سه شنبه 15 مرداد 1392

سیگنال جی پی اس

   نوشته شده توسط: rptak rptak    

سیگنال‌های جی‌پی‌اس



ماهواره‌های سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS)، به انتشار سیگنال‌های رادیویی می‌پردازند تا به گیرنده‌های جی‌پی‌اس این امکان را بدهند که به تعیین موقعیت و زمان همگام شده بپردازند.

ساختار سیگنال جی‌پی‌اس

سیگنال‌های جی‌پی‌اس، شامل سیگنال‌های مسافت یابی، به منظور اندازه گیری فاصله تا ماهواره مورد استفاده قرار می‌گرفت و داده‌های نجومی برای محاسبه موقعیت ماهواره در مدار استفاده می‌شد. سیگنال‌های جی‌پی‌اس همچنین اطلاعات در خصوص زمان و وضعیت منظومه ماهوارهای را در بر می‌گیرد.

سیگنال‌های اصلی جی‌پی‌اس

طرح اصلی جی‌پی‌اس، شامل دو کد مسافت یابی می‌باشد: کد عادی/اکتسابی یا C/A، که بدون هیچ گونه محدودیتی برای عموم آزاد است و کد کنترل شده دقت یا کد P، که معمولاً برای کاربردهای نظامی رزرو می‌شود.

کد عادی / اکتسابی

کد C/A، عددی شبه تصادفی و طولانی برابر با ۱۰۲۳ بیت می‌باشد (PRN) که هنگامی که با ۰۲۳/۱ مگابایت در ثانیه منتقل شد (مخابره فرستاده شد)، در هر یک هزارم ثانیه تکرار می‌شود. اعداد شبه تصادفی شامل ویژگی بارزی هستند؛ این اعداد تنها هنگامی که دقیقاً در یک ردیف هستند (در یک خط، هم تراز، هم سو)، با هم جفت می‌شوند و یا این که به شدت با هم همبستگی دادند (مرتبط هستند). هر ماهواره تنها یک کد PRN منحصر به فرد را انتقال می‌دهد (مخابره می‌کند، می‌فرستد). به عبارت دیگر، هر کد PRN تا حد بسیار زیادی نسبت به کد دیگر از پارامترها یا بخش‌های مستقل ساخته شده‌است. این نوعی از دسترسی چندگانه طبقه بندی کد (CDMA) است که به دستگاه گیرنده امکان می‌دهد تا ماهواره‌های چندگانه بر روی فرکانس مشابه را تشخیص دهد.

کد دقت

کد دقت، همچنین عددی شبه تصادفی (PRN) نیز می‌باشد، هرچندکه کد PRN کد P مرتبط با هر ماهواره دارای طولی برابر با ۱۰۱۲*۱۸۷۱/۶ بایت (معادل ۰۰۰،۰۰۰،۱۰۰،۱۸۷،۶) می‌باشد و تنها یک بار در هفته تکرار می‌شود (با سرعت انتقال ۲۳/۱۰ مگابایت در ثانیه). طول نهایی کد P، موجب افزایش همبستگی و حذف هرگونه ابهام دامنه‌ای درون منظومه شمسی می‌شود. اما، این کد آنقدر طولانی و پیچیده‌است که اعتقاد بر این بود که گیرنده نمی‌تواند به طور مستقیم این سیگنال را به تنهایی دریافت کند و از نظر زمانی با آن انطباق داشته باشد. انتظار بر این بود که گیرنده در ابتدا باید مانع کد C/A نسبتاً ساده شود و سپس، بعد از دستیابی به زمان جاری و موقعیت تقریبی، با کد P هماهنگ شود. با در نظر گرفتن این که C/A PRNها برای هر ماهواره منحصر به فرد هستند، عدد شبه تصادفی کد P در واقع بخش کوچکی از یک کد P اصلی به طول تقریبی ۱۴ ۱۰*۳۵/۲ بیت (معادل ۲۳۵،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰ بیت) می‌باشد و هر ماهواره بخش اختصاص یافته کد اصلی اش را مکرراً ارسال می‌کند. به منظور جلوگیری از استفاده کاربران غیرمجاز و یا به طور بالقوه مانع شدن از سیگنال‌های نظامی از طریق مراحلی که حقه بازی نامیده می‌شود، تصمیم گرفته شد که کد p به صورت رمز درآورده شود. برای رسیدن به این هدف، کد P با کد W، یک ترتیب ویژه رمزنگاری، تعدیل شد و در نتیجه آن، کد Yپدید آمد. کد Y همان چیزی است که ماهواره‌ها پس از آن که واحد ضد حقه بازی در وضعیت "وصل" تنظیم شد، ارسال می‌شود. سیگنال رمزنگاری شده با کد (P(Y نمایش داده می‌شود. جزییات کد W فاش نشده‌اند، اما این فرضیه بوجود آمده‌است که این کد در (به طور تقریبی) ۲۰ کیلو هرتز با کد P به کار برده می‌شود.

پیام جهت یابی

علاوه بر کدهای مسافت یابی PRN، یک گیرنده نیاز دارد تا اطلاعات جزیی در خصوص موقعیت و شبکه هر ماهواره را بداند. در طرح جی‌پی‌اس چنین اطلاعاتی بر روی هر دوی کدهای مسافت یابی C/A و (P(Y در ۵۰ بیت در ثانیه، تنظیم شده‌است که پیام جهت یابی نامیده می‌شود. پیام جهت یابی از سه جزء اصلی ساخته شده‌است. نخستین بخش، تاریخ و زمان جی‌پی‌اس به علاوه وضعیت ماهواره و علامتی از سلامت آن را شامل می‌شود. بخش دوم اطلاعات اوربیتال که اطلاعات نجومی نامیده می‌شود را در بر می‌گیرد و به گیرنده اجازه می‌دهد تا موقعیت ماهواره را محاسبه کند. سومین بخش، که تقویم نجومی نامیده می‌شود – شامل اطلاعات و وضعیت تمامی ماهواره‌ها را در خصوص موقعیت و اعداد PRN، می‌شود. از آنجایی که اطلاعات نجومی به میزان بسیار زیادی به تفصیل شرح داده شده‌است و اعتبار آن برای بیشتر از ۴ ساعت در نظر نگرفته شده، اطلاعات تقویم نجومی عمومی تر و برای ۱۸۰ روز معتبر می‌باشد. تقویم نجومی در تعیین این که کدام ماهواره باید جستجو شود، به گیرنده کمک می‌کند و فقط یک بار، گیرنده هر سیگنال ماهواره را به نوبت به کار می‌برد، آن سپس داده‌های نجومی را مستقیماً از ماهواره انتقال می‌دهد. موقعیتی که با استفاده از هر ماهواره تثبیت می‌شود، را نمی‌توان محاسبه کرد تا زمانی که گیرنده یک کپی کامل و دقیق از اطلاعات نجومی ماهواره را دارد. پیام جهت یابی، خود از ساختاری ۱۵۰۰ بیتی ساخته شده‌است که به پنج زیرساختار ۳۰۰ بیتی تقسیم شده‌است که هر کدام در ۵۰ بیت در ثانیه منتقل می‌شوند (بنابراین هر زیرساختار به ۶ ثانیه برای انتقال نیاز دارد).

  • زیرساختار ۱، تاریخ و زمان GPS به علاوه موقعیت و سلامت ماهواره را شامل می‌شود.
  • زیرساختارهای ۲ و ۳، هنگامی که ترکیب می‌شوند، شامل انتقال داده‌های نجومی ماهواره می‌گردند.
  • زیرساختارهای ۴ و ۵، هنگامی که ترکیب می‌شوند، ۲۵/۱ام تقویم نجومی را در بر می‌گیرد؛ بدین معنی که کل ارزش داده‌های ۲۵ ساختار، برای کامل کردن ۱۵۰۰۰ بیتِ پیام تقویم نجومی مورد نیاز هستند.

اطلاعات بسامد

برای کدهای مسافت یابی و پیام جهت یابی تا از ماهواره به گیرنده برسند، آنها باید در یک بسامد حامل تعدیل شوند. در مورد طرح GPS اصلی، دو بسامد مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ یکی در ۴۲/۱۵۷۵ مگاهرتز، کهL۱ نامیده می‌شود، و دومی در ۶۰/۱۲۲۷ مگاهرتز، که L۲ نامگزاری شده‌است. کد C/A بر روی فرکانس L۱ به عنوان یک سیگنال ۰۲۳/۱ مگاهرتزی منتقل می‌شود که یک شیوه مدولاسیون کلید انتقال فاز بی (BPSK) استفاده می‌کند. کد(P(Y بر روی هر دوی فرکانس‌های L۱ و L۲ منتقل می‌شود که به عنوان یک سیگنال ۲۳/۱۰ مگاهرتزی از مدولاسیون BPSKی مشابهی استفاده می‌کند، هرچند که حامل کد(P(Y، یک چهارم حامل C/A است، و معنی آن این است که ˚۹۰ خارج از فاز قرار دارد. گذشته از ... و پایداری افزایش یافته برای فرستادن پارازیت، منفعت بسیار مهم داشتن دو فرکانس که از یک ماهواره منتقل می‌شود، توانایی اندازه گیری مستقیم و بنابراین جابجا کردن و انتقال است، یعنی خطای تاخیر طبقه یونسفر برای آن ماهواره. بدون چنین اندازه گیری، یک گیرنده جی‌پی‌اس باید از یک طرح عام استفاده کند و یا از منبعی دیگر تصحیحات طبقه یونسفر را دریافت کند (منبعی همانند سیستم افزایش فضای پهناور یا EGNOS). پیشرفت‌ها در فناوری، که در هر دوی ماهواره‌های جی‌پی‌اس و گیرنده‌های جی‌پی‌اس استفاده می‌شود، تاخیر طبقه یونسفر را به منبعی بزرگ‌تر برای خطا در سیگنال، تبدیل می‌کند. توانایی گیرنده در انجام این اندازه گیری می‌تواند به طور معنی داری دقیق تر باشد و به طور نمونه به آن به عنوان یک گیرنده فرکانس دوگانه اشاره شود.


برچسب ها: سیگنال جی پی اس ، جی پی اس ، تحقیق ، مقاله ، تحقیق درباره جی پی اس ، gps ،

یکشنبه 8 بهمن 1391

تاریخچه GPS

   نوشته شده توسط: rptak rptak    

GPS دارای تاریخچه و سیر تکاملی جالبی می‌باشد و اخیرا استفاده از آن موجب اکتشافات قابل توجهی شده است. اما قبل از این که بیشتر راجع به GPS بدانیم، لازم است مختصری در مورد ناوبری(Navigation) بدانیم. از زمان ماقبل تاریخ مردم سعی می کردند یک راه قابل اطمینان پیدا کنند که به آنها بگوید کجا هستند و حتی آنها را به جاییکه می روند راهنمایی کرده و سپس به خانه بازگرداند.

مردمان غارنشین وقتی که برای تهیه غذا به شکار می رفتند، احتمالا از سنگ‌ها و شاخه های کوچک برای علامت‌گذاری مسیر خود استفاده می کردند. ملوانان نیز ابتدا سواحل را به دقت دنبال می کردند تا از گم شدنشان جلوگیری کنند.


قتی دریا نوردان اولیه در دریاهای باز(اقیانوس ها) کشتیرانی کردند، دریافتند که می‌توانند مسیر خود را با دنبال کردن ستاره‌ها ترسیم کنند. فنیقیهای باستان از ستاره شمالی برای سفر به مصر و جزیره کرت استفاده می‌کردند. بر طبق گفته هومر الهه آتنا به اودیسه گفته است که هنگام سفر کردن در جزیره کالیپسو ” دب اکبر را سمت راست خود قرار بده”.
متأسفانه برای اودیسه و دیگر دریانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب‌های صاف قابل رؤیت هستند

پیشرفت مهم بعدی در امر ناوبری کشف قطب نمای مغناطیسی و دستگاه زاویه یاب(sextant) بود. عقربه قطب نما همیشه نقطه شمالی را نمایش می دهد، بنابراین همیشه دانستن جهت مسیری که در آن حرکت می‌کنیم را ممکن می سازد.

GPS چیست؟
سیستم مکان یابی جهانی (
Global Positioning System ) یک سیستم هدایت ( ناوبری ) ماهواره ای اســت و تنها سیستمی می باشد که امروزه قادر است، موقعیت دقیق شما را بر روی زمین در هر زمان، درهر مکان و در هر هوایی مشخص کند. . این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. اولین ماهواره GPS در سال ۱۹۷۸ یعنی حدود ۳۵ سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.
این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شدوسرانجام در سال ۱۹۹۴ شبکه ای شامل۲۴ ماهواره تشکیل گردیدکه امروزه تعداد آنها به عدد ۲۸ رسیده است.


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. دقت بالای این سیستم و جهانی بودن آن دلیلی بر استفاده از این سیستم در علوم مختلف می باشد. این سیستم از سال ۱۹۸۳ با پرتاب نخستین ماهواره GPS آغاز بکار نمود.

با روی کار آمدن سیستم GPS تمام سیستم های قبلی تعیین موقعیت ماهواره ای از قبیل دور بین های بالستیک،داپلر،N.N.S.S ، SLR ،LLR ،LONG-C ،SECOR، به تدریج از دور خارج شدند.GPS یک سیستم عملیاتی و همیشه در حال آماده باش است که در تمامی شرایط آب و هوایی دارای کارآیی می باشد؛ زیرا فرکانس امواجی که توسط ماهواره های GPS ارسال می شوند در حد گیگا هرتز است و شرایط آب و هوایی (مه وباران و نزولات جوی ) اثری روی این امواج ندارند. این سیستم در طول ۲۴ ساعت شبانه روز فعال است ودر هر زمان ودر هر مکان که لازم باشد می توان توسط آن تعیین موقعیت کرد. روسها نیز سیستمی مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآیی و توان عملیاتی در حال حاضر به پای سیستم GPS نمی رسد.

البته گیرنده های مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ایران یافت می شونددرضمن اتحادیه اروپا نیز در حال ساخت یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای با نام گالیله میباشد که طبق پیش بینی ها تا سال ۲۰۰۸ آماده بهره برداری و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعای اتحادیه اروپا محدودیت های موجود در سیستم GPS در گالیله وجود نخواهد داشت.



ادامه متن در ادامه مطلب..............................


ادامه مطلب

برچسب ها: تاریخچه ، مقاله ، تحقیق ، درباره جی پی اس ، دربارهgps ، مقاله درموردgps ، gps ،

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic