نحوه کار GPS در تعیین موقعیت مکانی به وسیله دستگاه‌های GPS خودرو

تاریخ انتشار: 96/09/08
نمایش: 300
(1 رای)

شاید برای شما هم جالب باشد که بدانید پس از نصب یک دستگاه GPS خودرو چه اتفاقی می‌افتد که موقعیت مکانی دقیق آن مشخص و گزارش می‌شود؟ اگر بخواهیم خیلی ساده به این پرسش پاسخ بدهیم، باید بگوییم این کار به کمک سیستم موقعیت‌یاب جهانی (Global Positioning Systems) که به اختصار GPS نامیده می‌شود صورت می‌گیرد. در این سیستم 24ماهواره‌ی که با همین هدف نصب شده‌اند، همواره در چندین مدار (در هر مدار 4 ماهواره) دور زمین می‌گردند. این ماهواره‌ها به ‌عنوان فرستنده و یک دستگاه GPS خودرو به عنوان گیرنده عمل کرده و پس از ارسال، دریافت و پردازش داده‌ها طبق فرآیندی که در ادامه توضیح خواهیم داد، موقعیت مکانی مشخص و گزارش می‌شود.


 GPS خودرو چگونه عمل مکان یابی را انجام می‌دهد؟
ردیابی GPS با استفاده از یک شبکه ماهواره ای برای تعیین مکان دستگاه صورت می‌گیرد که به طور خاص برای این منظور طراحی شده است . یک ردیاب GPS با استفاده از فرآیندی به نام تری لتریشن (trilateration) برای تعیین مکان فیزیکی دستگاه بر اساس فاصله از سه ماهواره GPS استفاده می‌کند. حتما می‌پرسید چرا سه ماهواره؟ چرا یک ماهواره یا دو ماهواره کافی نیست؟
برای پاسخ به این سوال باید به توضیح فرآیند مکان‌یابی تری لتریشن بپردازیم.


فرآیند تری لتریشن (trilateration) در مکان یابی GPS خودرو
 هر ماهواره با فرستادن امواج به گیرنده GPS می‌تواند فاصله‌اش را تا دستگاه GPS مورد نظر محاسب کند. به این ترتیب که  و  مدت زمانی که طول می‌کشد تا امواج فرستاده شده به‌وسیله‌ی ماهواره، توسط دستگاه ردیاب خودرو (GPS) دریافت شوند اندازه‌گیری شده و سپس با استفاده از فرمول رابطه سرعت و فاصله در فیزیک،‌ می‌توان مقدار فاصله ماهواره با دستگاه GPS را حساب کرد.
 مثلا فرض کنید یک ماهواره موجی میفرستد که  t ثانیه طول می‌کشد تا توسط گیرنده GPS نصب‌شده روی خودرو دریافت شود. این امواج با سرعت نور حرکت می‌کنند که مقدار مشخصی است (حدود 300000 کیلومتر بر ثانیه) . بنابراین با قرار دادن مقدار سرعت نور و زمان انداز‌گیری شده در فرمول فیزیکی زیر، فاصله ماهواره تا گیرنده محاسبه و مشخص می‌شود:
فاصله= سرعت×زمان پیمودن فاصله

فرایند تری لتریشن در تعیین موقعیت GPS


ماهواره اول
 پس از این‌که یک ماهواره فاصله را محاسبه کرد، اگر این فاصله را با d1 نشان دهیم، در واقع مشخص می‌شود که گیرنده‌ی موردنظر روی سطح کره‌ای به شعاع d1 و به مرکزیت ماهواره‌ی شماره1 قرار دارد. بنابراین نمی‌توان توسط تنها یک ماهواره موقعیت دقیق مکانی گیرنده ردیاب خودرو را تعیین کرد. پس لازم است ماهواره دوم وارد عمل شود.

ماهواره اول در فرایند تری لتریشن تعیین موقعیت GPS

ماهواره دوم
ماهواره دوم نیز محاسبات را به همان ترتیب ذکرشده برای ماهواره اول انجام داده و مشخص می‌شود ردیاب روی کره‌ای به شعاع d2 و به مرکزیت ماهواره شماره2 هم باید وجود داشته باشد. در نتیجه قطعا ردیاب خودرو روی مکان تقاطع این دو کره قرار دارد. می‌دانیم که محل تقاطع دو کره یک دایره است. پس باز هم با اینکه مکان‌یابی دقیق‌تر از قبل صورت گرفته اما هنوز مکان دقیق که باید یک نقطه باشد مشخص نیست. اینجاست که ماهواره‌ی سوم کارایی دارد.

ماهواره دوم در فرایند تری لتریشن در تعیین موقعیت GPS

ماهواره سوم
مکان دقیق گیرنده‌ی GPS خودرو باید روی محل تقاطع کره‌ی سوم به شعاع d3 و دایره‌ی محل تقاطع دو کره‌ی اول باشد. می‌دانیم که هر دایره و کره‌ی متقاطع، حداکثر دو نقطه‌ی تقاطع دارند. یکی از این دو نقطه در فضای اطراف زمین و نقطه دیگر روی سطح زمین قرار می‌گیرد. چون برای پردازشگرهای یک سیستم تری لتریشن (trilateration) GPS، فقط نقاط روی کره زمین تعریف شده است، یکی از نقاط (نقطه‌ی موجود در فضا) خودبه خود نادیده گرفته می‌شود و تنها یک نقطه می‌ماند که همان مکان ردیاب خودرو بوده و به عنوان مکان مورد نظر توسط سیستم ماهواره‌ای مذکور گزارش می‌گردد.

ماهواره سوم در فرایند تری لتریشن در تعیین موقعیت GPS


نحوه فرستادن اطلاعات محاسبه‌شده به کاربر
پس از این‌که مکان دقیق خودرو در هر لحظه محاسبه و تعیین می‌شود، توسط پردازشگرها تحلیل و به صورت داده‌های قابل استفاده برای کاربران بنا به نقشه، به صورت پیام کوتاه و یا از طریق اینترنت GPRS سیم کارت و به صورت نوتیفیکیشن به کاربر گزارش می‌شود.

نظرات کاربران
(0)
هیچ دیدگاهی وجود ندارد
دیدگاه خود را بنویسید
*
*