كان لكل واحد منا لحظة في الحياة عندما كانت الطرقتجدنا غريبًا ، وظلام الليل يتساقط علينا ولا تعرف طريق العودة إلى المنزل. آه! ساعدنا GPS! كل ذلك بفضل. ولكن هل سبق لك أن حاولت الذهاب وراء الكواليس ومعرفة كيف يعمل؟ إذا كنت قارئ TGC ، فلن تفوتك اللقطة. في هذا الدليل ، نشارك كيف يعمل GPS!
دليل المبتدئين: كيف يعمل GPS وكل شيء يجب أن تعرفه
يتألف نظام تحديد المواقع العالمي من 27 قمرا صناعيا يدور حول الأرض ، 24 منها تعمل بالطاقة و 3 إضافية إذا فشل أي شخص. يتم ترتيب مدارات هذه الأقمار الصناعية بحيث يكون هناك دائمًا 4 أقمار مرئية في السماء. من أجل حساب موقفك ، يجب أن يقوم جهاز استقبال GPS بعملين -
- تحقق من موقع 3 أقمار صناعية فوقك.
- المسافة بينك وبين كل من هذه الأقمار الصناعية.
تعمل أجهزة الاستقبال على تسوية ذلك عن طريق فحص الطاقة المنخفضة إشارات الراديو من أقمار GPS الصناعية. الموجات الراديوية هي طاقة كهرومغناطيسية ، مما يعني أنها تنتقل بسرعة الضوء. يمكن لجهاز الاستقبال معرفة المسافة التي قطعتها الإشارة في الوقت الذي استغرقته للوصول.
في وقت محدد ، يبدأ القمر الصناعي في إرسال نمط رقمي طويل يسمى a كود عشوائي زائف. يبدأ جهاز الاستقبال أيضًا في تشغيل نفس النمطفي نفس الوقت. عندما تصل إشارات الأقمار الصناعية إلى جهاز الاستقبال ، سيتأخر إرسال النمط قليلاً عن تشغيل جهاز الاستقبال للنمط. ال طول التأخير يساوي وقت انتقال الإشارة. يتكاثر جهاز الاستقبال هذه المرة بسرعة الضوء لمعرفة المسافة التي قطعتها الإشارة.
من أجل إجراء هذا القياس ، وقتيجب أن يكون كل من القمر الصناعي وجهاز الاستقبال متزامنين مع النانو ثانية. هذا ممكن فقط بمساعدة الساعات الذرية. لكن الساعات الذرية باهظة الثمن تستخدم فقط في الأقمار الصناعية في حين ساعة الكوارتز تحل محل الساعة الذرية في المستقبلات. ساعة الكوارتز تعيد نفسها باستمرارالحفاظ على الدقة مع الساعات الذرية في الفضاء. وبعبارة أخرى ، هناك قيمة واحدة فقط لـ "الوقت الحالي" يمكن للمستقبل استخدامها. هذه القيمة الزمنية محتفظ بها من قبل جميع الأقمار الصناعية في الفضاء. هذا يعني ذاك يحصل جهاز استقبال GPS على الوقت الذري في الخصم.
عندما نقيس المسافة إلى أربعة من هؤلاءالأقمار الصناعية ، نجذب أربعة مجالات متقاطعة عند نقطة واحدة. لن تتقاطع جميع المجالات الأربعة إذا كانت القياسات غير صحيحة. نظرًا لأن جهاز الاستقبال يقوم بجميع قياسات المسافة الخاصة به باستخدام الساعة المدمجة الخاصة به ، فستكون جميع المسافات غير مناسبة نسبيًا.
يمكن لجهاز الاستقبال تلقائيًا اكتشاف التعديلات المطلوبة لجعل الأجزاء الأربعة بأكملها تتقاطع عند نقطة ما. سوف تكون إعادة ضبط ساعتها لتكون متزامنة مع الساعات الذرية ، مما يعني أن حساباته تقترب من الدقة مثل الساعات الذرية باهظة الثمن في الفضاء.
لجعل معلومات المسافة مفيدة ، يجب على جهاز الاستقبال تتبع موقع الأقمار الصناعية. هذه ليست صعبة للغاية كماتدور الأقمار الصناعية في مدارات عالية جدا ويمكن التنبؤ بها. يحافظ جهاز استقبال GPS على تقويم لإخبار موقع القمر الصناعي في وقت معين. أشياء مثل الجاذبية من القمر والشمس وما إلى ذلك تغير المدارات قليلاً ، لكن وزارة الدفاع تراقب باستمرار مواقعها الدقيقة وتنقل أي تعديلات على جميع أجهزة استقبال GPS كجزء من إشارات الأقمار الصناعية.
نأمل أن يرشدك هذا المبتدئين كيف تساعدك GPS. اسمحوا لنا أن نعرف في التعليقات!
تعليقات