معرفی کتاب

مرکز عایق ایران- عایق های رطوبتی و صوتی و حرارتی و گود های ساختمانی

   مشاور، طراح و مجری کلیه پروژه های عایق کاری در سطح ایران

  جهت راهنمایی و مشاوره با این شماره تماس بگیرید

 09155241800

لینک های مفید



 آمار سایت

تعداد کاربران آنلاین :  64

تجهیزات سخت افزاری سیستم موقعیت یاب جهانی

GPS که سرواژه عبارت زیر و به معنی سیستم موقعیت یابی جهانی (Global Position System) می باشد، توسط صنایع نظامی امریکا به منظور راهنمایی دقیق سربازان برای یافتن مسیر درست طراحی شد (که هنوز از طرف ارتش امریکا به کار برده می شود). از زمانی که دولت امریکا GPS را در اختیار عموم گذاشت (ماه مه سال 2000) مردم کاربردهای مختلفی برای آن پیدا کردند. در حال حاضر، مردم، مؤسسات، و سازمانهای دولتی از فناوری GPS برای هر چیزی از پیدا کردن مقصد سفر تا ردیابی اتومبیل های یک شرکت بهره می گیرند . کشور سوئیس از آن برای وسایل نقلیه سنگین استفاده می کند .


بسیاری از مردم از تجهیزات GPS به دلایل امنیتی بهره می گیرند . گردشگران ، قایق رانها از آن برای پیدا کردن مقصد و بازگشت سالم به منزل سود می جویند . اگر یک وسیلة GPS و یک تلفن موبایل در اتومبیل خود داشته باشید در صورت وقوع تصادف قادر خواهید بود که سرویسهای اورژانس را به آسانی به طرف مکان خود هدایت کنید .

گیرنده های سیستم GPS

بخشهای اصلی یک گیرنده GPS عبارتند از :

1. آنتن با Preamplifier

2. بخش RF Radio Frequency

3. بلوک ردیابی سیگنال

4. واحد ورودی دستورات و واحد نمایش

5. واحد خروجی و ذخره داده ها

6. منبع نیرو

7.میکروپروسسور

آنتن:

آنتن گیرنده وسیله ای است جهت تبدیل انرژی الکترومغناطیسی موج به جریان الکتریکی  به عبارت ساده تر ، آنتن سیگنال های ماهواره های بالای افق خود را دریافت و بعد از انکه نویزها را به کمک فیلتر هایی از ورودی سیگنالها برداشته آنها را به بخش RF انتفال می دهد


یک مشخصه اصلی در آنتها الگوی حصول Gain Panern آنها می باشد که حساسیت آنها در دریافت سیگنال های ارسالی از زاویه ارتفاعی مشخصی را نشان می دهد . بر طبق این الگو انتنها موظف می شوند که سیگنالهای ارسالی از ماهواره ها را تا زاویه ارتفاعی مشخصی دریافت کنند . Gain آنتن باید متناسب با نوع کاربرد گیرنده باشد . به عنوان مثال در کارهای Static در مکانهای شهری ، Gain آنتن باید به گونه ای باشد که امواج ارسالی از ماهواره ها با زاویه ارتفاع پایین را دریافت نکند (جهت اجتناب از بروز پدیده چند مسیری) Multipath و در کاربرد های ناوبری در دریا ها آنتن هایی با Gain بالا نیاز است تا امواج مربوط به ماهواره ها با زاویه ارتفاعی پایین را نیز دریافت کند .

توضیح: یکی از اثرات و خطاهایی که در GPS با آن مواجه هستیم ، اثر چند مسیری (Multipath) می باشد . این پدیده در اثر انعکاس امواج از سطح منعکس کننده مانند ساختمان ها به وجود می آید . در اثر این پدیده آنچه گیرنده دریافت می کند سیگنالی است که از دو یا چند مسیر مختلف به آن رسیده است . جهت اجتناب از این مسئله معمولاً الگوی حصول آنتن را به گونه ای طراحی می کنند که سیگنالهای ماهواره ها تا زاویه ارتفاعی مشخصی را ردیابی نمایند که به این زاویه ارتفاعی Cut of angle می گویند . معمولاً Cut of angle را 15درجه اختیار می کنند . یعنی آنتنها سیگنال های ارسالی با زاویه ارتفاعی کمتر از 15 درجه را دریافت نمی کنند . الگوی خصول آنتن باید به گونه ای باشد که اجازه ورود سیگنال های چند مسیری را به گیرنده ندهد.

یک مشخصه دیگر آنتن ها ، استحکام مرکز فاز آنها می باشد . مرکز الکترونی آنتنها باید بر مرکز فیزیکی آنها نزدیک باشد و همچنین باید نسبت به دوران هم غیر حساس باشد . این مسئله به خصوص در کاربردهایی که آنتن در حال حرکت است اهمیت زیادی دارد . برای آنتنهای مورد استفاده در کاربردهای دقیق تعیین موقعیتی ، مرکز فاز آنتن یعنی مرکز الکتریکی آن که موقعیت به آن منسوب می شود باید از استحکام بالایی برخوردار باشد.

انواع آنتن

باید ذکر کنم که انواع مختلفی از آنتنها در سیتم GPS مورد بهره برداری قرار می گیرند اما عمده آنها عبارتند از :

Dipoles یا Monopole

Quadrifila Helix یا Volutes

Spiral Helix

Micro Strip

Choke Ring

لازم به ذکر است که برخی از آنتنهای ذکر شده مانند Micro strip به یک Ground Plane نیاز دارند که معمولاً این نیاز با قطعات فلزی که المانهای آنتن Micro strip روی آن قرار می گیرد مرتفع می شود



خصوصیات آنتن ها Dipoles یا Monopole

- به یک Ground Plane نیاز دارد

- تک فرکانسه هستند

- عمده مزیت آنها این است که اندازه آنها کوچک بوده و به آسانی قابل ساخت هستند
- اندازه Ground Plane می تواند به گونه ای طراحی شود که خطای چند مسیری را کاهش دهد

Quadrifila Helix یا Volutes


- به Ground Plane نیاز ندارند

- تک فرکانسه هستند

- از نقطه نظر ساخت پیچیده تر از گیرنده های Dipole می باشند

- Gain Pattern خوبی دارند


Spiral Helix

- دو فرکانسه هستند

- Ground Plane خوبی دارد

- مرکز فاز این آنتن ها از استحکام خوبی برخوردار نیست

 

Micro Strip

- ممکن است تک فرکانسه یا دو فرکانسه باشند

- از نقطه نظر ساخت ساده هستند

- با داشتن مقطع کوچک برای کاربردهای ناوبری ایده آل هستند

- عیب عمده این آنتنها این است که Gain یایینی دارند

Choke Ring

- عموماً دو فرکانسه هستند

- به یک Ground Plane نیاز دارند

- شامل چندین حلقه متحدالمرکز به محور قائم آنتن هستند

- Ground Planeبه گونه ای طراحی شده اند که اثر چند مسیری را کاهش می دهند .

بخش Radio Frequency :

بخش RF بخش اصلی آنتن و در واقع قلب گیرنده می باشد . وظیفه اصلی این بخش ، تبدیل فرکانس های سیگنال در یافتی در آنتن به فرکانس پایین تر که فرکانس متوسط IF یا فرکانس بیت می باشد


یک قسمت مهم در این بخش ، تعداد کانال ها و به عبارت دیگر تعداد ماهواره هایی است که می توانند به طور همزمان ردیابی شوند . در گیرنده های قدیمی ، تعداد کانال ها محدود بود و ردیابی ماهواره ها به صورت متوالی روی همان کانال صورت می گرفت حدود هر 20 ثانیه یک ماهواره تعقیب می شد و در انتهای این زمان ماهواره بعدی تعقیب می شد.

امروزه بیشتر گیرنده ها ، ماهواره ها را در کانال های جداگانه ردیابی می کنند و ردیابی ماهواره ها به صورت پیوسته صورت می گیرد . گیرنده های چند کاناله ، دقت بیشتری دارند و نسبت به گم کردن سیگنال و قطع Lock غیر حساس تر هستند ، اما دارای بایاسهای بین کانالی می باشد که این بایاس ها در گیرنده های مدرن می تواند به طور کامل کالیبره شده و در سطح کمتر از 1/0 میلیمتر نگه داشته شوند


المان های اصلی بخش RF عبارتند از :

- اسیلاتورها ، برای تولید فرکانس مرجع

- فیلتر ها ، برای حذف فرکانسهای ناخواسته

- Mixer ها ، جهت ضرب فرکانس ها در هم

ارکان GPS

یک سیستم GPS دارای سه بخش است:


بخش فضایی

این بخش شامل 24 ماهواره است که هر کدام به تنهایی دارای یک مدار 11000 مایل دریایی در بالای زمین هستند. هر ماهواره حدودا 10سال یا بیشتر فعال می‌باشد.

چرخش ماهواره‌های GPS به دور زمین، دو باردر روز و حدود 20200 کیلومتر، بالای سطح زمین می باشد. در هر زمان از شبانه روز حداقل 4 ماهواره یا بیشتر بالای سر ما در آسمان قرار دارند. برای تخمین موقعیت به وسیله گیرنده به حداقل 4ماهواره نیاز است.


بخش کنترل یا نظارت

بخش کنترل مغز GPS است. این بخش اداره کننده تمامی ماهواره ها می باشد.این بخش از ایستگاه‌های زمینی تشکیل شده است (پنج عدد از آنها، در اطراف زمین قرار دارند) که ماهواره ها را از کارکرد درست مطمئن می سازند.

ارتش آمریکا، بخش اصلی سایت کنترل در نیروی هوایی فالکون، واقع در کلورادو اسپرینگ (the Falcon Air Force Base in Colorado Springs) در آمریکا را اداره می کند.

یک بار گردش به دور زمین در فضا برابر یک مدار می باشد. هریک از ماهواره های GPS دوازده ساعت زمان نیاز دارند تا یک بار مدار زمین را طی کنند. هر ماهواره به یک ساعت دقیق مجهز شده است که به آن اجازه می دهد سیگنال های زوج را با یک پیام زمانی بسیار دقیق مخابره کند(with a precise time message). دستگاه قسمت زمینی، سیگنال مخابره شده از ماهواره که با سرعت نور حرکت می کندرا دریافت می کند. حتی در این سرعت، زمان رسیدن سیگنال به گیرنده قابل اندازه گیری می باشد. تفاوت زمانی میان سیگنال فرستاده شده و زمان دریافت آن، مضربی از سرعت نور می باشد که گیرنده را قادر می سازد تا فاصله از ماهواره را محاسبه کند. برای اندازه گیری دقیق طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع، گیرنده زمانی را که صرف می شود تا سیگنال ها از چهار ماهواره جدا گانه به آن برسند را محاسبه می‌کند.

سیستم GPS می‌تواند موقعیت هر جایی بر روی زمین یا بالای زمین را با اندازه تقریبا 300 فوت(90 متر)، نمایش دهد.


بخش کاربر:

این بخش از گیرنده‌هایی تشکیل شده که می توان آن را در دست نگه داشت یا بر روی اتومبیل سوار نمود.
با این که GPS برای ارتش طراحی شده است ولی شمار کاربران شهری از کاربران نظامی بیشتر است. بعضی از کاربران اصلی GPS عبارتند از:

- سرویس های اورژانس- مانند آتش نشانی، آمبولانس در تعیین موقعیت افراد آسیب دیده.

- پی گیری وسایل نقلیه - مانند نگهداری و پی گیری کامیونها، قطارها، اتوبوسها و غیره.

- هوانوردی - خلبانان از آن برای راهبری هواپیماها استفاده می کنند.

- کشاورزی- کشاورزان از GPS برای کنترل بهتر محصولاتشان استفاده می کنند.

- جمع آوری داده های GIS شهرها برای موقعیت سرویس هایشان مانند خطوط نیرو و لوله کشی آب ها در خیابانها از آن استفاده می کنند.

- ماهیگیران و دریانوردان در دریا از آن جهت هدایت قایق‌ها یا تشخیص یک موقعیت در دریا استفاده می‌کنند.

- در هدایت وسایل نقلیه با استفاده از GPS برای رسیدن به مقصد، نیاز به نقشه نیست.

- گردشگران و کوهنوردان از آن استفاده می کنند تا میسر خود را پیدا کنند.


کلمات کلیدی: سیستم موقعیت یاب جهانی,موقعیت یاب جهانی,Global Positioning Systems.مسیریابی ماهواره,24 ماهواره,وزارت دفاع,شرایط آب و هوایی,ماهواره های GPS,ایستگاه‌های زمینی,دقت بالا,دقت مکانی,مخابره,گیرنده های GPS,ار


 پیشنهادات و انتقادات

نام و نام خانوادگی :  
ایمیل :  
تلفن :
پیشنهاد:  
 

لازم به ذکر است اطلاعات سایت برپایه افزایش دانش فنی در پیشبرد دانش مهندسی است و این به منزله فروش محصولات نمی باشد
تمامی حقوق این پورتال , متعلق به شرکت آبراهه سازه می باشد
هرگونه کپی برداری از اطلاعات این پورتال فقط با ذکر منبع مجاز می باشد