نظام التموضع العالمي
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
نظام التموضع العالمي (بالإنجليزية: Global Positioning System) أو جي بي أس (بالإنجليزية: GPS). عادة ماتستعمل لفظة جي بي أس للإشارة إلى النظام الموضوع من قبل الولايات المتحدة الأمريكية NAVSTAR-GPS. NAVSTAR-GPS هي إختصار ل Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System و هو نظام تحديد المواقع العالمي التابع لوزارة الدفاع الأمريكية و الذي تقوم عليه معظم التطبيقات المدنية المعروفة. دخل نظام تحديد المواقع العالمي الأمريكي نطاق الخدمة في 17.07.2007 إلا أنه ليس الوحيد من نوعه عالميا فهناك عدة أنظمة مماثلة مثل النظام الروسي غلوناس Glonass أو النظمة قيد التطوير و البحث مثل غاليليو في أوروبا و بعض الأنظمة المشابهة في الصين و الهند و اليابان.
فهرس |
[تحرير] التطبيقات
كانت التطبيقات الأولى لنظام تحديد المواقع عسكرية بحتة. حيث كان يستعمل في الأسلحة الموجهة أو ما يسمى بالأسلحة الذكية و في الملاحة البحرية و الجوية العسكرية. أما اليوم فللنظام تطبيقات مدنية أيضا. فعلاوة عن الملاحة المدنية فإن التقنية موجودة في بعض الهواتف المحمولة الحديثة كما أنها وجدت شعبية كبيرة في أنظمة ملاحة السيارات و إرشاد السائق إلى الهدف. كما أن للنظام تطبيقات في ميدان القياسات (قيس الأراضي) بالإضافة إلى إمكانية إستعماله لتحديد سرعة العربات و يمكن إستعماله حتى لتحديد مواقع اللآلات الفلاحية على حقول كبيرة. و توجد فوارق في دقة نظام تحديد المواقع العالمي حيث أن التطبيقات العسكرية أكثر دقة من الجي بي أس المدني الذي يمكن من الوصول إلى دقة بضعة أمتار (من 100 إلى 15 مترا). حيث أن الولايات المتحدة الأمريكية كانت تقوم عمدا بالتشويش على إشارات الجي بي أس المستعملة مدنيا و الحد من جودتها مقارنة بالتطبيقات المدنية إلا أنها يبدو أنها توقفت عن ذلك منذ ستة 2000 موجهة التركيز على التشويش على رقع جغرافية محدودة. و تبث الأقمار الصناعية المريكية بتدفق قدره 50 بت في الثانية على موجتين:
- الموجة للإستعمال المدني بذبذبة قدرها 1575,42 MHz
- الموجة للإستعمال العسكري بذبذبة قدرها 1227,6 MHz
[تحرير] شرح مبسط لطريقة عمل الجي بي أس
يقوم قمر صناعي ببث إشارة تحمل موقعه أي موقع القمر الصناعي كما تحمل زمن أو لحظة بث الإشارة. يقوم المستقبل باستقبال هذه الإشارة و عن طريق معرفته للحظة الإستقبال و سرعة انتقال الموجة أو الإشارة فإنه يمكنه أن يحدد المسافة التي تفصله عن القمر الصناعي (ليس الموقع). أي أنه نظريا إذا عرفنا المسافة فإن الشيء المراد تحديد موقعه سوف يكون على سطح كرة قطرها تلك المسافة. و الآن إذا أخذنا ثلاث إشارات من ثلاث أقمار مختلفة فإن نقطة تقاطع الكرات الثلاث هي موقع الشيء. لهذا السبب فإنه لتحديد موقع شيء ما فإن نظام جي بي أس يحتاج نظريا إلى 3 أقمار صناعية على الأقل.
هذا نظريا. النقطة التي تجعل عمليا يجب دائما الإستعانة بقمر صناعي رابع هو أن طريقة تحديد لموقع هذه تحتاج إلى ساعة عالية الدقة (ساعة ذرية). عمليا لا يمكن و لا يحبذ من منطلق إقتصادي تزويد أنظمة إستقبال الجي بي أس بساعات ذرية. لذلك فإن مستقبلات الجي بي أس عمليا لا يمكنها تحديد لحظة الإستقبال بالهاردوير بل تستعين بإشارة رابعة من قمر صناعي رابع لحساب زمن الإستقبال. و في ما يلي بعض المعادلات الرياضياتية التي توضح هذه العملية.
[تحرير] نموذج رياضياتي مبسط لنظام تحديد المواقع
إذا كان المستقبل موجود في الإحداثيات 
و إذا سلمنا تبسيطا بأن سرعة إنتشار الإشارة ثابة (سرعة الضوء) و أن الإشارة لا يتم حنيها في طبقات الغلاف الجوي.
و إذا سلمنا أن اٌمار الصناعية الأربعة الباثة موجودة في الإحداثيات 
و أنها تبث في اللحظة tn موقعها و لحظة البث. فإننا نتحصل على المعادلة الأربع التالية:
![\begin{matrix}
(x_1 - x_0)^2 + (y_1 - y_0)^2 + (z_1 - z_0)^2 = [c (t_1 - t_0)]^2 \quad (1)\\
(x_2 - x_0)^2 + (y_2 - y_0)^2 + (z_2 - z_0)^2 = [c (t_2 - t_0)]^2 \quad (2)\\
(x_3 - x_0)^2 + (y_3 - y_0)^2 + (z_3 - z_0)^2 = [c (t_3 - t_0)]^2 \quad (3)\\
(x_4 - x_0)^2 + (y_4 - y_0)^2 + (z_4 - z_0)^2 = [c (t_4 - t_0)]^2 \quad (4)\\
\end{matrix}](../../../../math/7/c/c/7cc7a5d8c679ed1344732d15dead871f.png)
حيث c هي سرعة إنتشار الإشارة و ذلك لتحديد المجهولات الثلاث أي موقع المستقبل و المجهول الرابع t0 أي لحظة الإستقبال دون الحاجة لساعة ذرية.
[تحرير] الأقمار الصناعية المستعملة
يستعمل نظام الجي بي أس الأمريكي عدة أقمار صناعية نذكرها في الجدول أسفله:
| القمر الصناعي | الموقع | تاريخ الإطلاق | SVN | PRN | Space Command catalog number | NSSDC international designator | Typ |
| NAVSTAR 22 (USA 66) | E5 | 26.11.1990 | 23 | 32 | 20959 | 1990-103A | IIA |
| NAVSTAR 23 (USA 71) | D5 | 04.07.1991 | 24 | 24 | 21552 | 1991-047A | IIA |
| NAVSTAR 24 (USA 79) | A5 | 23.02.1992 | 25 | 25 | 21890 | 1992-009A | IIA |
| NAVSTAR 26 (USA 83) | F5 | 07.07.1992 | 26 | 26 | 22014 | 1992-039A | IIA |
| NAVSTAR 27 (USA 84) | A4 | 09.09.1992 | 27 | 27 | 22108 | 1992-058A | IIA |
| NAVSTAR 28 (USA 85) | F6 | 22.11.1992 | 32 | 1 | 22231 | 1992-079A | IIA |
| NAVSTAR 32 (USA 91) | C5 | 13.05.1993 | 37 | 7 | 22657 | 1993-032A | IIA |
| NAVSTAR 33 (USA 92) | A1 | 26.06.1993 | 39 | 9 | 22700 | 1993-042A | IIA |
| NAVSTAR 34 (USA 94) | B5 | 30.08.1993 | 35 | 5 | 22779 | 1993-054A | IIA |
| NAVSTAR 35 (USA 96) | D4 | 26.10.1993 | 34 | 4 | 22877 | 1993-068A | IIA |
| NAVSTAR 36 (USA 100) | C1 | 10.03.1994 | 36 | 6 | 23027 | 1994-016A | IIA |
| NAVSTAR 37 (USA 117) | C2 | 28.03.1996 | 33 | 3 | 23833 | 1996-019A | IIA |
| NAVSTAR 38 (USA 126) | E3 | 16.07.1996 | 40 | 10 | 23953 | 1996-041A | IIA |
| NAVSTAR 39 (USA 128) | B2 | 12.09.1996 | 30 | 30 | 24320 | 1996-056A | IIA |
| NAVSTAR 43 (USA 132) | F3 | 23.07.1997 | 43 | 13 | 24876 | 1997-035A | IIR |
| NAVSTAR 44 (USA 134) | A3 | 06.11.1997 | 38 | 8 | 25030 | 1997-067A | IIA |
| NAVSTAR 46 (USA 145) | D2 | 07.10.1999 | 46 | 11 | 25933 | 1999-055A | IIR |
| NAVSTAR 47 (USA 150) | E1 | 11.05.2000 | 51 | 20 | 26360 | 2000-025A | IIR |
| NAVSTAR 48 (USA 151) | B3 | 16.07.2000 | 44 | 28 | 26407 | 2000-040A | IIR |
| NAVSTAR 49 (USA 154) | F1 | 10.11.2000 | 41 | 14 | 26605 | 2000-071A | IIR |
| NAVSTAR 50 (USA 156) | E4 | 30.01.2001 | 54 | 18 | 26690 | 2001-004A | IIR |
| NAVSTAR 51 (USA 166) | B1 | 29.01.2003 | 56 | 16 | 27663 | 2003-005A | IIR |
| NAVSTAR 52 (USA 168) | D3 | 31.03.2003 | 45 | 21 | 27704 | 2003-010A | IIR |
| NAVSTAR 53 (USA 175) | E2 | 21.12.2003 | 47 | 22 | 28129 | 2003-058A | IIR |
| NAVSTAR 54 (USA 177) | C3 | 20.03.2004 | 59 | 19 | 28190 | 2004-009A | IIR |
| NAVSTAR 55 (USA 178) | F4 | 23.06.2004 | 60 | 23 | 28361 | 2004-023A | IIR |
| NAVSTAR 56 (USA 180) | D1 | 06.11.2004 | 61 | 2 | 28474 | 2004-045A | IIR |
| NAVSTAR 57 (USA 183) | C4 | 26.09.2005 | 53 | 17 | 28874 | 2005-038A | IIR-M |
| NAVSTAR 58 (USA 190) | A2 | 25.09.2006 | 52 | 31 | 29486 | 2006-042A | IIR-M |
| NAVSTAR 59 (USA 192) | B4 | 17.11.2006 | 58 | 12 | 29601 | 2006-052A | IIR-M |
| NAVSTAR 60 (USA 196) | F2 | 17.10.2007 | 55 | 15 | 32260 | 2007-047A | IIR-M |
| NAVSTAR 61 (USA 199) | 20.12.2007 | 57 | 29 | 32384 | 2007-062A | IIR-M | |
 يمكن تجهيز الحاسوب ليصبح جهاز جي بي أس |
 جندية أمريكية تقوم بالتحكم في أقمار جي بي أس الصناعية |
 إطلاق صاروخ يحمل قمر صناعي لنظام جي بي أس |
 نظام جي بي أس في السيارة |
 أنظمة جي بي أس محمولة |
 يمكن تزويد الحاسوب المحمول بأنظمة إستقبال الجي بي أس. الثمن إبتداء من 50 دولار |
[تحرير] وصلات خارجية
