تعتمد جميع أنظمة الملاحة داخل السيارة وتطبيقات القيادة وتطبيقات الملاحة المحمولة مثل خرائط Google على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتوصيلنا من النقطة أ إلى النقطة ب. ولكن ما هو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وكيف يعمل؟
ما هو نظام تحديد المواقع العالمي؟
نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو نظام ملاحة تملكه حكومة الولايات المتحدة ويتكون من ثلاثة أقسام رئيسية:
- Space Segmentهو نظام ملاحة يتكون من 31 قمراً صناعياً على الأقل ، 24 (أو أكثر) منها عادة ما تكون في حالة طيران وتشغيلها. تطير هذه الأقمار الصناعية داخل مدار الأرض على ارتفاع 12 ، 550 ميلًا. عادة ما يدور كل قمر صناعي فردي حول الأرض مرتين في اليوم.
- جزء التحكمعبارة عن شبكة دولية من محطات التحكم التي تتعقب وتراقب وتحافظ على الأقمار الصناعية في المدار. يمكن لمحطات التحكم هذه أيضًا إرسال بيانات أو أوامر إلى الأقمار الصناعية. يتكون جزء التحكم من 16 محطة مراقبة ومحطتي تحكم رئيسيتين (واحدة رئيسية وواحدة بديلة) و 11 هوائي تحكم وتحكم (أربعة هوائيات أرضية وسبع محطات تتبع عن بعد لشبكة التحكم في الأقمار الصناعية للقوات الجوية).
- جزء المستخدم مخصص للمدنيين وأجهزة GPS الخاصة بنا ، والمعروفة أيضًا باسم مستقبلات GPS لأنها تتلقى إشارات من الأقمار الصناعية في المدار لتحديد مواقعنا.
من اخترع GPS؟
الأشخاص الأربعة الذين يُنسب إليهم عادةً اختراع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هم إيفان جيتينج ، وبرادفورد باركنسون ، وروجر إل إيستون ، وجلاديس ويست. وفقًا لـ Lemelson-MIT ، كان Getting أول من تصور GPS كما نعرفه اليوم كمفهوم يتضمن استخدام "نظام الأقمار الصناعية لإنتاج بيانات دقيقة لتحديد المواقع للأشياء سريعة الحركة مثل الصواريخ والطائرات."
جاءت مساهمة باركنسون في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في عام 1972 ، عندما تولى الدور القيادي في توجيه برنامج GPS التابع لوزارة الدفاع الأمريكية. في هذا الدور ، كان باركنسون قادرًا على البناء على الأفكار الأصلية. بحلول عام 1978 ، تم الانتهاء من مشروع تطوير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لمرض باركنسون ، والمعروف باسم نظام NAVSTAR GPS ، ودقته في غضون ثلاثة أمتار.
ساهم روجر إل إيستون أيضًا في تطوير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ولقب "أبو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)." كانت مساهمة إيستون نتيجة لحل مشكلة تتعلق بتتبع الأقمار الصناعية. في محاولة لمزامنة توقيت محطات التتبع ، طور إيستون نظام ملاحة قائم على الوقت من خلال وضع الساعات في الأقمار الصناعية ، مما يسمح لهم باكتشاف الموقع الدقيق للمستخدمين على الأرض بشكل أكثر دقة. أطلق إيستون على هذا النظام اسم "Timation" ، وانتهى الأمر بوزارة الدفاع الأمريكية بدمج ميزاته في تطوير نظام تحديد المواقع العالمي.
أخيرًا وليس آخرًا ، تُنسب أيضًا عالمة الرياضيات غلاديس ويست إلى مساهمتها في تطوير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). كانت مساهمة ويست هي عملها في تطوير نموذج للأرض يراعي الاختلافات في شكل الأرض التي تسببها الجاذبية والقوى الأخرى. يعتبر نموذج West's Earth على نطاق واسع عنصرًا أساسيًا في مشروع GPS.
كيف يعمل GPS وكيف يتم إدارته؟
يعتمد نظام تحديد المواقع العالمي على العلاقة بين أقمار GPS الصناعية وأجهزة الاستقبال على الأجهزة التي تدعم GPS. وفقًا لشركة Garmin لتكنولوجيا GPS ، وهي شركة تكنولوجيا GPS ، يعمل نظام تحديد المواقع العالمي عندما ترسل الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي "إشارة فريدة ومعلمات مدارية تسمح لأجهزة GPS بفك تشفير وحساب الموقع الدقيق للقمر الصناعي".
من خلال هذا الإرسال ، تستطيع أجهزة GPS حساب موقع المستخدمين عن طريق قياس الوقت المستغرق لاستقبال الإشارة.ثم يتم الجمع بين هذا الحساب وقياسات المسافة من عدة سواتل أخرى. من أجل حساب خط الطول وخط العرض للشخص بشكل صحيح ، يحتاج جهاز GPS إلى استقبال إشارة من ثلاثة أقمار صناعية على الأقل. يتطلب حساب الارتفاع إشارة أربعة أقمار صناعية على الأقل. ستستقبل معظم أجهزة استقبال GPS وتتتبع إشارات ثمانية أقمار صناعية على الأقل ، ولكن هذا الرقم يمكن أن يختلف بناءً على موقعك والوقت.
وفقًا لموقع GPS.gov ، يتم صيانة وتشغيل نظام تحديد المواقع العالمي بواسطة القوات الجوية الأمريكية. القوات الجوية الأمريكية "تطور وتحافظ وتشغل" 24 قمرا صناعيا ومحطات التحكم الموجودة في جميع أنحاء العالم التي تشكل النظام.
ما وراء أنظمة GPS للسيارة: الاستخدامات اليومية لنظام تحديد المواقع العالمي
GPS ليس فقط للعثور على طريقك إلى المنزل. تشمل الاستخدامات الأخرى لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ما يلي:
- يمكن استخدام أجهزة GPS القابلة للارتداء ، مثل ساعات GPS ، لتتبع الأطفال والحيوانات الأليفة وكبار السن.
- تُستخدم الطائرات بدون طيار التي يتحكم فيها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتصوير لقطات من منظور عين الطيور في الأفلام. يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أيضًا في صناعة الأفلام لاستكشاف المواقع.
- يمكن استخدام Geocaching لإعداد عمليات البحث عن الزبال عن طريق إخفاء العناصر في مواقع معينة ، ثم تحميل الخرائط عبر الإنترنت ليبحث عنها أشخاص آخرون باستخدام أجهزة GPS.
- قد تستخدم شركة الطاقة المحلية الخاصة بك نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتتبع انقطاع التيار الكهربائي.
