GPS
اسلاید 1: پيش گفتار
اسلاید 2: در سال 1998، ايلات متحده رسماٌ اعلام كرد كه به منظور گسترش قابليتهاي سيستم تعيين موقعيت جهاني (GPS) فعاليتهايي را شروع كرده است: در طرح مدرن سازي GPS ضمن افزايش توان سيگنال ، دو سيگنال جديد براي كاربران غيرنظامي اضافه خواهد شد و در شاخه كاربري نظامي نيز سيگنالهاي جديدي با خصوصيات پيشرفته به اين سيستم افزوده خواهد شد.اين طرح براي نقشه برداران و اپراتورهاي نقشه كشي و پيمانكاران سازه اي و همچنين ساير كاربردهاي هوايي ناوگان زميني و دريايي، كشاورزي و مديريت سرمايه مزاياي قابل ملاحظه اي در بر دارد. اجراي اين طرح موجب افزايش درجه صحت نتايج و ثبات اندازه گيري ها، افزايش بهره وري و ايجاد زمينه پيشرفت گسترده در دستگاههاي گيرنده مي گردد. نويسندگان اين مقاله قصد دارند با تكيه بر كاربرد غير نظامي طرح مذكور ضمن مرور برنامه دولت در مدرنيزه سازي GPS به بحث در مورد تاثير آن بر حرفه نقشه برداري بپردازند.
اسلاید 3: مقدمه
اسلاید 4: تكنولوژي در حال تغيير است و اين تغيير بر كيفيت كار ما نيز تاثير مي گذارد. در اوايل دهه 1980، زمانيكه GPS براي نخستين بار در حيطه كار نقشه برداران وارد شد، هيچكس نمي دانست كه اين سيستم بصورت بخشي لاينفك از ابزار كار نقشه بردار خواهد آمد.اولين دستگاههاي نقشه برداري GPS به بزرگي يك چمدان بوده و مي بايست با خودرو حمل شوند، سيگنالهاي ماهواره اي GPSفقط در زمانهاي محدودي از شبانه روز در دسترس بودند، ولي امروزه با وجود گيرندهايي با ابعاد تلفن هاي سلولي و امكان دستيابي به سيگنالها در تمامي ساعات شبانه روز و در تمامي دنيا، سيستم GPS در مقام مقايسه عصر فضا را تداعي كرده و در واقع چنين نيز هست.
اسلاید 5: دستاوردهاي گذشته
اسلاید 6: سيستم GPS كه در سال 1973 توسط وزارت دفاع ايالات متحده و به منظور فعاليتهاي آن وزارتخانه توسعه يافت، سيگنالهاي تعيين موقعيت ، تعيين زمان و ناوبري را جهت كاربران نظامي و غير نظامي در سراسر دنيا فراهم مي نمايد. 10 ماهواره اوليه بلوك I كه در فاصله 20300كيلومتري از سطح زمين قرا گرفته و در فاصله زماني بين سالهاي 1978 تا 1985 پرتاپ شده اند، بوسيله 28 ماهواره بلوكII كه از سال 1989 تا 1997 به فضا پرتاپ شده و 10 ماهواره بلوك IIR كه از سال 1997 به بعد به فضا فرستاده شدند جايگزين گرديدند.
اسلاید 7: امروزه تركيب فضايي 29 ماهواره اي موجود در فضا، شامل 19 ماهواره از بلوك II و 10 ماهواره از بلوك IIR مي باشد هر ماهواره دو سيگنال L1و L2 ارسال مي كند كه هر كدام از آنها شامل كدهاي شبه تصادفي (PRN) است كه براي دستيابي به اطلاعات مربوط به تعيين موقعيت ، ناوبري و تعيين زمان استفاده مي شود.اين كدها گيرنده هاي GPS را قادر مي سازد تا سيگنالهاي چندين ماهواره را بصورت همزمان رديابي كرده و نيز در هر زمان از شبانه روز و در هر مكان از زمين قادر به تعيين موقعيت دقيق باشند.
اسلاید 8: شكل 1- با مدرنيزه شدن GPS دو سيگنال جديد به اين سيستم افزوده شده، توان سيستم براي كاربران غير نظامي افزايش يافته و امكانات پيشرفته و سگنالهاي جديد براي كاربران نظامي خواهد شد.
اسلاید 9: سيگنال L1 كه بطور قراردادي با فركانس 1575،42 مگاهرتز ارسال مي شود، داراي كد C/A يا كد تجاري (كه بعنوان دريافت اكتسابي نيز شناخته مي شود) مي باشد، در حاليكه سيگنال L2 كه با فركانس 1227،6 مگاهرتز و كد P/Y ارسال مي شود جهت مقاصد نظامي در نظر گرفته شده است. گيرندهاي نقشه برداري تجاري اوليه تك فركانس بودند كه تنها از سيگنال غير نظامي L1 بهره مي بردند.تعيين موقعيت با دقتهاي مورد نياز نقشه برداري، مستلزم عمليات پردازش بعدي مشاهدات تك فركانس بود.با اين حال طي يك دهه دانشمندان و جامعه نقشه برداران امكانات استفاده از سيگنال L2 را كه در انحصار شاخه نظامي است،توسعه دادند.براي اين منظور روشهاي نويني جهت استفاده از اطلاعات استخراج شده از كد L1 با هدف حداكثر بهره وري از سيگنال L2 ابداع گرديد.
اسلاید 10: اين امر به گيرنده هاي دو فركانسه امكان داد تا زمان دريافت دو سيگنال را اندازه گيري نموده و خطاهاي يونسفريك و تروپوسفريك را كه با افزايش مسافت اضافه مي گردند، تصحيح كنند.گيرنده هاي دو فركانسه در ابتد براي اندازه گيري طولهاي بلند مورد استفاده قرار گرفتند و سپس با پيشرفت تكنولوژي، براي تعيين موقعيت آني بكار گرفته شدند. اگر چه اين روش استفاده از سيگنال L2 روش مناسبي است اما اندازه گيريهاي بدست آمده با اين روش از اندازه گيريهاي حاصل از روش استفاده مستقيم سيگنال L1 داراي نويز بيشتري است و اين امر موجب مي شود كار در فواصل باندتر با دشواري بيشتري انجام شود. بنابراين براي دريافت نتيجه بهتر و دقيق تر با گيرنده هاي دو فركانسه گزينه بهتري مورد نياز بود. اين نياز منجر به اجراي برنامه مدرنيزه سازي GPS گرديد.
اسلاید 11: دو سيگنال غير نظامي جديد در طول چند سال آينده مدرنيزه سازي سيستم GPS موجب افزايش دو سيگنال خواهد شد و قدرت سيگنال را در شاخه كاربري غير نظامي افزايش خواهد داد،همچنين ويژگيهاي پيشرفته و سيگنالهاي جديدي را براي كاربردهاي نظامي ارائه خواهد داد.اولين سيگنال جديد غير نظامي يك كد تجاري (سيگنال غير نظامي يا CS )به سيگنال L2 اضافه خواهد كرد. اين سيگنالها، گيرنده ها را قادر خواهد ساخت جهت تصحيح خطا- كه در روش پيشرفته RTK مورد نياز مي باشد-به دو سيگنال قوي دست يابند. سيگنال L2C نيز داراي كد پيچيده تري است كه قابليت استفاده در تكنولوژي گيرنده مدرن را دارد و نتايج حاصل از كاربرد آن بسيار پايدار خواهد بود. سيگنال L2C اگر چه تا حدودي ضعيف تر از سيگنال L1 مي باشد، اما قدرت ارسال بيشتري نسبت به سيگنال L2 موجود خواهد داشت.
اسلاید 12: شكل 2- GPS Modernization در يك نگاه: ماهواره هاي II-3,IIA-17,IIR-9هم اكنون در مدار بوده و ماهواره هاي III-30,IIR-3,IIRM-7/8,IIF-16 طبق برنامه زمان بندي شده پرتاب خواهند شد.
اسلاید 13: بلوك IIR-M (مدرنيزه شده) اولين نسل ماهواره مجهز به اين فناوري است كه براي ارسال در 12 ماه آينده برنامه ريزي شده است. تاريخ دقيق پرتاب اين ماهواره به برنامه زمان بندي وزارت دفاع ايالات متحده بستگي دارد. اگر چه اولين نمونه هاي ساخته شده از ماهواره هاي بلوك IIR-M با كد غير نظامي جديد و دو كد جديد نظامي مدرنيزه شده اند، با اينحال وزارت دفاع آمريكا قصد دارد 12 ماهواره از ماهواره هاي بلوك IIR موجود در مدار را مدرنيزه نمايد و اين خود نخستين گام بزرگ در زمينه بهبود تكنولوژي ماهواره محسوب مي شود.
اسلاید 14: دومين سيگنال غير نظامي كاملاٌ جديد سيگنال L5 خواهد بود. قدرت ارسال اين سيگنال 45،1176 مگاهرتز مي باشد كه سطح بالاتري را نسبت به سيگنالهاي ديگر فراهم خواهد كرد و پهناي باند بيشتر آن مي تواند كدهاي طولاني تري را ارائه نمايد. بنابراين دريافت و رديابي سيگنالهاي ضعيف اسانتر مي شود. از آنجائيكه قراردادن سيگنال L5 در ماهواره نوع IIR-M امكان پذير نيست ، چهارمين نسل از ماهواره هاي بلوك II(بلوك IIF)در حال توسعه مي باشد. اين نوع ماهواره ها علاوه بر سومين سيگنال غير نظامي L5 ، ويژگيهاي ماهواره هاي مدرنيزه شده بلوك IIR-M را نيز خواهند داشت. طبق برنامه زمان بندي شده، اولين ماهواره بلوك IIF در سال 2006 به فضا پرتاپ خواهد شد.
اسلاید 15: وزارت دفاع ايالات متحده با افزودن سيگنال غير نظامي L2C ، بهترين وضعيت را براي كاربران غير نظامي علي الخصوص نقشه برداران فراهم مي آورد. نقشه برداران براي دستيابي به دقت هاي در حد سانتيمتر در حالت نقشه برداري RTK بيشتر از ساير كاربران غير نظامي سيگنال L2 را بكار مي برند. وزارت دفاع با افزودن سيگنال غير نظامي به آنچه كه بعنوان كانال نظامي تلقي مي شود، به اهميت و توان جامعه كاربران غير نظامي كه گروه نقشه برداران بخش مهمي از ان را تشكيل ميدهند، پي خواهد برد. در حقيقت GPS را ديگر نمي توان بعنوان يك سيستم نظامي قلمداد نمود.از آنجائيكه هدف از طراحي سيستم GPS مدرنيزه شده، سازگاري كامل با تجهيزات موجود كاربران GPS مي باشد، لذا گيرنده هاي موجود نيز از كارايي لازم برخوردار خواهند بود. تاثيرات اين سيستم بر نقشه برداري
اسلاید 16: ورود تكنولوژي گيرنده هاي جديد به بازار نقشه برداران را قادر خواهد ساخت به محض ارائه توانائيهاي پيشرفته تر ماهواره اي از امكانات آنها برخوردار گردند. در شرايط كنوني وضعيت چگونه است؟ از آنجائيكه بيشتر نقشه برداران ساليان متمادي از تجهيزات خود استفاده مي نمايند،مي توانند با پرداخت هزينه براي ارتقاء سيستمها از قابليتهاي فوق الذكر بهره جسته و از اين طريق پاسخگوي نيازهاي خود در سالهاي آتي باشند . راه حل جديد مي تواند پتانسيل بهره وري سيستم را به طرز چشمگيري افزايش دهد. اين نكته حائز اهميت است كه تجهيزات خريداري شده خواه در زمينه نقشه برداري خواه در مصارف شاخه نظامي ، فناوري و توانائي دسترسي به قابليتهاي پيشرفته سيگنال L2C در آينده را داشته باشند.
اسلاید 17: به منظور بسط شبكه دائم سيستم تعيين موقعيت جهاني (CGPS) در جزاير شمالي و جنوبي نيوزيلند، موسسه انحصاري زمين شناسي و علوم هسته اي (GNS ) به گيرند ه هاي مناسبي براي مناطق دور دست-كه از انرژي خورشيدي با ميزان مصرف پايين بهره جسته و از طريق يك ارتباط اينترنتي در سيستم عامل لينوكس به هم متصل هستند-نياز داشت .در تصميم اين موسسه جهت خريد 40 دستگاه گيرنده GPS با ايستگاه مرجع فعال دائمي ملاحظات مربوط به مدرنيزاسيون GPS نقش مهمي را ايفا مي نمود. همچنين موسسه حمل و نقل اوهايو(Ohio) نيز گيرنده هاي GPS مجهز به سيگنال L2C را جهت شبكه در دست احداث ايستگاه مرجع مجازي (VRS)خريداري نمود. كاربردهاي عملي در جهان واقعي
اسلاید 18: ملاحظات مربوط به مدرنيزاسيون GPS نقش مهمي را ايفا مي نمود. همچنين موسسه حمل و نقل اوهايو(Ohio) نيز گيرنده هاي GPS مجهز به سيگنال L2C را جهت شبكه در دست احداث ايستگاه مرجع مجازي (VRS)خريداري نمود. از آنجائيكه گيرنده هاي مرجع در يك شبكه زير بنائي غالباٌ در يك موقعيت ثابت استقرار مي يابند و نمي توان آنها را به سادگي مانند يك گيرنده متحرك جابجا نمود، لذا تكنولوژي مدرنيزاسيون GPS دستاوردهاي بيشتري را در اين زمينه در بر خواهد داشت.
اسلاید 19: نقشه برداران نيز تمايل دارند از پيشرفتهاي حاصل در زمينه تكنولوژي تعيين موقعيت ماهواره اي و ساير روشهاي تعيين موقعيت بهره مند گردند. طرح گاليله آژانس فضايي اروپا (ESA) و كميسيون اروپا (EC)تا پايان دهه جاري به اجرا درخواهد آمد. طرحهاي گاليله و مدرانيزاسيون GPS برنامه هاي نويد بخشي در زمينه تقويت بهره وري محسوب شده و ويژگيها و توانائيهايي را كه قبلاٌ پيش بيني نشده اند ارائه مي نمايند. علاوه بر اين تلفيق سيستمهاي ناوبري ساكن (INS) با برنامه هاي GPS و گاليله حداكثر توان اجرايي را در محيط ها و كاربردهاي گوناگون براي كاربران سيستم فراهم خواهد ساخت. دستاوردهاي اضافي
اسلاید 20: سيستم GPS كه بوسيله تكنولوژي INS تقويت مي شود،در موقعيتهايي كه سيگنالهاي ماهواره هاي GPS با مانع روبرو مي شوند مانند محيطهاي پوشيده از جنگلهاي انبوه يا سازه هاي بلند شهري مي تواند سيستم تعيين موقعيت قابل اعتماد RTK را ارائه نمايد. سازندگان با اطلاع از اين پيشرفتها به طور دائم در زمينه تحقيق و توسعه مقدماتي در حال سرمايه گذاري هستند تا بتوانند از هريك از تكنولوژيهاي وارد شده به بازار بهره مند شده و محصولات را بر اساس تكنولوژي جامع و فراگير توليد نمايند.
اسلاید 21: از آنجائي كه ارائه و توسعه نسل جديدي از ماهواره ها نيازمند زمان مي باشد، وزارت دفاع قبلاٌ مسائل مربوط به سيستم را تا سال 203 ميلادي برنامه ريزي نموده است. يك گروه از دانشمندان در حال تحقيق درباره نسل بعدي ماهواره تحت عنوان GPS III نسبت به طرح بلوك IIF پيشرفتهاي تجاري اندكي داشته است. مزيت عمده اين برنامه براي نقشه برداران آن است كه فضا از وجود ماهواره هاي مجهز به L5 انباشته شده و سيستم تا سال 2030 ميلادي پيوسته به روز مي گردد.آينده
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.