الجمعة , ديسمبر 9 2016
الرئيسية / الفضائيون / كيف يعمل نظام تحديد المواقع GPS؟
كيف يعمل نظام تحديد المواقع GPS؟

كيف يعمل نظام تحديد المواقع GPS؟

نظام تحديد المواقع العالمي Global Positioning System، هو شبكة تتكوّن من حوالي 30 قمراً صناعياً يدور حول الأرض على ارتفاع 20000 كم، وقد تمّ تطوير هذا النظام بالأصل من قِبل الحكومة الأمريكية للملاحة العسكرية، لكن الآن أي شخص لديه جهاز يدعم هذه التقنية، سواء كان ساتناڤ (SatNav)، هاتف محمول أو وحدة تحديد مواقع محمولة، ويمكنه استقبال إشارات الراديو التي تبثّها الأقمار الصناعية.
أينما كنت على سطح الأرض، هناك على الأقل أربعة أقمار صناعية محيطة بك في أي وقت. كلّ منها يقوم بإرسال معلومات حول موقعه والوقت الحالي في فتراتٍ منتظمة. تنتشر هذه الإشارات المرسلة بسرعة الضوء، وتصل مستقبِلك الخاص والذي بدوره يحسب بُعد كلّ قمر صناعي عنه اعتماداً على الوقت الذي استغرقته الإشارة لتصل إليه.
بمجرد وجود معلومات عن بُعد ثلاثة أقمار صناعية على الأقل، يمكن لمستقبِل تحديد الموقع الخاص بك تحديد موقعك باستخدام عملية التثليث المساحي.

التثليث المساحي

تخيّل أنك تقف في مكانٍ ما على سطح الأرض مع ثلاثة أقمار صناعية في السماء فوقك، إذا كنت تعرف كم تبعُد عن القمر الأول فأنت تعلم أنه يجب أن تكون متموضعاً في نقطة ما من محيط الدائرة الحمراء، إذا قمت بنفس الاستراتيجية مع القمرين الثاني والثالث، فعندها يمكنك استنتاج موقعك من تقاطع الدوائر الثلاثة. وهذا بالضبط ما يقوم به جهاز الاستقبال لديك ولكنه يستخدم كراتٍ متداخلة بدلاً من الدوائر.
(صورة)
كلما زاد عدد الأقمار في الأفق؛ كلما كان جهاز استقبالك أكثر دقة في تحديد موقعك.

أخطاء عامة

الكثير من الناس يخطؤون باعتقادهم أنّ المستقبل يُرسل معلومات للأقمار! في الحقيقة، هو يستقبل فقط وهذا هو السبب وراء تسميته “مستقبِل”، وبعد استقبال المعلومات تتكفّل الرياضيات بما تبقى.

نظام تحديد المواقع والنسبية

تحمل أقمار تحديد المواقع ساعاتٍ ذريةً لتحافظ على الوقت بشكلٍ دقيق. إلا أنّ النسبية العامة والخاصة تتوقع حدوث فوارق زمنية بين هذه الساعات وساعة متطابقة على الأرض.
تتوقّع النسبية العامة أنّ الوقت سيظهر كما لو أنه يمشي ببطئ تحت تأثير جاذبيةٍ أقوى، وهكذا فإن الساعات على متن الأقمار الصناعية ستظهر وكأنها تمشي أسرع من ساعة على الأرض.
على الجانب الآخر، تقول النسبية الخاصة بما أنّ الساعات على متن الأقمار تتحرك نسبةً إلى ساعةٍ موجودة على الأرض، فإنها ستظهر كما لو أنها تمشي ببطئ.
لذلك على شبكة الملاحة الجوية أن تستخدم رياضيات أكثر تطوراً  لضبط حالات عدم التعيين في أخطاء المعايرة في ساعة المستقبل أو الساعات الذرية على متن الأقمار الصناعية.


اقرأ المزيد ←


اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*