جی پی اس یا موقعیت یاب

جی پی اس یا موقعیت یاب

    در مطلب معرفی جی پی اس یا موقعیت یاب قصد داریم سیر تا پیاز را درباره این وسیله که به جز ورزش کوهنوردی کاربردهای بسیار دیگری نیز دارد، بررسی کنیم. ابتدا به معرفی این وسیله خواهیم پرداخت و سپس درباره نکات مهم دیگر مربوط به این وسیله حرف خواهیم زد. اگر شما هم به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه هستید، با این مطلب از وب سایت دکوول همراه باشید.

جی پی اس چیست؟

    موقعیت یاب یا همان پی پی اس را باید یکی از مهمترین و کارآمدترین اختراعاتی دانست که در دهه 80 میلادی برای استفاده در صنایع نظامی ساخته شد. استفاده از این وسیله سال‌ها بعد برای عموم مردم آزاد شد. موقعیت‌یاب‌ها را باید ابزاری دانست که در تولید ردیاب‌ها کاربرد بسیاری دارند. درواقع ردیاب‌ها همگی نوعی موقعیت یاب هم هستند، اما لزوما موقعیت یاب‌ها فقط کارکرد ردیابی ندارند.

    همه ما از واژه جی پی اس برای معرفی موقعیت یاب استفاده می‌کنیم. در پاسخ به این سوال که جی پی اس مخفف چیست، باید گفت، جی پی اس مخفف عبارت Global Positioning System به معنای سیستم مکان‌یابی جهانی است. وزارت دفاع آمریکا در سال 1980 میلادی و برای اینکه به پیدا کردن موقعیت سربازان نظامی و نیرو‌های جنگی خود کمک کند، اقدام به ساخت و بهره‌برداری از سیستمی با هدف ردیابی دقیق کرد. اینگونه شد که سیستم موقعیت‌یابی جهانی جی پی اس در ابتدا تنها با اهداف نظامی ساخته شد.

    در حال حاضر اما این وسیله کاربرد‌های متفاوت و ساده‌تری پیدا کرده و به عنوانی راه‌حلی برای رفع برخی از نیاز‌های روزانه مردم مورد استفاده قرار می‌گیرد. جی پی اس وسیله‌ای است که روزانه میلیون‌ها کاربر در سراسر دنیا از آن استفاده می‌کنند. این وسیله در بسیاری موارد نجات‌دهنده جان افراد بوده است. همچنین امروزه ردیاب‌ها به عنوان یکی از بهترین ابزارها برای تامین امنیت استفاده می‌شوند.

    سیستم موقعیت یاب جهانی یا جی پی اس (GPS) از 25 ماهواره به وجود آمده است و هر کدام از این ماهواره‌ها در پنج ایستگاه زمینی قابل کنترل هستند. همچنین هر کدام از ماهواره‌های جی پی اس دارای شش مدار هستند که در فاصله 2000 متری از سطح کره‌زمین قرار گرفته‌اند و در روز دو بار به دور زمین گردش می‌کنند.

    با استفاده از همین تکنولوژی است که تمام اطلاعات موقعیتی و جغرافیای کره زمین هرروز جمع‌آوری و بروزرسانی می‌شوند. دقتی که امروز در این تکنولوژی مشاهده می‌کنیم هم نتیجه‌ به ‌کار بردن ماهواره‌های دقیق و ارزیابی‌های همیشگی است.

جی پی اس چگونه کار می‌کند؟

    ماهواره‌های موقعیت یاب که با نام navstar نیز شناخته می‌شوند؛ در هر 12 ساعت یک بار دور مدار‌های دقیق ردیابی می‌گردند. هر کدام از این ماهواره‌ها سیگنال‌های خاصی را به ایستگاه‌های مستقر در زمین ارسال می‌نمایند تا دستگاه‌های GPS این اطلاعات را بررسی کنند و در نهایت موقعیت دقیق را ارائه نماید. درواقع زمانی که می‌خواهید از جی پی اس‌ها  استفاده کنید، درخواست شما به ایستگاه‌های زمینی منتقل خواهد شد و در طی یک عملیاتی بسیار پیچیده موقعیت شما تعیین می‌گردد و در اختیار شما قرار می‌گیرد.

جی پی اس چقدر دقت دارد؟

    دقت مسیریابی سیستم‌های جی پی اس بسیار بالا است. این دقت به گونه‌ای است که شما در هر زمان و با وجود هرگونه شرایط بد آب و هوایی می‌توانید به کمک این وسیله به راحتی موقعیت خود و مسیر مورد نظرتان را تشخیص دهید. دقت جی پی اس معمولا در یک بازه‌ بین 2 تا 5 متر اندازه‌گیری می‌شود و به مواردی همچون موقعیت انتخابی، پوشش‌دهی مناسب، اینترنت با سرعت مناسب و... بستگی دارد.

چرا جی پی اس‌ها دچار خطا می‌شوند؟

    سیستم NAVSTAR دقت بسیار بالایی دارد. این وسیله به گونه‌ای طراحی شده تا  اطلاعات دقیقی را در اختیار کاربران بگذارد. اما همانطور که گفته شد هدف از اختراع جی پی اس در ابتدای امر کاربرد‌های نظامی بود، به همین دلیل راه‌هایی برای از کار انداختن آن نیز به وجود آمد. در ادامه برخی از مهم‌ترین عواملی که باعث ارور دادن جی پی اس می‌شود را معرفی خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

• شاید برایتان جالب باشد که بدانید، سیگنال‌هایی که از طریق آن اطلاعات به ایستگاه زمینی می‌رسد بسیار آهسته هستند و گاهی شرایط بد اتمسفر‌ باعث ارور دادن دستگاه می‌شود.
•   وجود ساختمان‌های بلند و مواردی از این دست، انتقال اطلاعات را به ایستگاه‌های زمینی زمان‌بر خواهد کرد.
• بعضی وقت‌ها هم ارور به این دلیل است که موقعیت گزارش شده توسط ماهواره‌ها اشتباه است؛ این مسئله گاهی به این دلیل اتفاق می‌افتد که موقعیت مکانی کاربر دور از دسترسی ماهواره‌‌ها قرار دارد.
• معمولا جی پی اس‌ها نمی‌توانند به خوبی مسیر‌هایی مانند زیر‌زمین و زیر آب را موقعیت‌یابی کنند و در این شرایط هم کاربر ممکن است با پیام خطا روبه‌رو می‌شود.

مهمترین کاربرد جی پی اس چیست؟

    اصلی‌‌ترین و مهم‌ترین ویژگی که یک جی پی اس می‌تواند داشته باشد، ارائه گزارش موقعیت مکانی دقیق است. اما تنها کاربرد این دستگاه گزارش موقعیت دقیق نیست، زیرا با گذر هر چقدر که زمان می‌گذرد و تکنولوژی پیشرفت می‌کند، امکانات و قابلیت‌های قابل توجهی مانند جهت‌دهی موقعیت مکانی، نشان دادن سرعت، نشان دادن فاصله دقیق مبدا تا مقصد، نشان دادن زمان غروب و طلوع آفتاب و همچنین ارائه بهترین مسیر برای رسیدن به مقصد به ویژگی‌ها و کاربردهای این وسیله افزوده می‌شود.

    بهترین ویژگی دستگاه‌های جی پی اس این است که با استفاده از آن می‌توانید در هر ثانیه که دوست داشته باشید برای موقعیت‌یابی مسیر و یا وسیله مورد نظر خود اقدام کنید.

انواع جی پی اس با توجه به ویژگی‌ های کاربردی

    برای استفاده از خدمات سیستم موقعیت یاب جهانی باید ابتدا مشخص کنید که چه هدفی برای استفاده دارید. چراکه امروزه با توجه به نیاز مردم جی پی اس‌ها در انواع متفاوتی تولید‌ می‌شوند و هر کدام از این انواع کارایی جداگانه دارند. یکی از کاربردی‌ترین جی پی اس‌هایی که در حال حاضر در بازار وجود دارد جی پی اس مورد استفاده در خودرو و موتور سیکلت‌ها است.

    جی پی اس‌های خودرو اندازه کوچکی دارند و با نصب یک سیم‌کارت فعال می‌شوند. جی پی اس ماشین به دلیل سایز و اندازه مناسبی که دارد بر روی قسمت‌های مختلف ماشین به راحتی قابل نصب است و با اتصال آسان آن به گوشی موبایل اطلاعات مسیر و موقعیت اتومبیل را در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

    جی پی اس خودرو بیشترین کاربرد را برای راننده‌های تاکسی یا افرادی دارد که اتومبیل خود را اجاره می‌دهند. اگر فقط می‌خواهید امنیت خودروی خود را بالا ببرید، بهر است به جای استفاده از جی پی اس، خرید یک ردیاب ارزان قیمت را در برنامه خود قرار دهید. استفاده از ردیاب و جی پی اس برای موتور سیکلت‌ها هم امکان‌پذیر است. به این صورت که شما می‌توانید با نصب دستگاه مسیریاب به موتور سیکلت، سیستم موقعیت یاب را بر روی موتورسیکلت خود فعال کنید. لازم به ذکر است که مهم‌ترین کاربرد دستگاه‌های جی پی اس برای پیک‌های موتوری است تا کاربران از وضعیت دقیق مسیر موتورسیکلت آگاه شوند.

    دستگاه جی پی اس جیبی یکی دیگر از کاربردی‌ترین جی پی اس‌های موجود در بازار است که برای حفظ و کنترل اشخاصی مانند کودکان، افراد مسن و حتی افرادی که از بیماری آلزایمر رنج می‌برند استفاده می‌شود. از این وسیله همچنین به دلیل اندازه کوچک و مناسبی که دارد می‌توان در کیف مدارک، گاو‌صندوق‌ها یا حتی در وسایل نقلیه استفاده نمود.

آشنایی با قطب نما

    قطب نما نیز نوعی جهت یاب است که از آن در مواردی همچون کوهنودی، ناوبری، نقشه‌برداری و ... استفاده می‌شود. قطب نما معمولا براساس اصول مغناطیسی یا ژیروسکوپی یا با تعیین جهت خورشید یا یک ستاره کار می‌کند. قدیمی‌ترین و رایج‌ترین نوع قطب نما، قطب نما مغناطیسی نام دارد که انواع مختلف آن در هواپیماها، کشتی‌ها،  وسایل نقلیه زمینی و برای نقشه‌برداری استفاده می شود. این وسیله را باید یک مغناطیس سنج دانست که برای جهت‌یابی و جهت‌گیری از آن استفاده می‌شود.

طرز کارکرد قطب نما چگونه است؟

    همه قطب نماها دارای صفحه‌ای هستند که جهت شمال، جنوب، شرق و غرب در آن با حروف اختصاری نشان داده می‌شود. هنگامی که از قطب نما استفاده می‌شود صفحه آن را می‌توان با جهت‌های جغرافیایی مربوطه مطابقت داد. به عنوان مثال علامت N روی صفحه به سمت شمال است. صفحه این وسیله جهت‌یابی علاوه بر جهات جغرافیایی دارای علامت‌هایی برای تعیین زاویه‌ها برحسب درجه است.

    جهت شمال ۰ درجه است و زوایای قطب نما در جهت عقربه‌های ساعت افزایش پیدا می‌کند، بنابراین شرق ۹۰ درجه، جنوب ۱۸۰ درجه و غرب ۲۷۰ درجه است. این اعداد به قطب نما این امکان را می‌دهد تا سمت مغناطیسی شمال واقعی را نشان دهد. اگر انحراف مغناطیسی بین شمال مغناطیسی و شمال واقعی از نظر زاویه عرض و زاویه طول شناخته شده باشد، جهت شمال مغناطیسی نیز جهت شمال واقعی را نشان خواهد داد.

کاربرد قطب نما

    از این وسیله در کشتی‌ها و هواپیماها و دیگر موقعیت‌ها برای جهت‌یابی استفاده می‌کنند. از دیگر کاربردهای وسیع قطب‌نما می‌توان به استفاده از آن در صنایع نظامی اشاره کرد. درواقع برای دیده‌بانی در مناطق عملیاتی از قطب نما استفاده می‌شود. در صنایع مخابرات، کارهای پژوهشی و ساختمان‌سازی نیز قطب ‌نما و قبله نماها که  نوعی دیگر از قطب نما هستند استفاده می‌شود.

قطب نمای مغناطیسی چیست؟ 

    قطب نمای مغناطیسی رایج‌ترین نوع این وسیله جهت‌یابی است. از این وسیله به عنوان یک اشاره‌گر به سمت شمال مغناطیسی و نصف النهار مغناطیسی محلی استفاده می‌شود و سوزن مغناطیسی شده که در قلب آن استفاده شده با میدان مغناطیسی زمین همسو است. در قطب نمای مغناطیسی، میدان مغناطیسی یک گشتاور بر روی سوزن ایجاد می‌نماید که انتهای شمالی یا قطب سوزن را تقریبا به سمت قطب مغناطیسی شمالی زمین می‌کشاند و دیگری را به سمت قطب مغناطیسی جنوبی زمین می‌کشد. وقتی قطب نما را در یک سطح ثابت قرار بدهید، سوزن آن می‌چرخد، پس از چند ثانیه نوسانات آن از بین رفته و جهت شمال را نشان خواهد داد.

    معمولا در ناوبری، جهت‌ها براساس شمال واقعی مشخص می‌شوند. بسته به موقعیتی که در آن قرار زاویه بین شمال واقعی و شمال مغناطیسی می‌تواند بسیار متفاوت باشد. انحراف مغناطیسی محلی در بیشتر نقشه‌ها ذکر شده است تا به نقشه اجازه داده شود با قطب نما به موازات شمال واقعی جهت‌گیری نماید. مکان قطب‌های مغناطیسی زمین با گذشت زمان به آرامی تغییر پیدا می‌کنند که از آن به عنوان تغییرات سکولار ژئومغناطیسی یاد می‌شود بنابراین باید از نقشه‌ای با آخرین اطلاعات مربوط به انحراف استفاده شود. برخی از قطب نماهای مغناطیسی ابزاری برای جبران دستی کاهش افت مغناطیسی دارند، به طوری که قطب نما جهت‌های واقعی را نشان می‌دهد.

محدودیت های قطب نمای مغناطیسی

    در عرض‌های جغرافیایی متوسط می‌توانید به قطب نمای مغناطیسی ​​بسیار قابل اعتماد کنید، اما اگر فاصله نزدیک باشد، قطب‌های مغناطیسی زمین غیرقابل استفاده خواهد شد. با نزدیک شدن قطب نما به یکی از قطب‌های مغناطیسی، تمایل مغناطیسی، اختلاف جهت به شمال جغرافیایی و شمال مغناطیسی، بیشتر و بیشتر خواهد شد. در برخی از نقاط نزدیک به قطب مغناطیسی، قطب نما هیچ جهت خاصی را نشان نخواهد داد اما، شروع به حرکت نوسانی می‌کند. همچنین، به دلیل تمایل مغناطیسی، سوزن هنگام نزدیک شدن به قطب‌ها به سمت بالا یا پایین اشاره خواهد کرد.

    قطب نماهای مغناطیسی تحت تأثیر هر زمینه دیگری غیر از زمین قرار می‌گیرند. محیط‌هایی شامل رسوبات مغناطیسی و منابع مصنوعی مانند MRI ، اجسام بزرگ آهن یا فولاد، موتورهای الکتریکی یا آهنرباهای دائمی پر قدرت باشند، جهت یابی آنرا تحت تاثیر قرار خواهند داد. هر جسم رسانای الکتریکی حامل جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی تولید کرده و قطب نماهای مغناطیسی در کنار چنین اجسامی ممکن است دچار خطا شوند. برخی از قطب نماها دارای آهن ربایی هستند که می‌توان برای جبران میدان‌های مغناطیسی خارجی آنها را تنظیم کرد.

انواع دیگر قطب نما

    در ادامه این مطلب انواع قطب نماها را به شما معرفی خواهیم کرد،  با ما همراه باشید.

قطب نمای ژیروسکوپی

    در بعضی از قطب نماها از مغناطیس زمین برای نشان دادن جهت استفاده نمی‌شود. قطب نمای ژیروسکوپی که در اوایل قرن ۲۰ اختراع شد، از این نوع است. در این وسیله از ژیروسکوپ چرخشی برای دنبال کردن محور چرخشی زمین و پیدا کردن شمال واقعی استفاده می‌شود. از آنجا که شمال مغناطیسی اندازه گیری نمی‌شود انحراف در این وسیله اهمیتی پیدا نخواهد کرد. بنابراین هنگامی که ژیروسکوپ شروع به چرخیدن کند، حرکت وسیله باعث ایجاد مزاحمت نخواهد شد. از این نوع قطب نما اغلب در کشتی‌ها و هواپیماها استفاده می‌‎شود.

قطب نمای خورشیدی

    در قطب نما خورشیدی از خورشید به عنوان ابزار جهت‌یابی استفاده می‌شود. این وسیله را باید متداول‌ترین روش استفاده از کارت قطب نما و زاویه سایه خورشید برای نشان دادن جهت دانست. حتی بدون کارت قطب نما، روش‌هایی وجود دارد که از خورشید به عنوان قطب نما استفاده می‌کند. این روش‌ها از قدیم در میان مردم رایج بوده است.

    یک روش ساختن چوب سایه است. چوب سایه چوبی است که به صورت قائم در زمین قرار می‌گیرد. سنگریزه‌هایی که در اطراف چوب قرار داده می‌شوند و یک تکه رشته برای ردیابی سایه خورشید در آسمان مورد استفاده قرار می‌گیرد تا جهت شرق و غرب را تعیین کند. نوع دیگر قطب نمای خورشیدی ساعت آنالوگ نام دارد. با استفاده از عقربه‌های ساعت و موقعیت خورشید، می‌توان جهت شمال یا جنوب را تعیین نمود. در این روش لازم است ساعت را به موازات زمین (در دست خود) نگه دارید و عقربه آن را به سمت خورشید ثابت کنید.

    در نهایت زاویه بین عقربه ساعت و علامت ساعت ۱۲ را پیدا نمایید. این خط شمال به جنوب است. در نیمکره جنوبی، شمال جهت نزدیک‌تر به خورشید خواهد بود. در نیمکره شمالی، شمال جهت دورتر از خورشید خواهد بود. شاید جالب باشد که بدانید بسیاری از جانوران از جمله انواع خاصی از مورچه ها، ماهی‌ها و پرندگان و ... از خورشید به عنوان قطب‌نما استفاده می‌کنند تا به آنها در یافتن جهت کمک نماید. آنها از ساعت بیولوژیکی داخلی خود برای تعیین جهت تابش خورشید در آسمان و حفظ مسیر مستقیم استفاده می‌کنند.

    جانوران دیگر مانند کبوترها با استفاده از میدان مغناطیسی خود زمین قادر به پیمایش هستند. مغز آنها مانند یک قطب نما مغناطیسی داخلی عمل می‌کند.

قطب نمای ماهواره ‌ای

    این قطب نماها در واقع گیرنده‌های   GPSهستند که در ابتدای همین مقاله مفصل درباره‌شان حرف زدیم. در حال حاضر گیرنده‌های سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS) در بسیاری از موارد، جای قطب نما را گرفته‌اند. یک گیرنده GPS با ماهواره‌هایی که به دور زمین می‌چرخند و ایستگاه‌های نظارتی روی زمین در تعیین محل گیرنده عمل می‌کند. گیرنده‌های GPS این توانایی را دارند که طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع را روی نقشه ترسیم نمایند. تا آن زمان که اشیا بزرگ سیگنال‌ها را مسدود ننمایند، قرائت معمولا در محدود ۱۵ متری (۵۰ فوت) دقیق است.

قطب نمای انگشت شستی

    این وسیله در اواسط دهه ۱۹۸۰ برای اتصال به انگشت شست ابداع شد. تغییراتی در شکل صفحه و ساختار این قطب نما نسب به مدل‌های قبلی ایجاد کردند. این وسیله برای استفاده دونده‌ها و افرادی که سریع پیاده‌روی می‌کنند، بسیار مناسب است. این قطب نما به انگشت شست دست چپ بسته می‌شود و مزیتش این است که قطب نما و نقشه در آن واحد روی این دستگاه خوانده می‌شوند. مشکلی که این قطب نما دارد این است که موقع دویدن خیلی دقیق نیست.

قطب نماهای حالت جامد 

    قطب نماهای كوچکی که در ساعت‌ها، تلفن‌های همراه و ساير دستگاه‌های الكترونيكی موجود است، از نوع قطب نماهای حالت جامد هستند. معمولا در این دستگاه از دو يا سه حسگر ميدان مغناطيسی استفاده شده تا داده‌ها را برای یک ريزپردازنده آماده می‌کند. این دستگاه یک گسسته است و متناسب با جهت گیری آن سیگنال دیجیتال یا آنالوگ تولید می‌کند. این سیگنال توسط یک کنترل‌کننده یا ریزپردازنده تفسیر و یا به صورت داخلی استفاده یا به یک واحد نمایشگر ارسال می‌شود. این سنسور از الکترونیک داخلی بسیار کالیبره شده برای اندازه‌گیری پاسخ دستگاه به میدان مغناطیسی زمین استفاده می‌کند.

قطب نمای پیشرفته

    این نوع از قطب نماها که مجهز به سلول‌های شب‌نما هستند، بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی کاربرد دارند. قطب نماهای پیشرفته در تاریکی شب هم می‌تواند جهت‌یابی را به خوبی انجام دهند. این نوع وسیله‌ها در دوربین‌های نظامی، تانک‌ها، نفربرها و شماری خودروهای پیشرفته استفاده می‌شوند. این قطب نماها در مواردی همچون اندازه‌گیری طول و عرض جغرافیایی محل، انجام عملیات نظامی، نقشه خوانی و دیده‌بانی در مناطق جنگی نقش تعیین کننده دارند.

کلام آخر

    با وجود پیشرفت‌های GPS ، قطب نما هنوز هم ابزاری ارزشمند محسوب می‌شود. بسیاری از هواپیماها و کشتی‌ها هنوز از قطب نمای بسیار پیشرفته به عنوان ابزار ناوبری استفاده می‌کنند و مهم‌تر از همه اینکه قطب نما کارایی زیادی بری کوهنوردی دارد. برای بررسی گاه به گاه – برای ناوبران یا قایق های کوچک – یک قطب نمای جیبی یا قطب نمایی که روی داشبورد نصب شده است، یک ابزار عملی و قابل حمل است.

    اینکه شما از کدام نوع جی پی اس و قطب نما در کوهنوردی استفاده کنید بستگی به انتظاراتتان از این وسیله دارد. پس از خواندن این مطلب باید بتوانید به راحتی گزینه مناسب را برای خود پیدا کنید. اگر نکته دیگری وجود دارد که در این مطلب بدان اشاره نشد، حتما آن را با ما و دیگر خوانندگان به اشتراک بگذارید. امید است این مطلب برایتان مفید بوده باشد و بتوانید از آن استفاده کنید.