آشنایی کامل با انواع سیستم موقعیت یاب جهانی
آیا می‌دانید که دنیای ناوبری ماهواره‌ای بسیار گسترده‌تر از نام آشنای GPS است؟ بسیاری از ما وقتی صحبت از موقعیت یابی میشود، ناخودآگاه به یاد GPS می‌افتیم. اما حقیقت این است که چندین مورد از انواع سیستم موقعیت یاب جهانی دیگر توسط کشورها و اتحادیه‌های مختلف توسعه داده شده‌اند که هر روز از خدمات آن‌ها بهره می‌بریم، شاید حتی بدون آنکه بدانیم. این سیستم‌ها در کنار هم، یک شبکه قدرتمند و قابل اتکا به نام GNSS را تشکیل میدهند.
چگونه یک سیستم مکان یاب ماهواره‌ای کار میکند؟
پیش از پرداختن به انواع سیستم ها، بهتر است بدانیم این فناوری چگونه کار میکند. هر سیستم موقعیت یاب جهانی مجموعه‌ای از ماهواره هاست که در مدارهای دقیق به دور زمین میچرخند. این ماهواره‌ها به طور مداوم سیگنال هایی حاوی زمان بسیار دقیق و موقعیت مداری خود را به سمت زمین ارسال می‌کنند.
یک گیرنده روی زمین، مانند ردیاب خودرو شما، این سیگنال‌ها را از چندین ماهواره دریافت میکند. دستگاه با محاسبه اختلاف زمانی بین ارسال و دریافت سیگنال، فاصله خود را تا هر ماهواره مشخص میکند. با داشتن فاصله از حداقل چهار ماهواره، گیرنده می‌تواند موقعیت سه‌بعدی خود (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع) را با دقتی بالا محاسبه کند. این فرآیند به سه‌جانبه‌سازی یا Trilateration مشهور است.
برای خرید جی پی اس شنودار در انواع مختلف با بهترین قیمت کلیک کنید.
انواع GNSS و دسته بندی آن‌ها
اصطلاح درست و عمومی برای تمامی این سامانه‌ها، GNSS یا (Global Navigation Satellite System) است. این سیستم‌ها را میتوان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: جهانی که پوشش سراسری دارند و منطقه‌ای که برای تقویت پوشش در یک ناحیه خاص طراحی شده‌اند.
نام سیستم | توسعه‌دهنده | نوع سیستم | وضعیت فعلی |
GPS | ایالات متحده آمریکا | جهانی | کاملا عملیاتی |
GLONASS | فدراسیون روسیه | جهانی | کاملا عملیاتی |
Galileo | اتحادیه اروپا | جهانی | کاملا عملیاتی |
BeiDou | چین | جهانی | کاملا عملیاتی |
QZSS | ژاپن | منطقه‌ای | عملیاتی (تقویت‌کننده) |
NavIC (IRNSS) | هند | منطقه‌ای | عملیاتی (تقویت‌کننده) |
سیستم‌های جهانی
این‌ها موارد اصلی عرصه ناوبری هستند که به صورت مستقل، کل کره زمین را پوشش میدهند.
- GPS (Global Positioning System): اولین و مشهورترین سیستم موقعیت یاب جهانی که توسط آمریکا توسعه یافت و استفاده از آن برای عموم رایگان است.
- GLONASS (Global Navigation Satellite System): سیستم روسی که رقیب اصلی GPS محسوب میشود و اکثر گیرنده‌های مدرن از آن در کنار GPS پشتیبانی می‌کنند.
- Galileo: پروژه اتحادیه اروپا که با هدف ایجاد یک سیستم مستقل غیرنظامی و با دقت بسیار بالا راه‌اندازی شد.
- BeiDou (BDS): سیستم ناوبری چین که به سرعت توسعه یافت و از سال ۲۰۲۰ پوشش جهانی کاملی را ارائه می‌دهد.
برای خرید و قیمت جی پی اس شخصی با بهترین کیفیت موجود در بازار کلیک کنید.
سیستم‌های منطقه‌ای
این سیستم‌ها به تنهایی پوشش جهانی ندارند اما دقت و اطمینان سیستم‌های جهانی را در منطقه خود به شکل قابل توجهی افزایش میدهند.
- QZSS (Quasi-Zenith Satellite System): سیستم ژاپنی که به طور خاص برای بهبود پوشش در مناطق شهری و کوهستانی شرق آسیا طراحی شده است.
- NavIC (Navigation with Indian Constellation): سیستم هندی که پوشش دقیقی را برای کشور هند و کشورهای همسایه آن فراهم میکند.
کاربردهای سامانه‌های مکان یابی در زندگی روزمره
شاید فکر کنید کاربرد این سیستم‌ها به مسیریابی در اپلیکیشن‌های نقشه محدود میشود، اما این فناوری در تار و پود زندگی مدرن تنیده شده است.
- مدیریت ناوگان و حمل و نقل: شرکت‌های حمل و نقل با استفاده از دستگاه‌های ردیاب پیشرفته، موقعیت دقیق خودروهای خود را مشاهده کرده، بهترین مسیر را انتخاب می‌کنند و بر مصرف سوخت و امنیت دارایی‌ها نظارت کامل دارند.
- کشاورزی دقیق: کشاورزان با استفاده از این سیستم‌ها، ماشین‌آلات خود را با دقت سانتی‌متری هدایت کرده، میزان بذر و کود را بهینه می‌کنند و سلامت محصولات خود را نقشه برداری می‌نمایند.
- خدمات اضطراری: تیم‌های امداد و نجات برای رسیدن سریع‌تر به محل حادثه و یافتن افراد گمشده، به شدت به این فناوری‌ها وابسته‌اند.
- ساخت و ساز و نقشه‌برداری: مهندسان عمران برای پیاده‌سازی دقیق نقشه‌ها و نظارت بر پروژه‌ها از این سیستم‌ها استفاده می‌کنند.
مقایسه دقت و پوشش سامانه‌های مختلف
کدام سیستم دقیق‌تر است؟ پاسخ به این سوال ساده نیست، زیرا دقت یک سیستم مکان‌یاب ماهواره‌ای به عوامل متعددی بستگی دارد. عواملی مانند تعداد ماهواره‌های قابل مشاهده، موقعیت جغرافیایی، شرایط جوی و کیفیت دستگاه گیرنده، همگی بر دقت نهایی تاثیرگذارند.
با این حال، میتوان یک مقایسه کیفی بین سیستم‌ها انجام داد:
ویژگی | GPS | GLONASS | Galileo | BeiDou |
دقت عمومی | خوب | خوب (قابل قیاس با GPS) | بسیار بالا | بالا |
هدف اولیه | نظامی | نظامی | غیرنظامی | نظامی و غیرنظامی |
نوآوری‌ها | اولین سیستم جهانی | پایداری در عرض‌های شمالی | دقت بالا، خدمات متنوع | قابلیت ارسال پیام کوتاه |
وابستگی | مستقل | مستقل | مستقل | مستقل |
یک نکته مهم این است که گیرنده‌های مدرن و چند فرکانسه (Multi-Frequency) می‌توانند با دریافت سیگنال در باندهای فرکانسی مختلف، خطاهای ناشی از عبور سیگنال از جو را اصلاح کنند و به دقتی در حد سانتی‌متر برسند. این همان فناوری است که در دستگاه‌های ردیاب حرفه‌ای تلتونیکا به کار رفته است.
بیشتر بدانید: پیدا کردن مکان افراد از طریق واتساپ
آینده سیستم های مکان‌یابی ماهواره‌ای
آینده این فناوری در گرو ادغام و دقت بالاتر است و دیگر دوران تکیه بر یک سیستم موقعیت یاب جهانی به سر آمده است. این مسیر آینده در سه روند اصلی قابل مشاهده است. نخست، افزایش یکپارچگی است؛ تقریبا تمام گیرنده های جدید به صورت چند-GNSS طراحی می‌شوند تا بتوانند به طور هم زمان از تمام سیستم‌های موجود استفاده کنند و موقعیت‌یابی را حتی در چالش‌برانگیزترین محیط‌ها ممکن سازند. همزمان، حرکت به سوی دقت در حد سانتی‌متر با گسترش خدمات تصحیحات (Corrections Services) و فراگیر شدن گیرنده‌های چند فرکانسه، راه را برای کاربردهایی مانند رانندگی خودکار، رباتیک و اینترنت اشیا (IoT) هموار میکند. در نهایت، افزایش استقلال سیستم‌ها، که در آن سیستم‌های منطقه‌ای مانند QZSS ژاپن برای دستیابی به قابلیت ناوبری مستقل تلاش می‌کنند، نه تنها به رقابت سالم می‌انجامد، بلکه اطمینان‌پذیری کلی خدمات ناوبری در سراسر جهان را نیز افزایش می‌دهد.
سوالات متداول
- GNSS دقیقا چیست و چه تفاوتی با GPS دارد؟
GNSS یک اصطلاح عمومی برای تمام سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای است. GPS تنها یکی از این سیستم‌هاست، هرچند معروف‌ترین آن‌ها باشد. در واقع، GPS زیرمجموعه‌ای از GNSS محسوب میشود.
- آیا دستگاه‌های ردیاب امروزی از همه این سیستم‌ها پشتیبانی می‌کنند؟
بله، اکثر دستگاه‌های ردیاب مدرن و باکیفیت، مانند سخت‌افزارهای تلتونیکا، گیرنده‌های چند-GNSS دارند. این دستگاه‌ها قادرند سیگنال‌های GPS، GLONASS، Galileo و BeiDou را به طور همزمان دریافت و پردازش کنند تا به بهترین دقت و پایداری ممکن دست یابند.
- آیا استفاده از چند سیستم مکان‌یاب به طور همزمان ممکن است؟
بله، این کار نه تنها ممکن است، بلکه مزیت اصلی گیرنده‌های مدرن است. استفاده همزمان از چندین سیستم موقعیت یاب جهانی باعث میشود گیرنده ماهواره‌های بیشتری را "ببیند" که این امر به افزایش چشمگیر دقت، سرعت و قابلیت اطمینان موقعیت‌یابی کمک میکند.
- دقت کدام یک از سامانه‌های مکان‌یابی بیشتر است؟
به طور کلی، Galileo به دلیل فناوری جدیدتر، به عنوان دقیق‌ترین سیستم موقعیت یاب جهانی برای مصارف عمومی شناخته میشود. با این حال، در عمل، یک گیرنده چند-GNSS که از تمام سیستم‌ها به صورت ترکیبی استفاده میکند، به مراتب دقتی بالاتر از یک گیرنده تک‌سیستمی (حتی اگر فقط از گالیلئو استفاده کند) خواهد داشت.
- تفاوت اصلی بین موقعیت‌یابی (Positioning) و ردیابی (Tracking) چیست؟
موقعیت‌یابی یک فرآیند یک‌طرفه است؛ دستگاه گیرنده فقط سیگنال ماهواره‌ها را دریافت و موقعیت خود را محاسبه میکند. اما ردیابی یک فرآیند دوطرفه است؛ دستگاه علاوه بر محاسبه موقعیت، آن را از طریق یک شبکه ارتباطی (مانند سیم‌کارت) به یک سرور ارسال میکند تا شخص دیگری بتواند آن را مشاهده کند.
- آیا برای استفاده از این سیستم‌ها باید هزینه‌ای پرداخت کنیم؟
خدمات استاندارد تمام این سیستم‌های جهانی (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) برای استفاده عمومی رایگان است. هزینه‌ها معمولا مربوط به دستگاه گیرنده و خدمات ارزش افزوده‌ای است که بر بستر این فناوری ارائه میشود (مانند نرم‌افزارهای مدیریت ناوگان).
- چرا در شهرها و بین ساختمان‌های بلند، دقت GPS کم میشود؟
این پدیده به نام "دره شهری" (Urban Canyon) شناخته میشود. ساختمان‌های بلند مانع از رسیدن مستقیم سیگنال ماهواره‌ها به گیرنده می‌شوند و یا باعث انعکاس چندباره سیگنال (Multipath) می‌گردند که منجر به خطا در محاسبه موقعیت میشود. استفاده از گیرنده‌های چند-GNSS این مشکل را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.
- آیا شرایط آب و هوایی بر عملکرد این سیستم‌ها تاثیر دارد؟
شرایط جوی شدید، مانند طوفان‌های خورشیدی یا تغییرات شدید در لایه یونوسفر جو، می‌توانند باعث ایجاد اختلال و کاهش دقت شوند. اما شرایط آب و هوایی عادی مانند باران، برف یا مه تاثیر چندانی بر سیگنال‌های ماهواره‌ای ندارند.
- چرا به یک سیستم مکان‌یاب ماهواره‌ای منطقه‌ای نیاز است؟
سیستم‌های منطقه‌ای برای افزایش دقت و قابلیت اطمینان در یک ناحیه جغرافیایی خاص طراحی شده‌اند. آن‌ها با ارائه سیگنال‌های تقویتی و تصحیحات، به سیستم‌های جهانی کمک می‌کنند تا در مناطق دشوار عملکرد بهتری داشته باشند.
- آیا این سیستم‌ها کاربرد نظامی هم دارند؟
بله، سیستم‌های GPS، GLONASS و BeiDou در ابتدا با اهداف نظامی توسعه داده شدند و همچنان دارای خدمات کدگذاری‌شده و دقیقی برای نیروهای مسلح کشورهای خود هستند. سیستم Galileo نیز خدمات رمزنگاری‌شده‌ای برای استفاده‌های دولتی و امنیتی ارائه می‌دهد.
جمع بندی
دنیای ناوبری دیگر تنها در انحصار GPS نیست. امروزه ما در یک اکوسیستم جهانی از سامانه‌های موقعیت‌یاب زندگی می‌کنیم که با همکاری یکدیگر، دقتی را فراهم کرده‌اند که تا چند دهه پیش قابل تصور نبود. از GPS و GLONASS گرفته تا Galileo و BeiDou، هرکدام نقشی مهم در این شبکه پیچیده بر عهده دارند. درک انواع سیستم موقعیت یاب جهانی به ما کمک میکند تا اهمیت استفاده از سخت‌افزارهای مدرن و توانمند را بهتر درک کنیم؛ سخت‌افزارهایی که بتوانند از تمام پتانسیل این فناوری بهره‌مند شوند.
مجموعه طلوع آرین هوشمند، به عنوان معتبرترین ارائه دهنده سخت افزارهای ردیابی با برند جهانی تلتونیکا در ایران، مفتخر است که محصولاتی را عرضه میکند که با پشتیبانی از تمامی این سیستم‌های ناوبری، بالاترین سطح از دقت و اطمینان را برای کسب و کار و امنیت شما به ارمغان می‌آورند.