انواع گیرنده های GPS

اگر به دنبال ابزار خاصی برای نظارت روی پروژه های مختلف هستید و یا می خواهید دستگاهی داشته باشید که به سادگی و راحتی بتواند به شما در جهت یابی و تعیین موقعیت کمک کند، گیرنده های GPS چند فرکانسه، یک دستگاه بسیار کاربردی برای کمک به ردیابی و ناوبری در تمام شرایط محیطی و آب و هوایی است.

  1. مقدمه

سیستم موقعیت یابی جهانی یا بطور مختصر GPS، در ابتدا توسط ارتش آمریکا استفاده می شد و شامل شبکه ای از ماهواره ها بود که موقعیت، زمان و حتی اطلاعات آب و هوایی را بطور دقیق ارائه می دادند. این گیرنده ها در قالب ردیاب های مختلف GPS برای اهداف نظامی و شخصی در جهان ارائه میشدند. کم کم با افزایش استفاده از این ماهواره ها جهت تعیین موقعیت و ناوبری، برای بهبود کیفیت و دقت تعیین موقعیت گیرنده ها با قابلیت دریافت سیگنال این ماهواره ها، به تعداد این ماهواره ها و سیگنال های قابل ردیابی توسط گیرنده های GPS اضافه شده و سامانه تعیین موقعیت و ناوبری جهانی ماهواره ای ایجاد شد. (جهت مطالعه بیشتر در مورد سامانه تعیین موقعیت جهانی به مقاله ” معرفی سامانه GNSS ” رجوع کنید.)

کاربران سامانه های تعیین موقعیت و ناوبری ماهواره ای GNSS، اطلاعات مورد نیاز جهت ناوبری و ردیابی را از طریق دستگاهی با نام گیرنده  GNSS دریافت میکنند. امروزه این گیرنده های نقشه برداری، با عنوان گیرنده های جی ان اس اس چند فرکانسه نیز شناخته می شوند. چنین گیرنده هایی حتی در گوشی های تلفن همراه شما نیز موجود هستند.

بطور کلی گیرنده های موقعیت یابی GPS، دستگاه هایی هستند که بدون حساسیت به شرایط مکانی و آب و هوایی ای که در آن قرار دارید، به شما اطلاعات نسبتا دقیقی از موقعیت استقرارتان را ارائه می دهند. با تمام ویژگی های پایه ای یکسان و هدف خاص مشترکی که این گیرنده ها دارند، انواع مختلفی از گیرنده های GPS وجود دارد که از نظر ویژگی های ذاتی با هم متفاوتند.

  • گیرنده جی ان اس اس و مزایای استفاده از آن

بسیاری از مردم از GPS به عنوان یک اصطلاح عمومی برای هر چیزی که “موقعیت را نشان می دهد” استفاده می کنند، اما این باور غلط بوده و باعث سردرگمی می شود. از آن جهت که می توان GPS را برای اهداف و موارد مختلفی استفاده کرد، استفاده از چنین اصطلاحی برای بسیاری از افراد باعث گمراهی خواهد شد.

از گیرنده های جی پی اس، معمولاً برای تعیین جهات و موقعیت عوارض استفاده می شود (به این کار ناوبری GPS گفته می شود).

ردیابی در گیرنده های GPS زمانی اتفاق خواهد افتاد که دستگاه، مکان خود را با دستگاه ها و مانیتورهایی خارج از خود گیرنده جی پی اس به اشتراک بگذارد.

سامانه جی ان اس اس به علت داشتن ساعت های اتمی با دقت بسیار بالا، حتی توسط شبکه های کامپیوتری برای ایجاد یک ساعت مشترک در بین بسیاری از دستگاه های مختلف استفاده می شود. (زمان سنجی)

صرف نظر از نحوه استفاده از اطلاعات رسیده به گیرنده جی ان اس اس، اگر دستگاه داده های مورد نیاز خود را از شبکه ماهواره ای دریافت کند، یک دستگاه ” گیرنده” GPS است.

علاوه بر این، گیرنده ها ممکن است گیرنده های همه منظوره باشند یا به طور خاص با در نظر داشتن یک ویژگی خاص ساخته شوند: ناوبری، موقعیت یابی دقیق یا زمان سنجی، نقشه برداری و… بنابراین گیرنده های GPS علاوه بر موقعیت و سرعت، زمان را نیز ارائه می دهند.

  • نحوه کار گیرنده های GPS

ماهواره های موجود بر مدارهای اطراف زمین که بطور مداوم درحال چرخش حول مرکز زمین هستند، همواره در حال ارسال اطلاعات خود به سمت زمین هستند. روی سطح زمین نیز تمام گیرنده های GNSS به طور مداوم در حال ردیابی و پردازش سیگنال های رسیده از سمت ماهواره های GNSS هستند تا با محاسبه فاصله دقیق بین گیرنده جی پی اس تا ماهواره های جی ان اس اس، به موقعیت دقیق گیرنده در هر لحظه برسند.

به زبان ساده، گیرنده GPS اساساً سیستمی است که محل دقیق چیزی یا کسی را تعیین می کند. این گیرنده ها می توانند جهت ردیابی حیوانات خانگی، وسایل نقلیه و یا حتی سالمندان نیز استفاده شوند تا بتوان موقعیت دقیق آن ها را در صورت مفقود شدن، یافت.

این دستگاه ها در حوزه تجاری، صنعتی و نظامی نیز کاربرد ویژه ای دارند. بطور کلی تعیین موقعیت با استفاده از گیرنده های GNSS یک تکنولوژی پر سود و همه کاره است که برای اهداف مختلفی استفاده می شود.

اگر بخواهید در مورد ویژگی ها و انواع مختلف سیستم های جی پی اس موجود در بازار تحقیق کنید، از انواع و کاربرد های آن ها شگفت زده خواهید شد. هیچ فردی در تمام جهان وجود ندارد که به نحوی از برنامه های کاربردی مرتبط با گیرنده های جی ان اس اس استفاده نکرده باشد.

  • کاربرد گیرنده های جی پی اس / جی ان اس اس
  • تعیین موقعیت نقاط با استفاده از گیرنده های جی پی اس

موقعیت هر نقطه را می توان با استقرار روی آن نقطه و استفاده از یک گیرنده GNSS چند فرکانسه نقشه برداری، بطور دقیق محاسبه و ارائه کرد. جهت یک تعیین موقعیت دقیق با استفاده از روش های تعیین موقعیت تفاضلی، پس پردازش داده ها و… می توان موقعیت اولیه حاصل از تعیین موقعیت را بهبود داد.

  • سیستم های ناوبری شهری (sat-nav)

شاید برای شما پیش آمده باشد که در حین رانندگی ازینکه مسیر درست در یک خیابان را نیافته‌اید یا مسیر را اشتباه رفته اید، آشفته شوید. با این نوع از گیرنده ها هرگز مسیر حرکت خود را گم نخواهید کرد. این اپلیکیشن های مکان مبنا، به راحتی می توانند حتی مسافت پیموده شده، سرعت و زمان تخمینی رسیدن شما به مقصد مورد نظر را نمایش دهند.

  • سیستم های GPS برای اهداف ورزشی و اهداف درون برنامه ای ساعت های هوشمند

انواعی از سیستم های GPS وجود دارد که می توانند بعنوان یک چیپست در ساعت های ورزشی استفاده شوند و به شما جهت تعیین مسیر، محل قرارگیری قطب و مکان دقیق شما  کمک کنند.

  • سیستم های مبتنی بر PDA (دستیار شخصی دیجیتال)

داشتن یک GPS سخنگو که همیشه همراه شما باشد، بدان معناست که هرگز به علت گم کردن مسیر و موقعیت خود دچار سردرگمی نخواهید شد. چون این سیستم ها به شما کمک خواهند کرد تا موقعیت خود را بطور لحظه ای تعیین و ردیابی کنید.

  • گوشی های مجهز به GPS

بسیاری از تلفن های هوشمند امروزی دارای چیپست GNSS بعنوان یک دستیار برای تعیین موقعیت و ردیابی هستند. این روزها اکثر مردم بدون توجه به جایی که می روند از تلفن همراه استفاده می کنند و داشتن یک GPS همراه، در بسیاری از فعالیت های روزانه به آن ها کمک خواهدکرد. البته همه تلفن ها دارای قابلیت ردیابی دولتی نیز هستند که در مواقع اضطراری به شما کمک می کند تا از خطر خارج شوید.

  • انواع گیرنده های جی پی اس / جی ان اس اس نقشه برداری

همانطور که فناوری GPS می تواند اهداف متفاوتی داشته باشد، انواع مختلفی از GPS نیز وجود دارد که می توانید آنها را در بازار پیدا کنید.

  • گیرنده های جی پی اس دستی

این گیرنده ها معمولا اندازه جیبی ندارند و عرض آنها در ابعاد سانتی متر و وزنشان درحد چند صد گرم است. از آنجا که این گیرنده قابل حمل هستند و دقتی در حد چند متر دارند، بیشتر برای اهداف ناوبری و ردیابی قابل استفاده هستند. این گیرنده ها دستگاه هایی با دقت پایین هستند که می توانند مکان شما را در هر محدوده ای که هستید ثبت کنند و یا حتی مکان را به دستگاه های خارجی (قابلیت ردیابی) ارسال کنند.

شکل1) نمونه ای از یک گیرنده جی پی اس دستی
  • گیرنده های جی پی اس جیبی

این گیرنده ها همانطور که از نامشان پیداست اندازه ای کوچکتر از دستگاه های گیرنده GPS دستی دارند و به راحتی می توان آن ها را در جیب قرار داد. مزیت این گیرنده ها نسبت به گیرنده های دستی همان اندازه ی کوچکتر آن هاست.

شکل2) نمونه ای از یک گیرنده جی پی اس جیبی
  • گیرنده های جی پی اس مورد استفاده در ماشین ها

این گیرنده ها معمولا روی داشبورد خودرو نصب میشوند، چنین گیرنده هایی یا توسط خود شرکت سازنده ماشین نصب خواهند شد یا به عنوان یک ابزار مفید، قابلیت اضافه شدن به آپشن های ماشین را دارند. یک مزیت بزرگ که کاربران می توانند از گیرنده های GPS داخلی انتظار داشته باشند، این است که به دلیل اتصال دائمی آنها به داشبورد، خطری برای از دست دادن موقعیت و سردرگمی در مسیریابی وجود ندارد.

گیرنده های جی پی اس مورد استفاده در ماشین به راحتی می توانند مسیر حرکت شما را بر روی نقشه هایی که در پایگاه اطلاعاتی آن ها موجود است، نمایش داده و در تعیین موقعیت روی نقشه، با معرفی موقعیت مکان خاص مقصد شما، مسیریابی را برای شما راحت تر کنند.

شکل3) نمونه ای از یک گیرنده جی پی اس داخل ماشین
  • گیرنده های GPS متناسب برای ورزش و تناسب اندام

ردیاب های جسمانی تناسب اندام و دوچرخه سواری برای کسانی که سبک زندگی پویا و ورزشی دارند بسیار مناسب است. دوندگان، افرادی که به پیاده روی علاقه دارند و حتی دوچرخه سواران از طراحی ساعت مچی آن استفاده می کنند. امروزه ردیاب های بیشتری در بازار با ویژگی هایی از قبیل اندازه گیری طول مسیر پیموده شده، گام شماری، کالری سوزانده شده و مسافت طی شده در حال توسعه هستند.

شکل4) نمونه ای از یک گیرنده جی پی اس مناسب اعمال ورزشی
  • گیرنده جی پی اس مورد استفاده در موتورسیکلت ها

اساسا گیرنده های GPS موتورسیکلت عملکردی مشابه با عملکرد جی پی اس های نصب شده در اتومبیل ها دارند. تنها تفاوتی که این دو نوع از گیرنده ها باهم دارند تفاوت در اندازه و ویژگی های آن است که شامل ضد آب بودن، اندازه مناسب نصب روی موتور سیکلت ها و حتی مقاومت در برابر لرزش آنهاست. بعضی از انواع جی پی اس موتور سیکلت های موجود در بازار دارای ویژگی های پیشرفته تری مانند امکان ارسال هشدار محدودیت سرعت، داشتن فناوری بلوتوث و مقاومت در برابر نشت سوخت هستند.

شکل5)  نمونه ای از یک گیرنده جی پی اس مناسب برای موتور سیکلت ه
  • GPS دریایی

GPS مورد استفاده در فعالیت های دریایی و آبی به وضوح از پیشرفته ترین انواع گیرنده هایی است که مورد استفاده هستند. این نوع از گیرنده های تعیین موقعیت دقیق، شامل یک پایگاه داده دریایی متشکل از اطلاعات کامل نقشه های دریایی با قابلیت تشخیص سیگنال های صوتی و حتی سیگنال های ارسالی از سمت شناورها ها هستند. این نوع ردیاب ها، عمدتا در ارتش یا مقاصد دولتی مورد استفاده قرار میگیرند و به علت دقت و هزینه ی بالایشان، اغلب در ماموریت ها و پروژه های کاملاً محرمانه و با ارزش حرفه ای بالا، مورد استفاده هستند.

کل6)  نمونه ای از یک گیرنده جی پی اس مناسب فعالیت های دریایی
  • گیرنده های GPS/GNSS دقیق ژئودتیکی

از آن جا که این گیرنده ها قابلیت تعیین موقعیت با دقت‌هایی حتی تا چند میلی متر (در صورت پس‌پردازش) را دارند، جهت تعیین موقعیت دقیق عوارض مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این گیرنده‌ها می‌توان در انواع فعالیت‌های مرتبط با نقشه برداری (بصورت آنی یا پس پردازش) استفاده کرد، این گیرنده‌ها به دلیل استفاده از چیپست‌های دقیق و باتری‌های داخلی قوی جهت انجام پردازش های مورد نیاز، از نظر وزن و ابعاد از گیرنده های قبلی کمی بزرگتر هستند.

گیرنده GPS نقشه برداری RayMax
گیرنده GPS نقشه برداری RayMax
  • گیرنده های GPS مورد استفاده در ایجاد شبکه‌های تولید تصحیحات آنی

این نوع گیرنده ها برای تعیین موقعیت به روش آنی (RTK) مورد استفاده قرار می‌گیرند و به اصطلاح آن ها را گیرنده های مرجع (CORS) می نامند. ایستگاه های کورس، بطور پیوسته در حال جمع آوری و ارسال اطلاعات به سرور مرکزی شبکه برای ارسال تصحیحات به گیرنده های ROVER نقشه برداری هستند.

شکل8)  گیرنده CORS نقشه برداری iRNet

چنانکه شرح داده شد، گیرنده های تعیین موقعیت GNSS طیف وسیعی از انواع کاربرد ها را وابسته به ابعاد و دقت تعیین موقعیت پوشش می دهند و کاربران می توانند با آگاهی از هدف و دقت مورد نظرشان، بهترین گیرنده را انتخاب و مورد استفاده قرار دهند.


بیشتر بخوانید:

1- GNSS–global navigation satellite systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more,
https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-211-73017-1
2
– Springer handbook of global navigation satellite systems, Springer
https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-42928-1
3- GNSS Data Processing
https://novatel.com/an-introduction-to-gnss/chapter-5-resolving-errors/gnss-data-post-processing


سایر مقالات را می توانید در این قسمت ببینید.

موضوع مقاله: تاثیر ارتفاع آنتن گیرنده مولتی فرکانس در اندازه گیری های نقشه برداری

تهیه و تنظیم: ثمین نصر آزادانی، کارشناس ارشد ژئودزی

کلید واژه: گیرنده gps نقشه برداری، گیرنده جی پی اس، گیرنده جی پی اس نقشه برداری، گیرنده مولتی فرکانس، گیرنده مولتی فرکانسه نقشه برداری، گیرنده رایمند

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سیزده − 6 =