نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو نظام ملاحة يعتمد على الأقمار الصناعية يمكنه توفير معلومات عن الموقع والوقت في أي مكان على الأرض أو بالقرب منها تحت جميع ظروف الطقس. فيما يلي مقدمة مفصلة عن نظام GPS:
تركيب النظام - الجزء الفضائي: يتكون من 24 قمرًا صناعيًا موزعة في ستة مستويات مدارية، على ارتفاع حوالي 20,180 كيلومتر. تدور الأقمار الصناعية حول الأرض في حوالي 11 ساعة و58 دقيقة. تقوم هذه الأقمار الصناعية بنقل الإشارات باستمرار إلى الأرض، مما يوفر خدمات تحديد المواقع والملاحة للمستخدمين. - قطاع التحكم الأرضي: يشمل محطة التحكم الرئيسية، ومحطات المراقبة، ومحطات الحقن. محطة التحكم الرئيسية مسؤولة عن تشغيل وإدارة نظام GPS بالكامل. محطات المراقبة تراقب حالة التشغيل وجودة الإشارة للأقمار الصناعية، بينما محطات الحقن مسؤولة عن حقن الأوامر والبيانات من محطة التحكم الرئيسية إلى الأقمار الصناعية. - شريحة المستخدم: بشكل رئيسي أجهزة GPS مختلفة، مثل الهواتف المحمولة، وأجهزة الملاحة في السيارات، ووحدات GPS المحمولة. يتلقى المستخدمون إشارات الأقمار الصناعية من خلال أجهزة الاستقبال ويحسبون موقعهم، وسرعتهم، ووقتهم، ومعلومات أخرى.
مبدأ العمل مبدأ عمل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يعتمد على التثليث. بشكل محدد، يستقبل جهاز استقبال GPS إشارات من عدة أقمار صناعية في نفس الوقت، ويقيس زمن انتشار الإشارات من الأقمار الصناعية إلى جهاز الاستقبال، ثم، بالاشتراك مع معلومات موقع الأقمار الصناعية، يمكنه حساب موقع جهاز الاستقبال. نظرًا لأن إشارات الأقمار الصناعية تحتوي على معلومات زمنية دقيقة، يمكن لنظام GPS أيضًا تقديم خدمات التوقيت الدقيق - خدمات التزامن للمستخدمين.
مجالات التطبيق - الملاحة المرورية: تُستخدم على نطاق واسع في المركبات والسفن والطائرات ووسائل النقل الأخرى، حيث توفر الملاحة في الوقت الحقيقي وتخطيط المسارات للناس، مما يساعدهم على الوصول إلى وجهاتهم بسرعة ودقة. في الوقت نفسه، يمكن أيضًا استخدام نظام تحديد المواقع العالمي في مراقبة تدفق المرور، وإدارة المرور الذكية، وغيرها من المجالات لتحسين كفاءة النقل والسلامة. - المسح والمعلومات الجغرافية: يمكن للمساحين استخدام أجهزة استقبال GPS للحصول على الإحداثيات الثلاثية الأبعاد لنقاط القياس بسرعة ودقة، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة ودقة أعمال المسح. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام GPS في رسم الخرائط، والمسح الطبوغرافي، وتخطيط استخدام الأراضي، وغيرها من المجالات، مما يوفر دعم بيانات مهم لأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS). - المجال العسكري: تم تصميمه في البداية للتطبيقات العسكرية، يلعب نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) دورًا حاسمًا في الملاحة العسكرية، وتوجيه الأسلحة، ووعي الوضع في ساحة المعركة. على سبيل المثال، يمكن للصواريخ الحصول على معلومات دقيقة عن الموقع والسرعة من خلال أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي لتحقيق استهداف دقيق. - المجال الزراعي: يمكن استخدامه لتحديد المواقع بدقة والملاحة في الأراضي الزراعية، مما يساعد المزارعين في الزراعة الدقيقة، والتسميد، والري، وغيرها من العمليات، مما يحسن من كفاءة الإنتاج الزراعي وكفاءة استخدام الموارد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام نظام تحديد المواقع العالمي في القيادة الذاتية للآلات الزراعية، ومراقبة الأراضي الزراعية، وغيرها من المجالات، مما يعزز من تحديث الزراعة.
الدقة والأخطاء - الدقة: في الظروف العادية، تتراوح دقة تحديد المواقع لمستقبلات GPS المدنية بين عدة أمتار وعشرات الأمتار، بينما يمكن لمستقبلات GPS من نوع المسح عالية الدقة تحقيق دقة على مستوى السنتيمتر أو حتى المليمتر. - مصادر الأخطاء: تشمل بشكل رئيسي أخطاء ساعة القمر الصناعي، أخطاء مدار القمر الصناعي، أخطاء تأخير الغلاف الجوي، أخطاء تأثير المسار المتعدد، وضوضاء المستقبل. لتحسين دقة تحديد المواقع لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يمكن استخدام طرق مثل تقنية GPS التفاضلي وأنظمة تعزيز الأقمار الصناعية للقضاء على هذه الأخطاء أو تقليل تأثيرها.
تاريخ التطوير تم إطلاق مشروع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من قبل وزارة الدفاع الأمريكية في عام 1973. تم إطلاق أول قمر صناعي نموذجي في عام 1978، وبدأت مجموعة كاملة من 24 قمرًا صناعيًا في العمل في عام 1993. في البداية، كان متاحًا فقط للاستخدام العسكري من قبل الولايات المتحدة. في الثمانينيات، بعد أن أصدر الرئيس الأمريكي رونالد ريغان أمرًا تنفيذيًا، تم السماح للقطاع المدني باستخدامه.
