كيفية تحديد المواقع عبر القمر الصناعي باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي GPS

 

كوكب المنى

كيفية تحديد المواقع عبر القمر الصناعي باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي GPS

مكونات نظام تحديد المواقع العالمي GPS:-

يتكون نظام تحديد المواقع العالمي من مجموعة من الأقمار الصناعية يصل عددها إلى 24 قمراً صناعياً والذي وصل في الوقت الحاضر إلى 31 قمراً ، وعدد من المحطات الأرضية التي تتحكم وتسيطر على الأقمار الصناعية في مدارتها وارسال كافة المعلومات ، وأجهزة الاستقبال الأرضية التي تقوم باستقبال وتحليل الإشارات القادمة من الأقمار الصناعية وتحديد المواقع بالدقة 
المطلوبة.

وهذا النظام يعتبر ملكاً لحكومة الولايات المتحدة الأمريكية ولكن يمكن الاستفادة منه في أي مكان وفي أي وقت خلال ال 24 ساعة.

الفكرة الأساسية لإيجاد إحداثيات النقاط باستخدام جهاز جي بي اس (GPS):

او يمكن ان طلق عليه تحديد المواقع عبر الاقمار الصناعية مباشر ، من المعروف في المساحة الأرضية أنه إذا كان لدينا احداثيات نقطتين فإننا نستطيع حساب المسافة بينهما وكذلك

الانحراف. ولو كان لدينا نقطة مجهولة الاحداثيات ونريد إيجاد احداثياتها نقيس المسافة بين تلك النقطة وثلاث نقاط أخرى معلومة الاحداثيات على الأقل وباستخدام المعادلات الرياضية يمكن ايجاد احداثيات تلك النقطة المجهولة.

وحيث ان نظام ال GPS يعتمد على المسافة (المدى) بين موقع القمر الصناعي في مداره المعلوم الاحداثيات وبين النقطة المراد ايجاد احداثياتها على الأرض فإننا بحاجة إلى طريقة لحساب المسافة بين القمر الصناعي والنقطة المرصودة على الأرض؟ حيث يستخدم العلاقة بين المسافة والسرعة والزمن التالي:

  • المسافة = السرعة x الزمن

فلو علمنا الوقت الذي تحتاجه الموجة أو الإشارة التي تنطلق من القمر الصناعي إلى أن تصل للأرض والتي سرعتها هي سرعة الضوء ( 300000 كم/ث) لأصبح بالإمكان حساب المسافة بين القمر الصناعي والنقطة الأرضية. 

ويتم ذلك عن طريق مطابقة تشفير الموجات القادمة من القمر الصناعي مع موجات جهاز الاستقبال الأرضي ومن تطابق الشفرتين أو عدم تطابهما يمكن حساب الوقت الذي استغرقته الموجة القادمة إلى المستقبل الأرضي بكل دقة ، مع ملاحظة أنه في حالة عدم التوافق بين ساعات القمر الصناعي وساعات المستقبل الأرضي
فإن المسافة المحسوبة بينهما تسمى المسافة الكاذبة (Pseudo range) .

طرق قياس المسافة بين القمر الصناعي والمستقبل الأرضي:-

يوجد طريقتان لقياس المسافة بين القمر الصناعي والمستقبل هما:-
  1.  قياس مدى الشفرة Ranging – Code Differential )).
  2.  قياس الموجة الحاملة للطور (Carrier phase differential).

1- قياس مدى الشفرة (Code Differential –Ranging):-

عند لحظة معينة يقوم المستقبل بتوليد شفرة (P- code) أو (C/A) في نفس الوقت الذي يستقبل فيها نفس الشفرة من القمر الصناعي ومقارنة الشفرة المولدة من المسقبل والمستقبلة من القمر ، يمكن ايجاد فارق الزمن بين الشفرتين ومنها حساب المسافة بين القمر والمستقبل (المسافة = السرعة (سرعة الضوء( x الزمن).

2- قياس الموجة الحاملة للطور (Differential Carrier Phase):-

عندما يحصل المستقبل على إشارة القمر الصناعي يقوم بحساب فرق الطور بين الموجة المرسلة من القمر والموجة المولدة من جهاز الاستقبال، ثم يقوم المستقبل بعد دورات الطور الكامل للموجة الحاملة لكل قمر صناعية تم الرصد عليه ، وتسمى هذه القيمة بعدد الموجات الصحيحة (العدد الكامل من الموجات( أو غموض الطور (phase Ambiguity) ويتم تحديد العدد الصحيح عن طريق:-

1- الرصد على القمر مدة لاتقل عن 30 دقيقة بشرط أن يكون الاتصال بين القمر والمستقبل مستمراً بدون النقطاع .
2- أو عن طريق معالجة الأرصاد لاحقاً.

وبمعلومية طول الموجة wave length يمكن حساب المسافة بين القمر والمستقبل من العلاقة التالية:

المسافة بين القمر والمستقبل = فرق الطور + عدد الموجات الكاملة x الطول الموجي
استخدامات gps النظام تحديد المواقع العالمي:-

يستخدم نظام تحديد المواقع في العديد من التطبيقات منها:

  1. في جميع الأعمال المساحية والجيوديسية الدقيقة كشبكات المثلثات والمضلعات.
  2.  رصد تحركات القشرة الأرضية.
  3.  رصد إزاحة المنشأت الحيوية كالكباري.
  4.  رصد هبوط القشرة الأرضية.
  5.  إنتاج خرائط عالية الدقة من كاميرات التصوير الجوي.
  6.  يعتبر نظاما أساسيا في أعمال الملاحة الجوية والملاحة البحرية.
  7.  في تحركات الجيوش العسكرية وتحديد الأهداف.
  8.  في أبحاث الفضاء.
  9.  مصدر من مصادر المعلومات في نظم المعلومات الجغرافية (GIS)

المصدر:-

{1} د.عادل السليمان الكومي (2019): محاضرات مساحة الأقمار الصناعية (GPS).
author-img
كوكب المنى

تعليقات

ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
    google-playkhamsatmostaqltradent