GPS یک سیستم موقعیت‌یابی ناوبری رادیویی با دقت بالا بر اساس ماهواره‌های زمین مصنوعی است. این تکنولوژی می‌تواند موقعیت جغرافیایی دقیق، سرعت وسیله نقلیه و اطلاعات دقیق زمان را در هر نقطه از جهان و در فضای نزدیک به زمین ارائه دهد.
سیستم GPS در همه‌جا وجود دارد، روی گوشی هوشمند، ماشین یا ساعت شما. از نقشه‌برداری گرفته تا ردیابی همه‌چیز، فناوری GPS ما را قادر می‌سازد تا زندگی خود را بهتر هدایت و مدیریت کنیم. در این مقاله از مجله تکنولوژی لیپک، کاربردهای GPS، چگونگی تغییر زندگی ما توسط این تکنولوژی و آینده آن را بررسی خواهیم کرد.
تکنولوژی GPS چیست؟
GPS یک سیستم ناوبری مبتنی بر ماهواره است که اختصاری از حروف اول Global Positioning System به معنی سیستم موقعیت‌یابی جهانی می‌باشد. این تکنولوژی به کاربران امکان می‌دهد مکان دقیق خود را تعیین کرده و حرکات خود را دنبال کنند. GPS توسط وزارت دفاع ایالات متحده در دهه 1970 برای استفاده نظامی طراحی و ساخته شد اما اکنون برای اهداف مختلف در دسترس عموم قرار گرفته است.
GPS با استفاده از سیگنال‌های 24 ماهواره‌ای که در بیش از 19 هزار کیلومتری بالای ما به دور زمین می‌چرخند، عمل می‌کند. همچنین شامل زمان لازم برای رسیدن سیگنال‌ها از هر ماهواره به آنها می‌شود. با استفاده از این ویژگی‌ها، یک GPS از مثلث‌سازی برای مشخص کردن مکان کاربر در فاصله چند متری استفاده می‌کند.
در مجموع می‌توان گفت که گیرنده GPS مختصات طول و عرض جغرافیایی را در سیستم WGS84 جمع‌آوری می‌کند. مکان‌های GPS به طرق مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای اهداف شخصی و حرفه‌ای مهم هستند.
مزایای فناوری GPS
استفاده از فناوری GPS مزایای زیادی دارد. برخی از آنها در زیر ذکر شده است.
- ایمنی پیشرفته: با GPS، می‌توانید مکان خود را به دقت پیدا کنید. این امر می‌تواند به شما کمک کند از خطرات احتمالی جلوگیری کنید و در محیط‌های ناآشنا ایمن بمانید. علاوه‌بر این، دستگاه‌های ردیابی GPS می‌توانند به نظارت بر موقعیت دارایی‌های گران‌قیمت کمک کنند.
- بهره‌وری بهبودیافته: فناوری GPS می‌تواند به شما کمک کند تا زمان و منابع خود را به طور مؤثرتری مدیریت کنید. به عنوان مثال، می‌تواند به شما در کاهش زمان سفر کمک کند و به شما امکان می‌دهد مسیرهای خود را به طور دقیق برنامه‌ریزی کنید.
- بهبود مدیریت منابع: ردیابی GPS می‌تواند به شما کمک کند تا از کارمندان و وسایل نقلیه شرکت خود مطلع شوید. این اطلاعات می‌تواند به شما در مدیریت موثر استفاده و نگهداری از این منابع کمک کند.
فناوری GPS چطور کار می‌کند؟
GPS مفهوم “تفاوت زمان رسیدن” (تاخیر) را پیاده‌سازی می‌کند: تفاوت زمانی رسیدن سیگنال از ماهواره به گیرنده، با استفاده از موقعیت دقیق هر ماهواره GPS و اطلاعات ناوبری تولید شده که توسط ساعت اتمی به طور مداوم ارسال می‌شود.
ماهواره‌های GPS به طور مداوم سیگنال‌های رادیویی را با اطلاعات زمان و مکان در هوا برای گیرنده‌های GPS ارسال می‌کنند. با توجه به فاکتور فاصله ارسال، زمانی که گیرنده، سیگنال را دریافت می‌کند در مقایسه با زمانی که سیگنال توسط ماهواره ارسال می‌شود – که معمولاً به آن تاخیر زمانی می‌گویند – با تاخیر مواجه می‌شود. بنابراین، فاصله را می‌توان با تاخیر زمانی نیز تعیین کرد.
ماهواره و گیرنده هم‌زمان یک کد شبه تصادفی را تولید می‌کنند. زمانی که دو کد با هم هماهنگ شدند، گیرنده می‌تواند تاخیر زمانی را اندازه‌گیری کند. برای بدست آوردن فاصله، تاخیر زمانی را در سرعت نور ضرب کنید.
اجزای GPS شامل چیست؟
- ماهواره: ماهواره‌هایی که به دور زمین می‌چرخند، سیگنال‌هایی را بر اساس موقعیت جغرافیایی و ساعت روز به کاربران ارسال می‌کنند.
- کنترل زمینی: قسمت کنترل شامل ایستگاه مانیتورینگ زمینی، ایستگاه کنترل اصلی و آنتن زمینی است. فعالیت‌های کنترلی شامل ردیابی و بهره‌برداری از ماهواره‌ها در فضا و نظارت بر انتقال است. تقریباً در تمام قاره‌های جهان از جمله آمریکای شمالی و جنوبی، آفریقا، اروپا، آسیا و استرالیا ایستگاه‌های نظارتی وجود دارد.
- تجهیزات کاربر: گیرنده‌ها و فرستنده‌های GPS از جمله ساعت، تلفن‌های هوشمند، دستگاه‌های تله‌ماتیک و…
کاربردهای GPS چیست؟
فناوری GPS کاربردهای زیادی دارد، اما بیشتر از آن به هر یک از روش‌های زیر استفاده می‌کنیم:
- ناوبری: یکی از مهمترین کاربردهای فناوری GPS، ناوبری است. هنگامی که به منطقه‌ای ناآشنا سفر می‌کنید، می‌توانید دستگاه GPS خود را بیرون بکشید تا شما را به مقصد هدایت کند.
- نقشه‌برداری: نقشه‌برداران از فناوری GPS برای ایجاد مکان‌های دقیق روی نقشه‌ها استفاده می‌کنند. بسیاری از دستگاه‌های GPS دارای ویژگی‌های نقشه‌برداری داخلی هستند که به شما امکان می‌دهد نقاط مورد علاقه خود را علامت‌گذاری کرده و سفرهای خود را ثبت کنید.
- تفریح: از پیاده‌روی تا دوچرخه‌سواری، ما از GPS برای فعالیت‌های تفریحی مختلف استفاده می‌کنیم. به عنوان مثال، geocaching یک فعالیت سرگرم‌کننده برای افراد در هر سن و سطح مهارت است. دستگاه‌های GPS به کاربران کمک می‌کنند تا به مختصاتی که مکان حافظه پنهان را مشخص می‌کنند پیمایش کنند.
- ردیابی: شرکت‌ها دستگاه‌های ردیابی GPS را به دارایی‌هایی مانند وسایل نقلیه، کانتینرها یا پرسنل خود متصل می‌کنند. آنها می‌توانند به آنها در نظارت بر سرعت، جهت و ایمنی کمک کنند. به عنوان یک امتیاز، آنها همچنین می‌توانند از تکنیک‌هایی مانند geofencing و راه‌اندازی موانع مجازی هم استفاده کنند.
کاربردهای تجاری GPS
فناوری GPS کاربردهای تجاری زیادی دارد که برخی از آنها در زیر ذکر شده است.
- کشاورزی: مشاغل کشاورزی می‌توانند از فناوری GPS برای مدیریت عملیات خود استفاده کنند. سیستم‌های GPS می‌توانند اطلاعاتی مانند ترکیب خاک و شرایط آب‌وهوایی را جمع‌آوری کنند. به علاوه، آنها می‌توانند کشاورزان و کارگران کشاورزی را در مزارع خود راهنمایی کنند.
- لجستیک و حمل و نقل: شرکت‌های لجستیک برای مدیریت دقیق‌تر جابجایی کالاها به GPS متکی هستند. فناوری GPS می‌تواند با دادن اطلاعات به روز ترافیک در طول سفر به رانندگان کمک کند.
- استخراج: فناوری GPS می‌تواند موقعیت کارگران، تجهیزات و مواد معدنی را ردیابی کند. همچنین می‌تواند مسیر و سرعت کامیون‌های حمل و نقل را ردیابی کند که می‌تواند به بهبود بهره‌وری کمک کند.
- خدمات آب و برق: شرکت‌های خدمات‌رسانی می‌توانند از ردیابی GPS برای مدیریت و نگهداری شبکه‌های خود استفاده کنند. این امر به آنها کمک می‌کند تا نسبت به قطعی‌ها واکنش بهتری نشان دهند، مکان‌های تعمیر را پیدا کنند و کارهای تعمیر و نگهداری را انجام دهند.
کاربردهای نظامی GPS
همانطور که گفتیم، فناوری GPS در ابتدا به عنوان یک سیستم ناوبری نظامی توسعه داده شد و از آن زمان تاکنون در ارتش مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه می‌تواند خودروهای سرنشین‌دار و بدون سرنشین را هدایت کند. به علاوه، می‌تواند اطلاعات مکان دقیقی را برای سربازان روی زمین فراهم کند.
جی پی اس می‌تواند وسایل نقلیه و هواپیماها را کنترل کند، خطرات نزدیک را تشخیص دهد و بهترین مسیر را برای سفر پیدا کند. گیرنده‌ها از این اطلاعات برای محاسبه موقعیت و جهت وسیله نقلیه یا هواپیما استفاده می‌کنند.
GPS در خودرو
فناوری GPS نحوه رانندگی ما را تغییر داده است. خودروهای مدرن می‌توانند با استفاده از دستورات صوتی و دستورالعمل‌های تصویری در دستگاه ،GPS شما را به مقصد راهنمایی کنند. همچنین می‌تواند به شما در ردیابی وسیله نقلیه خود در صورت سرقت کمک کند.
اکثر سیستم‌های GPS خودرو به نقشه‌های آنلاین متصل می‌شوند، بنابراین می‌توانید به‌روزرسانی‌های ترافیکی را به صورت زنده مشاهده کنید. این ویژگی می‌تواند به شما در برنامه‌ریزی مسیرهای کارآمدتر کمک کند و در جلوگیری از ازدحام ترافیک نیز مفید باشد.
GPS در گوشی‌ها و ساعت‌های هوشمند
گوشی‌های هوشمند یکی از محبوب‌ترین کاربردهای فناوری GPS هستند. گوشی‌ها و ساعت‌های هوشمند (در قالب یکی از سنسورهای ساعت) دارای گیرنده‌های GPS هستند که داده‌های مربوط به مکان و نحوه حرکت آنها را دریافت می‌کنند.
با فعال بودن GPS، کاربران می‌توانند به برنامه‌های نقشه و ناوبری مانند Google Maps یا Apple Maps دسترسی داشته باشند. سپس، این برنامه‌ها می‌توانند نقشه‌های دقیق و ناوبری گام به گام را ارائه دهند. علاوه‌بر این از فناوری GPS می‌توان برای ردیابی موقعیت اعضای خانواده، دوستان یا حتی حیوانات خانگی استفاده کرد.
GPS مزایای زیادی دارد. به ناوبری، یافتن مکان‌های فروشگاه و برنامه‌ریزی فعالیت‌های خارج از منزل کمک می‌کند. همچنین می‌توانید از آن برای به‌روزرسانی ترافیک، نظارت بر تناسب اندام و اشتراک‌گذاری مکان‌ها با دیگران استفاده کنید.
GPS در نقشه‌برداری
GPS به طور گسترده‌ای در نقشه‌برداری استفاده می‌شود زیرا روشی دقیق و قابل اعتماد برای اندازه‌گیری فاصله بین نقاط در یک منطقه خاص ارائه می‌دهد. با استفاده از این فناوری، نقشه‌برداران قادر به اندازه‌گیری فواصل، زوایا و ارتفاعات از معیارهای بررسی هستند.
کاربرد اصلی نقشه‌برداری ترسیم دقیق مرزهای یک ملک یا سایر مناطق مورد علاقه است. این امر باعث می‌شود که GPS به ویژه برای بررسی زمین در مقیاس بزرگ‌تر و هر نقشه‌برداری توپوگرافی مفید باشد.
آینده فناوری GPS
فناوری GPS همچنان در حال پیشرفت است و هر ساله پیشرفت‌های جدیدی در این زمینه انجام می‌شود. دانشمندان در حال ایجاد فناوری‌های جدیدی هستند که از GPS استفاده می‌کنند. آنها همچنین GPS را با اینترنت اشیا (IoT) ترکیب می‌کنند.
فناوری GPS در گجت‌های پوشیدنی، لوازم خانگی هوشمند و فناوری واقعیت مجازی استفاده می‌شود. آینده GPS بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد و به تغییر شیوه زندگی ما ادامه خواهد داد.
منابع: jimilab.com | gisgeography.com
