سپندرا مذگان مبارک

 

 

 29 بهمن را که مصادف است با روز سپندار مذگان(روز عشق) به همه ایرانیان به خصوص اهالی ایران یاد تبریک میگم

 

GPS چیست ؟

مدلهای مختلف GPS

GPS چیست ؟ 24 ماهواره که دور زمین در گردش هستند سیستم محل یابی جهانی (Global Positioning Systems)، بک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 24 ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد. خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است. GPS چگونه کار می کند؟ ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز 2 بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد. حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین می کند. گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره برای محاسبه 2 بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطاعات مفید دیگر، می نماید. ماهواره های GPS صفحه GPS 24 عدد ماهواره GPS در مدارهایی بفاصله 24000 هزار مایل از سطح دریا گردش می کنند. هر ماهواره دقیقا طی 12 ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد. سرعت هریک 7000 مایل بر ساعت است. این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند. همچنین باتری هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند بهمراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره ها NAVSTAR نیز گفته می شود. در اینجا به برخی مشخصه های جالب این سیستم اشاره می کنیم: • اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت. • در سال 1994 شبکه 24 عددی NAVSTAR تکمیل گردید. • عمر هر ماهواره حدود 10 سال است که پس از آن جایگزین می گردد. • هر ماهواره حدود 2000 پاوند وزن دارد و طول باتری های خورشیدی آن 5.5 متر است. • انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است. گیرنده GPS بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های GPS بهره ببرید. همچنین، باید از در دسترس بودن نقشه مناسب و بروزجهت ناحیه مورد استفاده تان، اطمینان حاصل کنید. امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود. هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، می توان از GPS مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند. از سیستم محلیابی جهانی می توان در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمینلرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محلیابی باشد، بهره برد. هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت. مطالب مرتبط : نمونه هایی از GPS و امکانات آنها GPS چگونه کار می کند؟ GPS مقاله (2) کاربرد GPS در طبیعتگردی GPS چیست؟ تهیه انواع نقشه ها طرز کار قطب نما جهت یابی به کمک ستارگان راهنمای نقشه مقیاس نقشه آشنایی با اصطلاحات جغرافیایی

GPS چیست ؟

 

24 ماهواره که دور زمین در گردش هستند

سیستم محل یابی جهانی (Global Positioning Systems)، بک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 24 ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.

خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.

GPS چگونه کار می کند؟
ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز 2 بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد. حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین می کند.

گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره برای محاسبه 2 بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطاعات مفید دیگر، می نماید.

ماهواره های GPS

 

 

صفحه GPS

24 عدد ماهواره GPS در مدارهایی بفاصله 24000 هزار مایل از سطح دریا گردش می کنند. هر ماهواره دقیقا طی 12 ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد. سرعت هریک 7000 مایل بر ساعت است. این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند. همچنین باتری هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند بهمراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره ها NAVSTAR نیز گفته می شود.

در اینجا به برخی مشخصه های جالب این سیستم اشاره می کنیم:

• اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.
• در سال 1994 شبکه 24 عددی NAVSTAR تکمیل گردید.
• عمر هر ماهواره حدود 10 سال است که پس از آن جایگزین می گردد.
• هر ماهواره حدود 2000 پاوند وزن دارد و طول باتری های خورشیدی آن 5.5 متر است.
• انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است.

گیرنده GPS
بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های GPS بهره ببرید. همچنین، باید از در دسترس بودن نقشه مناسب و بروزجهت ناحیه مورد استفاده تان، اطمینان حاصل کنید. امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود.

هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، می توان از GPS مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند. از سیستم محلیابی جهانی می توان در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمینلرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محلیابی باشد، بهره برد.

هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.

سيستم موقعيت ياب چهانی و کاربرد آن در مريخ

 

شايد بارها در مقالات علمی و اخبار با نام ( GPS ( Global Positioning System  برخورد کرده باشيد.GPS  ابزاريست جهت تعيين موقعيت نقاط. با توجه به پيشرفت های تکنولوژی GPS و استفاده از اين ابزار مهم در دنيا آگاهي از روشهاي مختلف تعيين موقعيت توسط اين سيستم ضروري بنظر مي رسد.دقت بالاي اين سيستم و جهاني بودن آن دليلي بر استفاده از

سيستم در علوم مختلف مي باشد. اين سيستم از سال 1983 با پرتاب نخستين ماهواره GPS آغاز بکار نمود. با روي کار آمدن سيستم GPS تمام سيستم های قبلي تعيين موقعيت ماهواره اي از قبيل دور بين های بالستيک،داپلر،N.N.S.S ،  SLR ،LLR ،LONG-C ،SECOR، به تدريج از دور خارج شدند.GPS يک سيستم عملياتي و هميشه در حال آماده باش است که در تمامي شرايط آب و هوايي دارای کارآيي مي باشد؛ زيرا فرکانس امواجي که توسط ماهواره هاي GPS ارسال مي شوند در حد گيگا هرتز است و شرايط آب و هوايي (مه وباران و نزولات جوي ) اثري روي اين امواج ندارند. اين سيستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است ودر هر زمان ودر هر مکان که لازم باشد مي توان توسط آن تعيين موقعيت کرد.به وسيله گيرنده های سيستم GPS مي توان هم به روش مطلق و هم به روش نسبي تعيين موقعيت کرد و براي تعيين موقعيت در هر يک از دو روش فوق می توان از روش هاي ايستا (Static) ، متحرک(Kinematics) و نيمه متحرک (Semi-Kinematics) استفاده کرد.

در روش مطلق ، موقعيت نسبي نقطه نسبت به يک نقطه مختصات دار معلوم ((DELTA(X),DELTA(Y),DELTA(Z)) بدست مي آيد. روش تعيين موقعيت نسبي به علت حذف خطاهاي سيستماتيک موجود در اندازه گيري هاي GPS از اهميت خاصي برخوردار است و براي انجام آن نياز به دو گيرنده GPS  مي باشدکه بطور همزمان ماهواره هاي مشترک را مشاهده و اندازه گيري نمايند. منظور از همزماني ، بدين معنی است که شرايط اندازه گيري براي هر دو گيرنده مستقر در ايستگاه های استقرار، يکي با مختصات معلوم و ديگري با مختصات مجهول،يکسان باشد. از روش تعيين موقعيت نسبي با GPS اکثرا در کارهاي نقشه برداري و گسترش شبکه هاي ژئودزی استفاده مي شود.دقت تعيين مختصات مطلق با سيستم GPS  در حال حاضر در بهترين حالت 3 ± متر مي باشد و دقت تعيين مختصات نسبي با اين سيستم در حد ميليمتر مي باشد.

در حال حاضر سيستم GPS شامل 28 ماهواره فعال است که کل سطح کره زمين را بطور همزمان پوشش می دهند و در 6 مدار بيضي شکل با زاويه ميل 55 درجه نسبت به صفحه استواي زمين به دور زمين می چرخند و در ارتفاع 20800 کيلومتری از سطح زمين قرار دارند.زمان يکبار چرخش ماهواره هاي GPS به دور زمين در حدود 12 ساعت نجومي است. به عبارتي در هر 24 ساعت خورشيدي در طول شبانه روز ماهواره دوبار از افق يک محل مي گذرد.همان طور که مي دانيم  شبانه روز خورشيدي 4 دقيقه از شبانه روز نجومي بيشتر است لذا در هر روز نسبت به روز قبل ماهواره 4 دقيقه زودتر در افق يک محل ثابت طلوع مي کند. برای تعيين موقعيت x و y  يا طول و عرض جغرافيايي (في و لاندا) حداقل بايد 3 ماهواره در آسمان محل باشد.در صورتي که مقدار پارامتر ارتفاع را نيز بخواهيم بايد از 4 ماهواره استفاده کرد. امروزه در بعضی مکان های ايران قادر به دريافت اطلاعات تا 10 ماهواره می باشيم و حداقل به 4 تا 5 ماهواره در هر زمان از شبانه روز و در هر مکان دسترسي داريم.

هر قدر تعداد ماهواره های قابل مشاهده بيشتر شود معادلات اساسی تعيين موقعيت بيشتر خواهند شد و بنابراين زمان لازم براي تعيين موقعيت يک نقطه کاهش يافته و دقت تعيين موقعيت نيز افزايش خواهد يافت.نکته مهمي که مي بايست مورد توجه قرار گيرد اينست که ارتفاعي که GPS به ما مي دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق ميکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنايي بنام بيضوي است در حالي که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتريک مي باشدکه از سطح درياهای آزاد محاسبه مي گردد

هر ماهواره GPS بطور مستقل اطلاعات زير را توسط آنتنهای تعبيه شده بر روی بدنه اش به زمين ارسال می نمايد:

 1) امواج حامل

                  الف)  موج حامل (L1) با فرکانس   f1=1500 MHZ

                  ب )  موج حامل (L2) با فرکانس    f2=1200 MHZ  

2)کدهای اطلاعاتي(بصورت دودويي) :

                  الف)  کدغير نظامي(کد C/A ) ؛      f=1.023 MHZ   

                  ب )  کد دقيق (کد P ) ؛               f=10.23 MHZ

                   ج )  کد سري (کد Y) ؛               f=10.23 MHZ

براي رسين به حداکثر دقت و کارآيي GPS توسط يک گيرنده بايد از گيرنده اي استفاده کرد که هر دو موج حامل  L1 و L2  و کدهاي فوق را دريافت نموده وقابليت آنتي اسپوفينگ (AS) داشته باشد؛ يعني بتواند کد سري Y را به يک کد P وبالعکس تبديل کند.

3) پيام ماهواره(Message) با فرکانس f=1500 MHZ  که حامل اطلاعات زير مي باشد:

            الف) اطلاعات مدار ماهواره که مربوط به موقعيت ماهواره مي شود.

            ب  ) اطلاعات مربوط به زمان

            ج   ) اطلاعات شماره ماهواره

            د ) اطلاعات مربوط به ضريب دقت آرايش هندسي  ماهواره ها (لازم به ذکر است که چنانچه ماهواره ها در افق منطقه مورد نظر باشند نه در بالای سر و يا اگرزاويه هر دو ماهواره با هم 120 درجه باشد تعيين موقعيت محل دارای دقت بيشتري خواهد بود.)

مجموعه اطلاعات فوق يعني امواج حامل،کدهاي اطلاعاتي و پيام ماهواره ، همراه يکديگر توسط مدولاسيون فاز بسمت زمين مخابره شده و گيرنده های زميني که قابليت ها و انواع متفاوتي دارندضمن دريافت مجموعه فوق پس از عمل De Modulation  هر بخش را براي منظور خاص خود مورد استفاده قرار می دهد.لازم به ذکر است که بهترين و دقيق ترين گيرنده ، گيرنده ايست که قابليت در يافت کليه اطلاعات ذکر شده در موارد سه گانه بالا را داشته باشد و بتواند هر يک را به طرقي جداگانه دريافت کند و ارزان ترين گيرنده هم گيرنده ايست که تنها قابليت دريافت موج حامل L1 ،کدC/A و پيام ماهواره را دارد.لازم بذکر است که کد CA فقط بر روی موج L1 مدوله ميشود ولي کد P  بر روي هر دو موج وجود دارد.

در قسمت بالا درباره بخش فضايي سيستم GPS صحبت شد؛حال به سراغ بخش کنترل زميني اين سيستم مي رويم : اين بخش شامل ايستگاههاي کنترل زميني است که داراي مختصات معلوم هستند و موقعيت آنها از طريق  روشهاي کلاسيک تعيين موقعيت نظير روش VLBI (تعيين فواصل بلند توسط کوازارها)و روش SLR (فاصله سنجي ماهواره اي با امواج ليزر ) بدست آمده است.  اين ايستگاه ها وظيفه تعقيب ومشاهده شبانه روزي ماهواره های GPS را بر عهده دارند .  اين بخش بوسيله محاسبات رياضي پيچيده از طريق محاسبه معادله پلي نوميال (Polynomials) رياضی بطريق کمترين مربعات ،  پارامترهاي مداري (افمريزها)و موقعيت ماهواره ها  را  نسبت به يک سيستم مختصات ژئودتيک ژئوسنتريک (مبدا سيستم مختصات تقريبا در مرکززمين قرار دارد.) محاسبه  مي نمايد.

تعداد اين ايستگاههای زميني 5 عدد است که ايستگاه اصلي با نام کلرادو اسپرینگ در آمريکا قرار داردو 4 ايستگاه فرعی ديگر در نقاط ديگر کره زمين مستقر هستند. آخرين بخش از سيستم GPS ، قسمت USER يا کاربران سيستم مي باشد که خود شامل دو بخش است:

       الف) آنتن دريافت کننده اطلاعات ارسالي از ماهواره ها

       ب  ) گيرنده(پردازش کننده اطلاعات دريافتي و تعيين کننده موقعيت محل آنتن)

نرم افزار و ميکروپروسسور داخل گيرنده فاصله بين آنتن زميني تا ماهواره هاي مرتبط با گيرنده ه را تعيين مي کند  سپس با استفاده از حداقل 4 ماهواره   موقعيت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن يا همان گيرنده تعيين ميشود.

 * نکته مهمي که مي بايست مورد توجه قرار گيرد اينست که ارتفاعي که GPS به ما مي دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق ميکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنايي بنام بيضوي است در حالي که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتريک مي باشدکه از سطح درياهای آزاد محاسبه مي گردد.مقدار اين اختلاف در بيش ترين حالت در حدود 100 متر می باشد.

گيرنده های GPS به دو دسته اصلي تقسيم مي شوند :

       الف) گيرنده های نظامي

       ب  ) گيرنده های غير نظامي

گيرنده هاي غير نظامي فقط مي توانند افمريزهاي ارسالي روی کد C/A را از ماهواره دريافت کنند ،لذا تعيين موقعيت مطلق توسط اين دسته از گيرنده ها ضعيف مي باشد.(در حدود 3 تا 5 متر).اما گيرنده های نظامي که اکثرا در اختيار ارتش آمريکا و کشورهاي عضو پيمان ناتو مي باشد قادر هستند که پارامترهاي ارسال شده بوسيله کد P (پارامترهاي دقيق) را نيز علاوه بر کد C/A استفاده کنند. دقت تعيين موقعيت با چنين گيرنده هايي بسيار بالاست و در حال حاضر استفاده از کد P وکد Y که مشکل تر از کد P است صرفا در اختيار نظاميان آمريکايي مي باشد.البته از سال 2000  دقت سيستم GPS غير نظامي با توجه به حذف خطاي SA که وزارت دفاع آمريکا آن را عمدا همراه ساير موج ها از ماهواره هاي GPS به سمت گيرنده هاي غير نظامي ميفرستاد ، دقت تعيين موقعيت با گيرنده های دستي معمولي به 3 تا 5 متر رسيده است.البته براي کارهاي دقيق ژئودزي و نقشه برداري با استفاده از گيرنده هاي دو فرکانسه(تفاضلي) به شيوه تعيين موقعيت نسبي ميتوان به دقت در حد ميليمتر دست پيدا کرد. البته همين دقت 3 تا 5 متر گيرنده هاي دستي عادي هم نيازهاي عمومي ناوبری(کوهنوردي و....) را بخوبي تامين ميکند.

نمونه اي از کاربردهای سيستم GPS

پيش بيني  زلزله (در حال حاضر براي پيش بيني زلزله بيش از 1200 GPS در ژاپن نصب شده و همچنين فقط در اطراف شهر  لس آنجلس  آمريکا ،250 GPS در حل اندازه گيري و فعاليت 24 ساعته هستند.)  ، نقشه برداري ، کاداستر ،  کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافيک ، کنترل حرکات تکتونيکي زمين ، کنترل جابجايي سدها و برج هاي بلند، پيش بيني وضع هوا (از طريق اندازه گيري ميزان انرژی موج فرستاده شده از سوي GPS  پس از عبور از لايه هاي جو و ابرهاي موجود در منطقه مورد نظر) ، ناوبری (زميني،هوايي،دريايي) ، هيدروگرافي(آبنگاري) ، تعيين موقعيت سکوهاي دريايي نفتي،تعيين موقعيت جزيره هاي مرجاني، مين يابي ، SCAN کردن دريا ، بروز رساني سيستم هاي تعيين موقعيت اينرشيال ، استفاده جهت کنترل ماهواره هاي سنجش از دور(Remote Sensing) و..............

مورد ذکر شده در بالا بخشي از مجموعه کاربردهاي فراوان سيستم تعيين موقعيت جهاني(GPS)بود.البته روسها نيز سيستمي مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآيي و توان عملياتي در حال حاضر به پاي سيستم GPS نمي رسد.البته گيرنده هاي مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ايران يافت مي شوند.البته اتحاديه اروپا نيز در حال ساخت يک سيستم تعيين موقعيت ماهواره ای با نام گاليله ميباشد که طبق پيش بيني ها تا سال 2008 آماده بهره برداری و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعای اتحاديه اروپا محدوديت هاي موجود در سيستم GPS در گاليله وجود نخواهد داشت.

دولت امريکا در خلال جنگ با عراق اقدام به فرستادن پارازيت بسمت گيرنده های غير نظامي نموده بود .در چنين زمانهايي که احتمال ارسال امواج پارازيت بر روي گيرنده هاي GPS مي رود به هيچ عنوان نبايد روی داده های ارائه شده توسط گيرنده هاي غير نظامي حساب باز کرد.در ايران نيز يکي از کارخانجات نظامي دولتي اقدام به ساخت پارازيت انداز GPS نموده که البته داراي برد زيادي نيست.

قيمت گيرنده هاي GPS مناسب و مرغوب  موجود در بازار ايران از 150000 تومان شروع مي شود و به40ميليون تومان هم مي رسد.لازم بذکر است کهGPS های Ashtech ساخت آمريکا، بهترينGPS در دنيا هستندو رئيس و صاحب اين کارخانه آقاي پروفسور جواد اشجعي  مي باشد. تعدادي از اين گيرنده ها عبارتند از:

MAGELLAN , Trimble , Garmin ,Ashtech

حال در ادامه اين مقاله به کاربردي جديد از سيستم GPS در علم نجوم مي پردازيم. اين بخش از مقاله درباره طراحي يک سيستم ناوبري مشابه GPS براي سياره مريخ مي باشد.

 

يک سيستم GPS برای مريخ

 جستجوگرهای آينده مريخ اعم از اينکه مدارگرد خودکار ثابتی باشند يا انسان , به راهي جهت تعيين موقعيت خودشان نياز خواهند داشت. برای انجام اين مهم پژوهشگران ناسا در حال مطالعه بر روی يک سيستم تعيين موقعيت ماهواره ای مناسب همانند GPS برای مريخ مي باشند که قابليت انجام وظيفه به عنوان يک شبکه ارتباطي را هم داشته باشد.مکان ياب جهانی ( Global Positioning System ) مجموعه ای متشکل از 27 ماهواره شامل 24 ماهواره اصلي و 3 ماهواره رزرو مي باشد که قادر به تعيين موقعيت هر نقطه روی زمين بهمراه ارتفاع نقطه با دردسترس بودن حداقل 4 ماهواره در آسمان منطقه مورد نظر مي باشد.يکی از طرح های پژوهشگران فرستادن ناوگاني کوچک از فضاپيماها به مريخ می باشد که دانشمندان برای ماموريت های آينده بشری و روباتيک در حال مطالعه بر روی آن مي باشند. مايکل منديلو (Michael  Mendilo ) پروفسور اخترشناس در مرکز فيزيک فضايي دانشگاه بوستون و تيمي از پژوهشگران که زير نظر وی بر روی اثرات يونسفر مريخ مطالعه مي کنند , در حال طراحي يک سيستم ناوبری ماهواره ای بدور مريخ مي باشند.

در آزمايشگاه پيشرانه جت پروپالشن ناسا(JPL) هم پژوهشگران در حال انجام کارهای زميني يک شبکه ناوبری و ارتباطي برای مريخ هستند. يک طرح قديمي تر هم وجود دارد که شامل يک دسته ميکروماهواره های کوچکي است که شبکه مريخی( Marsnet ) ناميده مي شود و وظيفه اش ارسال داده ها به سفينه مادر( Marsat ) است. وظيفه  Marsat   نيز  تبادل داده های بين مريخ و زمين است.از نظر وستل چارلز(Charles Whestel )  رييس بخش مهندسي برنامه جستجوی مريخ در JPL  يک سيستم ناوبری با دقت 10 تا 100 متر برای مريخ کافيست. هر چند اين دقت قابل مقايسه با دقت حاصل از سيستم فعلي GPS در سياره زمين نمی باشد. البته مجموعه ماهواره های GPS زمين تنها تأمين کننده ناوبری برای بشر است (البته در سال های اخير پژوهش هايي در زمينه کاربرد GPS در هواشناسي و زلزله در حال انجام است.) اما پژوهشگران درصدد استفاده از قابليت های اين سيستم در بررسي يونسفر مريخ مي باشند.

با افتتاح سيستم  GPS در مريخ در حقيقت جهشي در فن آوری روبات های آينده برای سياره سرخ رخ خواهد داد. در پايان لازم بذکر است که شايد از نظر برخي ,سيستم GPS مريخ  يک طرح لوکس و دور از تصور باشد اما با وجود مسائلي که بخشي از آن ها در اين مقاله ذکر شد  استفاده ازاين سيستم مزاياي زيادی در بر خواهد داشت و جهشی در راه اکتشاف کامل سياره سرخ و پي بردن به رازهای آن مي باشد.

 

ساختار موتور پله ای

این موتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای 0و1به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش 7درجه باشد این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند 7 درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این 7 درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است.،100تا 200 پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است

نحوه کنترل

این موتور به صورت 1 بیتی یا دو بیتی حرکت می کند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس 1 را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس 1 را دریا فت می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد.

بیایید نحو ه کنترل موتور پله ای را در دو حالت یک بیتی یا دو بیتی بررسی کنیم

نحوه کنترل 1 بیتی

در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ 1 را تحریک کنیم .سیم پیچ 2و3و4 بدون تحریک باید باشند جهت حرکت موتور پله ای در سمت حرکت عقربه های ساعت بعد از سیم پیچ 1 نوبت سیم پیچ 2 است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند بعد از آن نوبت سیم پیچ 3 و سپس نوبت سیم پیچ شماره 4 است دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شو د اگر بعد از سیم پیچ 1 سیم پیچ 4 را تحریک کنیم و سپس به سراغ3و2 برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.

نحوه کنترل 2 بیتی

در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ بار دار می شو ند مثلا اگر اول سیم پیچ 1 و2 تحریک شوند بعد سیم پیچ 2و3 سپس 3و4 ودر نهایت 4و 1 برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا موقعییکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند.

حرکت در جهت عقربه های ساعت (تحریک 2 بیتی)   خلاف عقربه های ساعت (تحریک 2 بیتی)

sms

این بار قصد داریم سایتی را به شما معرفی کنیم که ادعا کرده با عضویت در آن ، 500 SMS رایگان برای دوستان خود ارسال کنید. یکی از جذابیت های این سیستم که من در آن مشاهده کردم اختصاص دادن یک شماره خصوصی برای هر فرد می باشد ، که این شماره قابلیت Reply کردن نیز دارد. یعنی در صورتی که شما از طریق این سایت اس-ام-اسی را برای دوست خود ارسال کنید ، SMS شما با شماره ویژه ای که به شما تعلق گرفته است فرستاده میشود و در صورتی که دوستتان تمایل به پاسخ دادن به شما را داشته باشد میتواند پاسخ خود را به همان شماره ارسال کنند.

از دیگر خدمات این سایت ارسال SMS های رمزی و ارسال SMS رایگان از طریق تلفن همراه خود میباشد.

 

برای دیدن توضیحات بیشتر و دریافت این سایت جدید به ادامه متن مراجعه کنید ....

 

جهت عضویت در این سرویس اینجا را کلیک کنید

سرویس : ارسال 500 SMS رایگان

با تشکر از سایت MsonlineTeam

اسيلوسکوپ

 

 

 

دسته افرادي هستيد ، که مايلند يک مدار اسيلوسکوپ داشته باشند ، که قابليت اتصال و نمايش شکل موج ورودي را روي کامپيوتر داشته باشه . مداري که تصميم به توضيح در موردش رو دارم از طريق پورت پرينتر به کامپيوتر وصل ميشه . نرم‌افزار اين اسيلوسکوپ به زبان C هست و در محيط Turbo C نوشته شده.

 توضيح مدار

    سيگنال ورودي به يک يکسوساز تمام موج شامل op-amp هاي A1,A2 و يک مدار آشکار کننده عبور از صفر(Zero Crossing detector)که توسط LM3914 ساخته شده اعمال ميگردد. در نيم سيکل‌هاي مثبت D3 روشن و D4 خاموش است. در نتيجه op-amp هاي A1,A2 بصورت معکوس کننده ولتاژ عمل مي‌نمايند و با توجه به اينکه

 R2=R3=R4=R5=R6=R=330Ω

   مقدار ضريب تقويت اين دو op-amp يک است. لذا خروجي op-amp ، A2 (پين 7 آي سي) برابر با ولتاژ ورودي (Vi) است. در نيم سيکل منفي D3 خاموش و D4 روشن است. لذا بازدن يک KCL در پايه 2 ، op-amp ، A1 با فرض اينکه ولتاژ اين پايه را V بناميم خواهيم داشت :

 Vi/R + V/(2R) + V/R = 0

V = -(2/3)Vi

و در نهايت ولتاژ خروجي (Vo) در پايه 7 op-amp ، A2 از رابطه زير بدست مي آيد :

 Vo = ( 1 + R/2R ) V = ( 1 + R/2R ) (-2Vi/3) = -Vi

   پس در نيم سيکل‌هاي منفي سيگنال خروجي مثبت خواهد بود. آشکار کننده عبور از صفر جهت مشخص کردن اينکه سيکل مثبت يا منفي است طراحي شده. اگر اين قسمت درست عمل نکند باعث عدم نمايش صحيح سيگنال ورودي ، بر روي کامپيوتر خواهد شد. مدار آشکار ساز عبور از صفر وجود نيم سيکل منفي را با يک کردن پين 15 کانکتور پورت پرينتر به PC  اطلاع ميدهد.در واقع مدار آشکار ساز عبور از صفر از طريق بيت D3 پورت وضعيت (379Hex) با کامپيوتر در ارتباط است .

    خروجی یکسوساز تمام موج به ورودی مدار نمونه گیر (Sample and Hold) شامل A3,A4,IC6,T1 و خازن C3 اعمال می‌شود.این مدار از سیگنال ورودی در زمان های معین نمونه برداری کرده و جهت تبدیل به فرمت دیجیتال در اختیار ADC قرار میدهد.

    زمانیکه بیس ترانزیستور از طریق پین 1 (بیت D0 از پورت 37A ) کانکتور پورت پرینتر صفر شود ، هدایت ترانزیستور قطع شده و ولتاژ کلکتور آن بالا میرود. بالا رفتن ولتاژ کلکتور ترانزیستور T1 باعث بسته شدن کلید داخل IC6 میشود. در نتیجه سیگنال آنالوگ ورودی به خازن اعمال شده و آنرا به اندازه سطح ولتاژ سیگنال شارژ میکند.

    هنگامیکه کلید مجددا باز شد توسط اعمال سطح ولتاز منطقی یک ، از پین 1 پورت پرینتر به بیس ترانزیستور T1 ، ولتاژ ذخیره شده در خازن از طریق بافر (A1) به پین 6 آی سی ADC0804 جهت تبدیل به فرمت دیجیتال داده میشود. هرچه تعداد نمونه‌های گرفته شده از شکل سیگنال ورودی بیشتر باشد ، شکل موج بدست آمده دقیقتر خواهد بود.

    ADC0804 دارای یک مدار تولید کننده پالس ساعت داخلی است ، واز طریق قطعات بیرونی که به آن متصل میشوند مقدار آن قابل تعیین است. با توجه به مقادیر R1=10k و C4=150pf زمان تبدیل مقدار آنالوگ به دیجیتال تقریبا 100 میکرو ثانیه است.

از آنجایی که از طریق پورت پرینتر فقط می‌توان در هر لحظه 4 بیت اطلاعات را خواند. لذا با استفاده از آی سی 74244 که بصورت مالتی پلکسر 2 به 1 هشت بیتی استفاده شده این مشکل مرتفع شده است.

 

 

من در سایت نرم‌افزاری را جهت دانلود قرار دادم که با نصب آن در محیط ویندوز صاحب یک اسیلوسکوپ تمام عیار خواهید شد . این اسیلوسکوپ جهت دریافت سیگنال از ورودی کارت صدا استفاده میکند. جهت دانلود این نرم‌افزار اینجا کلیک کنید .

 

 

برنامه اسیلوسکوپ

 

 

کل یوم عاشورا و کل عرض کربلا...

حافظ شب هجران شد بوی خوش وصل آمد

شادیت مبارک باد ای عاشق شیدایی

تحقیق در google

سرویس اخیر سایت گوگل تحت عنوان Google Trends به کاربران امکان بررسی علایق مردم مختلف دنیا در مورد موضوعات مختلف را می دهد. گذشته از این که این سرویس می تواند برای عموم مردم سرگرم کننده باشد، می تواند به عنوان ابزاری قدرتمند در مطالعات جامعه شناسی مورد استفاده ی متخصصان قرار گیرد.

نتایج یک بررسی که بنده در مورد علایق مردم دنیا به سیستم های میکروکنترلری، ریزپردازنده ها و تراشه های مرتبط انجام دادم، نشان داد که ایران جز چند کشور اولی است که مردم آن بیشترین جستجو را در اینترنت در این زمینه ها دارند. به عنوان مثال اولین چیزی که در این موتور، جستجو کردم واژه ی AVR بود و در کمال تعجب ایران در صدر قرار داشت و بعد از آن کشورهای کره، اوکراین، روسیه و چک در رتبه های دوم تا پنجم بودند. بقیه ی موارد به شرح ذیل است:

روبوتیک	اول
میکروپروسسور Z80	اول
کامپایلر BASCOM-AVR	اول
میکروکنترلر PIC	دوم
میکروکنترلر 8051	دوم
تراشه های FPGA	دوم
کامپایلر Code Vision	دوم
زبان C51	سوم
زبان توصیف سخت افزار VHDL	سوم

 

 

و موارد دیگر در زمینه ی برق:

 

شبکه های عصبی	اول
پردازش تصویر	سوم
منطق فازی	سوم
Opamp	سوم
نرم افزار PSpice	سوم
نرم افزار WinCC	سوم
نرم افزار Visual C	چهارم
نرم افزار Protel	چهارم
نرم افزار Matlab	چهارم
مدار مجتمع	چهارم

 

 

عناوین جالب دیگر:

 

فیزیک                                اول!!

نانوتکنولوژی                        دوم

مهندسی برق                     چهارم

شیمی                              چهارم

 

منبع:www.avr.ir