زنگ تفریح شماره 147
جی پی اس چگونه کار می‌کند؟
امروزه ما در دنیایی زندگی می‌کنیم که هیچکسی در آن گم نمی‌شود و همه‌ی نقاط روی زمین قابل شناسایی است. ما ابزارهایی در دست داریم که به کمک ماهواره‌ها موقعیت دقیق ما را در هر کجای زمین نشان می‌دهد اما این دستگاه‌ها واقعاً چگونه کار می‌کنند؟
دستگاه‌های جی پی اس(GPS) در حقیقت با ماهواره‌ها ارتباط برقرار نمی‌کنند و اطلاعات را به آنها مخابره نمی‌کنند. آنها فقط اطلاعات را از ماهواره‌ها دریافت می‌کنند. با اینکه جی پی اس ها تنها وسیله برای موقعیت‌یابی نیستند اما در پرکاربرد بودن آنها هیچ شکی نیست و به همین دلیل زنگ تفریح این شماره را به این موضوع اختصاص دادیم.
از ماهواره به کف دست شما
|
جی پی اس یا سیستم موقعیت‌یابی جهانی در اصل توسط ایالت متحده آمریکا برای استفاده در ارتش ایجاد شد اما در نهایت استفاده از آن برای غیرنظامیان هم آزاد شد. حداقل 24 ماهواره جی پی اس همیشه در حال گردش به دور زمین هستند و بطور پیوسته داده‌ها را مخابره می‌کنند. این ماهواره‌ها به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که از هر نقطه‌ای از زمین 4 ماهواره در آسمان قابل مشاهده باشد.
|
 |
البته شما نمی‌توانید آنها را ببینید اما مسیر مستقیمی برای انتقالات رادیویی وجود دارد یعنی جی پی اس در صورتیکه مانعی در سر راه سیگنال‌ها وجود داشته باشد کار نمی‌کند و شما به یک ارتباط مستقیم و بدون مانع با آسمان نیاز دارید و در تونل‌ها و غارها جی پی اس کار نمی‌کند.
ماهواره‌های جی پی اس به طور دائم امواج رادیویی را به زمین مخابره می‌کنند. هر سیگنال مخابره شده شامل موقعیت ماهواره‌ای و زمان دقیق ارسال سیگنال است. هر ماهواره دارای یک ساعت اتمی درونی است و به همین دلیل ساعت ارسال سیگنال‌ها دقیق می‌باشد.
جی پی اس چگونه موقعیت شما را تشخیص می‌دهد؟
وسیله‌ای که دارای جی پی اس است چه در اتومبیل برای مکان‌یابی یا تلفن هوشمند تنها یک گیرنده‌ی جی پی اس است. دستگاهی که جی پی اس روی آن تعبیه شده است در حقیقت برای موقعیت‌یابی با ماهواده ارتباط برقرار نمی‌کنند و به جای ازتباط با ماهواره به امواج رادیویی که مرتباً از ماهواده‌ها مخابره می‌شوند گوش می‌دهد. یک گیرنده‌ی جی پی اس به سیگنال‌هایی که از 4 ماهواره یا بیشتر مخابره می‌شود گوش می‌کند. بدیهی است سیگنال‌های ماهواره‌های نزدیک‌تر زودتر می‌رسد درحالیکه سیگنال‌های ماهواره‌های دورتر دیرتر می‌رسند. تفاوت زمانی در واقع خیلی کم است اما با گیرنده‌های جی پی اس قابل تشخیص است. با مقایسه زمان مخابره سیگنال‌ها با زمانی که آنها دریافت شده‌اند گیرنده می‌تواند فاصله شما را از هر 4 ماهواره تخمین بزند و سپس با استفاده از Trilatertion گیرنده می‌تواند موقعیت خودش را تشخیص دهد.
 |
اما Trilateration چیست؟
تصور کنید به شما می‌گویند شما در 500 مایلی نیویورک، 800 مایلی میامی و 700 مایلی شهر کانسانس هستید با این اطلاعات شما می‌توانید ناحیه‌ای که فاصله‌ی صحیح از این 3 شهر دارد تشخیص دهید، این همان اتفاقی است که در هر بار استفاده از جی پی اس اتفاق می‌افتد.
|
جایگزین‌های جی پی اس
جی پی اس ها تنها وسایل مورد استفاده برای موقعیت‌یابی نیستند. تلفن‌های هوشمند از شیوه Trilateration و اطلاعات دکل‌های مخابراتی برای موقعیت‌یابی استفاده می‌کنند. در این شیوه با اندازه گرفتن تفاوت‌های قدرتی در دکل‌های مخابراتی مختلف موقعیت‌یابی انجام می‌شود.
بعضی از دستگاه‌ها از WPS یا سیستم موقعیت‌یابی وای‌فای برای تعیین موقعیت فعلیشان استفاده می‌کنند. ماشین‌های گوگل استریت که در گوشه و کنار دنیا مشغول رانندگی و ضبط تصاویر هستند، همزمان نام مودمهای وای فای اطراف خودشان، به همراه قدرت سیگنال هر یک را بر روی موقعیت‌های درون نقشه ثبت می‌کنند. علاوه بر این گوگل هر زمان که بتواند، اطلاعات دریافتی از تلفن‌های هوشمند متصل به شبکه‌های وای‌فای را که همزمان از شبکه موبایل یا جی‌پی‌اس استفاده کرده‌اند به سرورهای خود اضافه می‌کند.
آنگاه هنگام استفاده از خدمات گوگل استریت و گوگل مپز بر روی موبایل‌تان، تلفن هوشمند شما به اسکن شبکه‌های بیسیم اطراف می‌پردازد. سپس لیستی از نام‌ها و قدرت سیگنال را به سرورهای گوگل می‌فرستد. گوگل با استفاده از پایگاه داده‌های خود و اطلاعات از قبل ثبت شده می‌تواند تخمین بزند که شما در نزدیکی کدام شبکه بیسیم قرار دارید، لذا به درستی موقعیت فعلی‌تان را تشخیص می‌دهد. این سیستم حتی در مکان‌های داخلی و سرپوشیده که جی‌پی‌اس جوابگو نیست هم نسبتا خوب عمل می‌کند.
البته سیستم جی پی اس تنها شبکه ماهواره ها نیست که می تواند برای تشخیص موقعیت مورد استفاده قرار گیرد. روسیه سیستم اختصاصی خود با نام GLONASS را در اختیار دارد و چین هم سیستم خود با نام BDS را راه اندازی نموده است. اروپا هم مشغول کار بر روی جایگزین اختصاصی خود برای جی‌پی‌اس با نام Galileo است.
در صفحات دیگر سایت رشد نیز مطالبی از زوایای دیگر در مورد جی‌پی‌اس گفته شده‌است که مطالعه‌ی آنها می‌تواند مفید باشد: