که حرکت خود را شروع کنيد و به مسيرهايي که به وسيله دستگاه از طريق صدا به شما گفته مي شود، گوش دهيد. در ضمن مي توانيد به طور همزمان چندين آدرس را شماره گيري يا به اصطلاح تايپ کنيد.

مهم ترين ويژگي سيستم GPS اين است که کاربر نيازي ندارد که مدت زمان زيادي را براي يادگيري آن (که در واقع نوعي دستورات کامپيوتري است) صرف کند. زيرا GPSها به گونه اي ساخته شده اند که بلافاصله پس از روشن کردن آن مي توانيد حرکت خود را شروع کنيد و تمامي کارها را خود دستگاه انجام مي دهد. در اين GPS ها، هارددرايو وجود ندارد، يعني همراه اين دستگاه يک ديسک MMC/SD وجود دارد که نقشه از روي آن به کارت حافظه GPS منتقل مي شود. صفحه نمايشگر GPS بزرگ و به راحتي قابل ديدن است و چنانچه بخواهيد آن را در جلوي خودرو نصب کنيد، تجهيزات و پايه مخصوص نصب همراه آن است. ضمن اينکه اندازه نمايشگر GPS تقريباً پنج اينچ بوده و به همين دليل هم تقاطع ها و پيچ هاي مسير حرکت روي آن به خوبي قابل تماشاست. از ديگر تجهيزاتي که همراه GPS عرضه مي شود، يک آداپتور (مبدل برق) از نوع 12 ولتي براي اتصال به برق خودرو و همچنين مبدل برق AC (برق شهر) براي مصارف خانگي براي برنامه ريزي سفر است. ضمن اينکه برخي از GPSها هم فاقد باتري هستند.

موارد کاربرد GPS

امروزه GPS ها فقط براي راهنمايي افراد و به منظور گم نشدن در کوچه و خيابان ها نيست. ضمن اينکه نيازي هم به وجود افراد ماهر و صرف وقت زياد براي وارد کردن اطلاعات ويژه اي نيست.

شرکت مهندسي نولوجي (nology) يک سيستم کسب اطلاعات به نام G-Dyno را طراحي کرده که در مدل هاي مختلف قابل دسترسي است. اين سيستم اين توانايي را دارد که سرعت و مسافت را اندازه گيري کرده و ثبت کند، سپس با استفاده از اطلاعات ورودي مانند وزن، ميزان سطح تماس جلوي خودرو يا هر خودروي ديگر و استفاده از ضريب مقاومت خودرو نسبت به محاسبه نيروي توليدي وسيله نقليه شما، ميزان شتاب ثقلي که مي تواند تحمل کند و غيره، طول مسافت ترمز ديگري را اندازه گيري مي کند و به شما نسبت به رفتارتان در رانندگي تذکر مي دهد. به طور مثال نقشه راه شما را ترسيم کرده و در عبور از پيچ ها راندمان سيستم ترمز و شتاب شما را اندازه گيري مي کند. اين سيستم در نهايت به شما مي گويد که از کدام پيچ يا تقاطع به خوبي عبور کرديد و در کدام پيچ يا تقاطع عملکرد مناسبي نداشتيد.

اين سيستم علاوه بر GPS بودن، اطلاعاتي به شما مي دهد که مثلاً طول مسير توقف شما از لحظه ترمزگيري با سرعت 120 کيلومتر تا توقف کامل چقدر بوده است و به شما در صورت عملکرد نامناسب تان در توقف خودرو تذکر مي دهد. اطلاعاتي که اين سيستم در اختيار شما قرار مي دهد واقعاً شگفت انگيز است. به طور کلي استفاده هاي متنوعي رامي توان براي سيستم هاي موقعيت ياب متصور بود که تنها محدود به قوه تخيل ماست و به سرعت در حال رشد است.

عليرضا سزاوار