فهرست 

مقدمه

 

1-GPS چيست؟

 

 -اطلاعات GPS

 

1-1-4-بخش زميني (Ground Segment )

 

2-  ماهواره های GPS :

 

 2-1- سيستمGPS چگونه کار میكند؟

 

2-1-1-تعيين موقعيت توسط GPS

 

2-1-2-تعيين فاصله ماهواره تا كاربر:

 

2-2-1-کاربردهای GPS

 

2-3-تكنيك DGPS

 

2-3-1-تعيين موقعيت آني و لحظه اي DGPS

 

2-3-2-نيازهاي سيستم ارتباط دهنده مخابراتي(DATA LINK)

 

2-3-3-فرمت تصحيحاتيGPS

 

2-3-4-روشهاي ارسال تصحيحات DGPS

 

2-3-5-مشخصات اساسي چند روش و سيستم مخابراتي

 

2-3-6-اختيارات سيستم:

 

2-3-7-اجزاي سيستم:

 

2-3-8-استفاده كنندگان متحرك:

 

2-3-9-استفاده از DGPS در كشورهاي مختلف

 

2-4-سيستمهاي ناوبري ماهواره هاي ديگر

 

2-4-1-مقايسه بين GPS وGLONASS

 

2-4-2- يک سيستم GPS برای مريخ

 

3-سيستم اطلاعات جغرافيايي GIS           

 

3-1-مباني سيستم اطلاعات جغرافيايي

 

3-2-عوامل تعيين كننده كيفيت داده ها

 

3-3-مدلهاي داده فضايي

 

3-3-1-مدل برداري

 

3-4-1-مزاياي روش پايگاه داده ها:

 

3-4-3-سه مدل داده كلاسيك

 

3-4-5-مدل داده شبكه:

 

3-4-6-مدل داده ارتباطي

 

3-4-7-ايجاد پايگاه داده ها

 

3-5-توابع تجزيه و تحليل در GIS     

 

3-5-1-نگهداري و تجزيه وتحليل داده هاي فضايي

 

3-5-2-تقليل مختصات لازم براي نمايش خطوط

 

3-5-3-توابع بازيابي، طبقه بندي و اندازه گيري

 

3-5-4-عمليات قرار دادن لايه ها بر روي يكديگر (overlay operations )

 

3-5-5-عمليات همسايگي

 

3-6-توابع شبكه (Network functions)

 

3-7-تلفيق GIS-GPS

 

3-7-1-نقش مديريت تصويري در مديريت و كنترل حمل و نقل و ترافيك:

 

3-7-2-افزايش ايمني خدمات با GPS,GIS

 

3-7-3-نمونه اي از كاربردهاي GPS در خدمات شهري:

 

3-7-4-استفاده از GPS و تكنولوژي AVL در اقدامات اضطراري

 

4-پيشرفت در صنعت تكنولوژي GPS

 

4-1-روشهاي ارسال اطلاعات

 

4-1-1-سيستم تلفن سيار GSM :

 

4-1-2-سيستم مخابره ماهواره اي SATCOM-C :

 

4-1-3-فركانس راديويي:

 

4-2-تكنولوژي رديابي خودرو (AVL ) در عمل

 

4-2-1-سيستم ردياب در وسايل نقليه خصوصي:

 

4-2-3-اخطار‌هاي سريع و كنترل آن:

 

4-2-4-خدمات اطلاع رساني آني:

 

 4-2-5-انتقال اطلاعات ترافيكي به استفاده كنندگان جاده اي:

 

4-4-امنيت و حفاظت :

 

 

مقدمه

وقتي دريانوردان اوليه در درياهاي باز(اقيانوسها ) كشتيراني كردند ، دريافتند كه مي توانند مسير خود را با دنبال كردن ستاره ها ترسيم كنند. فنيقيهاي باستان از ستاره شمالي براي سفر به مصر و جزيره كرت استفاده مي كردند. بر طبق گفته الهه آتنا به اوديسه گفته است كه هنگام سفر كردن در جزيره كاليپسو" دب اكبر را سمت راست خود قرار بده". متاسفانه براي اوديسه و ديگر دريانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب هاي صاف قابل رويت هستند.

پيشرفت مهم بعدي در امر ناوبري كشف قطب نماي مغناطيسي و دستگاه زاويه ياب (sextant ) بود. عقربه قطب نما هميشه نقطه شمالي را نمايش مي دهد، بنابراين هميشه دانستن جهت مسيري كه در آن حركت مي كنيم را ممكن مي سازد. 

 

روند گسترش شهرها و مقوله شهر نشيني وپيامدهاي ناشي از آن مديريت و برنامه ريزي امورشهري ساماندهي وضعيت شهرها و نيز خدمات مورد نياز شهروندان را بسيار پيچيده كرده است . ترافيك سنگين درون شهري عدم امداد رساني به موقع در شرايط بحران بي نظمي در وسايل حمل و نقل عمومي و عدم برنامه ريزي صحيح در جهت كاركرد منظم آنها براي ارائه خدمات بهتر به شهر نشينان و مواردي از اين قبيل از دغدغه هاي مهم مديران و برنامه ريزان مي باشد . در كشورهاي رشد يافته و نيز در حال رشد با بهره گيري از تكنولوژيهاي به روز و جديد توانسته اند بر بعضي از مشكلات فوق فائق آيند و بتوانند در جهت برنامه ريزي وحل مشكلات قدمهاي مهمي بردارند. با ظهور فناوري ماهواره اي و مخصوصا سيستمهاي تعيين موقعيت ماهواره اي همچون GPS افق جديدي در حل بسياري از مشكلات پيش روي بشر در اين زمينه گشوده شده است . در گذشته امكان تعيين موقعيت نقاط در يك سيستم متمركز و با دقت بالا آرزوي بشر بود ولي اين آرزو غير ممكن مي نمود .اما با ورود ماهواره هاي GPS به عرصه تعيين موقعيت جهاني دستيابي به بسياري از مجهولات در رشته هاي مختلف علمي فراهم شد. امروزه مي بينيم كه اين سيستم در بسياري از شاخه هاي مختلف علوم بخصوص در زمينه ناوبري خودرويي و حمل و نقل گسترش يافته است .بحث استفاده از GPS در حمل و نقل شهري در بعضي از كشورهاي پيشرفته امري است كه در سالهاي پيش شروع شده است و روند  رو به گسترشي را ادامه مي دهد . در اين تحقيق نتايج بررسي هاي انجام شده در رابطه با صنعت ناوبري در كشورهاي مختلف جهاني ارائه گرديده است . بررسي دستاوردهاي اين كشورها در زمينه بكارگيري GPS مي تواند در حل مشكلات كشورمان تا ثير بسزايي داشته باشد . 

امروزه در اكثر كشور هاي پيشرفته از سيستم تعيين موقعيت ماهواره اي جهاني GPS  جهت افزايش بهره وري در حمل ونقل شهري استفاده مي شود . در اروپا تاكسي هاي مجهز به اين سيستم قادرند در كوتاه ترين زمان به مشتري سرويس دهند و حتي قبل از حركت به سوي مقصد با بررسي كليه مسيرهاي ممكن و موانع و امكانات موجود در مسير هزينه مسافر را محاسبه و به مشتري اعلام نمايند. ضمن اينكه تا كسي ها در مواقع اضطراري قادرند تا با گزارش لحظه به لحظه و اتوماتيك موقعيت خود پليس و يا نيروهاي امدادي را در رسيدن به موقعيت خود ياري نمايند. كاميونها يي كه به صورت ترانزيتي عمل مي كنند در هر كجاي دنيا كه باشند توسط صاحب كالا و  يا بيمه كننده كالا مورد نظارت قرار مي گيرند و هر گونه تخلفي اعم از خروج از مسير سرعت غير مجاز باز شدن غير مجاز درب كانتينرها و.... از چشم مامورين نظارت دور نمي ماند. مكانيزه شدن سيستم حمل و نقل ريلي ديگر چيز تازه اي نيست مدتهاست كه در كشورهايي همچون آلمان مركز كنترل مركزي ر اه آهن با مغز هاي الكترونيكي خود كار سوزن بانان خسته وخواب آلود را انجام مي دهد. اكنون پليس با كمك اين سيستم علاوه بر اينكه قادر است در داخل خودروي خود موقعيت خود را بر روي نقشه هاي نجومي مشاهده نمايد و بهترين مسيرها را براي انجام عمليات برگزيند قدرت مانور فوق العاده اي به سبب نظارت فرماندهي پيدا كرده است خودروهاي امدادو آتش نشاني به مدد اين سيستم در كمترين زمان ممكن به ياري نيازمندان مي شتابند و خودروهاي خدمات شهري بهترين سرويس را به مشتريان ارائه مي نمايند. 

همواره يكي از نيازهاي بشر امر موقعيت يابي و تعيين دقيق مكان جغرافيايي خويش و احيانا زمان دقيق بوده است.  اين امر بويژه در ناوبري از جمله كشتيراني و در دهه هاي اخير هوابيمايي اهميت قابل توجه داشته است. در ناوبري كه بطور خلاصه علم راهبردي يك شخص يا يك وسيله از يك مكان به ديكر است از روشهاي گوناگوني استفاده مي شود كه آخرين دستاورد تكنولوژي در اين زمينه سيستم GPS است.

ناوبري از طريق رويت دقيق ستارگان و شناخت دقيق منطقه نسبتا كوچكي  انجام مي گرفت كه نسل به نسل منتقل مي شد. اختراع قطب نما كشف مهمي بود زيرا مسافران با آن جهت يابي مي كردند اما به تنهايي نمي توانست موقعيت فرد را تعيين كند. ارتفاع سنج و زاويه ياب نيز دورنماي جديدي را در زمينه سير و سفر گشودند.در ناوبري به كمك ستارگان به تجربه و تمرين نياز داشت دقت آن نيز حدود يك مايل بود و در هواي نامساعد هيچ نوع جهت يابي امكان پذيرنبود تمام اين موانع با استفاده از امواج راديويي بر طرف شد .

لوران اولين سيستم ناوبري بود كه در تمام شرايط آب و هوايي مي توانست كار كند. اين سيستم توسط مؤسسه تكنولوژي ماساچوست امريكا ساخته شد و در طول جنگ جهاني دوم براي هدايت نيروهاي متحدين استفاده گرديد . 

بعد از جنگ جهاني سيستم OMEGA براي پوشش دادن بخش بزرگتري از سطح كره زمين طراحي شد از فركانس هاي پايين تري براي ايجاد شبكه فراگير استفاده مي كرد ولي دقتش نسبت به سيستم قبلي كم شده بود .اين سيستم هاي ناوبري اصول كارشان بر اساس چهار ايستگاه زميني بود كه يك ايستگاه به عنوان ايستگاه اصلي و سه ايستگاه ديگر به عنوان ايستگاههاي وابسته در نظر گرفته مي شدند تعداد زيادي از اين ايستگاهها بر سطح زمين نصب شده بودند هر كدام از اين ايستگاهها فركانس خاصي را ارسال مي كردند .اين فركانس ها توسط گيرنده ها دريافت مي شد و گيرنده با انجام محاسبات ناوبري مي توانست موقعيت خود را تعيين نمايد.  به استثناي سيستم OMEGA كه بخش زيادي از كره زمين را پوشش مي داد سيستم هاي ناوبري ديگر به صورت محلي مي كردند از طرفي سيستم OMEGA دقت پاييني داشت.بنابراين نياز به يك سيستم تعيين موقعيت جهاني كه تمام  كره زمين را پوشش دهد و داراي دقت كافي نيز باشد احساس مي شد .

بعد از پرتاب موشك SPUTNK-1 توسط شوروي سابق در سال 1957 اين نظريه اثبات شد كه موقعيت ماهواره را مي توان با استفاده از شيفت دوپلر  فرستنده ي راديويي به دست آورد و بنابراين اگر موقعيت ماهواره مشخص باشد مي توان موقعيت هاي  زميني را نيز با اندازه گيري شيفت دوپلر به دست آورد .

در طي اين مطلب ايالات متحده يك ماهواره ناوبري كه TRANSITA نام گرفت را در سپتامبر 1959 پرتاب كرد كه به خاطر ظرفيت باربري پايين در مدار قرار  نگرفت .

كوشش هاي بعدي براي مستقر كردن ماهواره هاي TRANSIT در سال هاي 1960 و 1961 موفقيت آميز بود در اواسط سال 1962 نيروي دريايي ايالات متحده از اين سيستم براي زيردريايي هاي حامل موشك بالستيك استفاده كرد.ارتش ايالات متحده اولين ماهواره موقعيت يابي و ناوبري را تحت SECORE-1  در سال 1964 به فضا پرتاب كرد 7ماهواره ي مربوط به اين سيستم ناوبري در سال 1965 و 1966 در مدار مستقر گرديد .

عيب سيستم TRANIT  اين بود كه فقط شش ساعت در شبانه روز در هر موقعيت در كره زمين قابل دسترس بود. بنابراين تلاش براي افزايش تعداد ماهواره ها آغاز شد و تا انتهاي سال 1990 بيش از 30 ماهواره پرتاب شد كه 24 عدد آن در مسيرهايي دور كره زمين قرار گرفتند. 

اين ماهواره ها در شش صفحه مداري كه در هر چهار ماهواره قرار دارد مستقر شدند اين سيستم به NAVSTAR مشهور است.شروع به كار اين سيستم در هشتم دسامبر 1993اعلام گرديد(وقتي كه 24 ماهواره   GPS  آماده بهره برداري شد ). تمام ماهواره ها در مدارهايي با ارتفاع 20180 كيلومتر بالاي سطح زمين قرار گرفتند . 

 

نوع سيستم                        ذقت                      برد

لوران C 90 تا 18 متر           1000 تا 1500 متر

DECCA در روز 27 متر و در شب 90 متر                1600 كيلومتر

OMEGA       3700 تا 7500 متر    كل سطح زمين

TRANSIT              35 متر كل سطح زمين (هر نقطه 6 ساعت در شبانه روز)

NAVSTAR     17 تا 100  كل سطح زمين (24 شبانه روز)

 

همزمان با اجراي سيستمNAVSTAR  فاز اول استقرار GLONASS در سال 1982 با پرتاب  COSMOS 1414 توسط شوروي سابق شروع گرديد .پرتاب موشكها در طول سالهاي 1982 تا 1990 براي كامل كردن قسمت فضايي سيستم شامل 24 ماهواره (3 مدار ودر هر مدار هشت ماهواره )ادامه يافت. مدارهاي دايره اي در ارتفاع 19100 كيلومتر زاويه هاي فراز 65 درجه و پريود زماني 25/11 ساعت قرار گرفتند.  

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.