پروژه بررسی و آشنایی با GPS
از زمان ماقبل تاریخ مردم سعی می کردند یک راه قابل اطمینان پیدا کنند که به آنها بگوید کجا هستند و حتی آنها را به جاییکه می روند راهنمایی کرده و سپس به خانه بازگرداند. مردمان غار نشین وقتی که برای تهیه غذا به شکار می رفتند احتمالا از سنگها و شاخه های کوچک برای علامت گذاری مسیر خود استفاده می کردند . ملوانان نیز ابتدا سواحل را به دقت دنبال می کردند تا از گم شدنشان جلوگیری کنند.
وقتی دریانوردان اولیه در دریاهای باز(اقیانوسها ) کشتیرانی کردند ، دریافتند که می توانند مسیر خود را با دنبال کردن ستاره ها ترسیم کنند. فنیقیهای باستان از ستاره شمالی برای سفر به مصر و جزیره کرت استفاده می کردند. بر طبق گفته الهه آتنا به اودیسه گفته است که هنگام سفر کردن در جزیره کالیپسو" دب اکبر را سمت راست خود قرار بده". متاسفانه برای اودیسه و دیگر دریانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب های صاف قابل رویت هستند.
پیشرفت مهم بعدی در امر ناوبری کشف قطب نمای مغناطیسی و دستگاه زاویه یاب (sextant ) بود. عقربه قطب نما همیشه نقطه شمالی را نمایش می دهد، بنابراین همیشه دانستن جهت مسیری که در آن حرکت می کنیم را ممکن می سازد.
روند گسترش شهرها و مقوله شهر نشینی وپیامدهای ناشی از آن مدیریت و برنامه ریزی امورشهری ساماندهی وضعیت شهرها و نیز خدمات مورد نیاز شهروندان را بسیار پیچیده کرده است . ترافیک سنگین درون شهری عدم امداد رسانی به موقع در شرایط بحران بی نظمی در وسایل حمل و نقل عمومی و عدم برنامه ریزی صحیح در جهت کارکرد منظم آنها برای ارائه خدمات بهتر به شهر نشینان و مواردی از این قبیل از دغدغه های مهم مدیران و برنامه ریزان می باشد .
در کشورهای رشد یافته و نیز در حال رشد با بهره گیری از تکنولوژیهای به روز و جدید توانسته اند بر بعضی از مشکلات فوق فائق آیند و بتوانند در جهت برنامه ریزی وحل مشکلات قدمهای مهمی بردارند. با ظهور فناوری ماهواره ای و مخصوصا سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای همچون GPS افق جدیدی در حل بسیاری از مشکلات پیش روی بشر در این زمینه گشوده شده است . در گذشته امکان تعیین موقعیت نقاط در یک سیستم متمرکز و با دقت بالا آرزوی بشر بود ولی این آرزو غیر ممکن می نمود .اما با ورود ماهواره های GPS به عرصه تعیین موقعیت جهانی دستیابی به بسیاری از مجهولات در رشته های مختلف علمی فراهم شد. امروزه می بینیم که این سیستم در بسیاری از شاخه های مختلف علوم بخصوص در زمینه ناوبری خودرویی و حمل و نقل گسترش یافته است .
بحث استفاده از GPS در حمل و نقل شهری در بعضی از کشورهای پیشرفته امری است که در سالهای پیش شروع شده است و روند رو به گسترشی را ادامه می دهد . در این پروژه نتایج بررسی های انجام شده در رابطه با صنعت ناوبری در کشورهای مختلف جهانی ارائه گردیده است . بررسی دستاوردهای این کشورها در زمینه بکارگیری GPS می تواند در حل مشکلات کشورمان تا ثیر بسزایی داشته باشد .
امروزه در اکثر کشور های پیشرفته از سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای جهانی GPS جهت افزایش بهره وری در حمل ونقل شهری استفاده می شود . در اروپا تاکسی های مجهز به این سیستم قادرند در کوتاه ترین زمان به مشتری سرویس دهند و حتی قبل از حرکت به سوی مقصد با بررسی کلیه مسیرهای ممکن و موانع و امکانات موجود در مسیر هزینه مسافر را محاسبه و به مشتری اعلام نمایند. ضمن اینکه تا کسی ها در مواقع اضطراری قادرند تا با گزارش لحظه به لحظه و اتوماتیک موقعیت خود پلیس و یا نیروهای امدادی را در رسیدن به موقعیت خود یاری نمایند.
فهرست مطالب
مقدمه 5
فصل 1- GPS چیست؟ 11
1-1- قسمتهای مختلف سیستم موقعیت یاب جهانی GPS. 15
1-1-1- بخش فضایی (space segment ) 16
1-1-2- سیگنال ماهواره ها 20
1-2- اطلاعات GPS. 23
1-2-1- کد C/A (coarse and acquisition ) 26
1-2-2- کد p ( precision code) 27
1-2-3- پیامهای ناوبری 29
1-3- سرویس موقعیت یاب دقیق و استاندارد (sps,pps ) 30
1-3-1- بخش زمینی (Ground Segment ) 32
1-3-2- بخش کاربران 38
فصل 2- ماهواره های GPS. 45
2-1- سیستمGPS چگونه کار میکند؟ 46
2-1-1- تعیین موقعیت توسط GPS. 52
2-1-2- تعیین فاصله ماهواره تا کاربر. 62
2-1-3- محاسبه موقعیت کاربر. 74
2-1-4- بدست آوردن سرعت کاربر. 80
2-1-5- تعیین سرعت و موقعیت با استفاده از روش فیلترینگ کالمن.. 85
2-1-6- سیستم های مختصات مرجع.. 88
2-1-7- اصول مدارهای ماهواره 94
2-2- گیرنده های GPS. 110
2-2-1- گیرنده های کد C/A.. 110
2-2-2- گیرنده های CARRIER PHASE 110
2-2-3- گیرنده های دو فرکانسی (DUAL – FREQUENCY ) 111
2-3- کاربردهای GPS. 114
2-4- تکنیک DGPS 117
2-4-1- تعیین موقعیت آنی و لحظه ای DGPS. 120
2-4-2- نیازهای سیستم ارتباط دهنده مخابراتی(DATA LINK) 124
2-4-3- فرمت تصحیحاتیGPS. 127
2-4-4- روشهای ارسال تصحیحات DGPS. 129
2-4-5- مشخصات اساسی چند روش و سیستم مخابراتی.. 129
2-4-6- اختیارات سیستم 131
2-4-7- اجزای سیستم 132
2-4-8- استفاده کنندگان متحرک... 133
2-4-9- استفاده از DGPS در کشورهای مختلف... 134
2-5- سیستمهای ناوبری ماهواره های دیگر. 135
2-6- مقایسه بین GPS وGLONASS. 138
2-6-1- معرفی کلی GLONASS 138
2-6-2- یک سیستم GPS برای مریخ.. 140
فصل 3- سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS. 142
3-1- مبانی سیستم اطلاعات جغرافیایی.. 142
3-2- عوامل تعیین کننده کیفیت داده ها 149
3-3- مدلهای داده فضایی.. 150
3-3-1- مدل برداری 152
3-3-2- مدل رستری 152
3-4- پایگاه داده ها 153
3-4-1- مزایای روش پایگاه داده ها 156
3-4-2- معایب روش پایگاه داده ها 157
3-4-3- سه مدل داده کلاسیک... 158
3-4-4- مدل داده سلسله مراتبی.. 158
3-4-5- مدل داده شبکه 159
3-4-6- مدل داده ارتباطی 160
3-4-7- ایجاد پایگاه داده ها 161
3-5- توابع تجزیه و تحلیل در GIS. 167
3-5-1- نگهداری و تجزیه وتحلیل داده های فضایی.. 167
3-5-2- تقلیل مختصات لازم برای نمایش خطوط.. 169
3-5-3- توابع بازیابی، طبقه بندی و اندازه گیری.. 171
3-5-4- عملیات قرار دادن لایه ها بر روی یکدیگر (overlay operations ) 172
3-5-5- عملیات همسایگی.. 173
3-6- توابع شبکه (Network functions) 177
3-7- تلفیق GIS-GPS 179
3-7-1- نقش مدیریت تصویری در مدیریت و کنترل حمل و نقل و ترافیک... 180
3-7-2- افزایش ایمنی خدمات با GPS,GIS. 180
3-7-3- نمونه ای از کاربردهای GPS در خدمات شهری.. 180
3-7-4- استفاده از GPS و تکنولوژی AVL در اقدامات اضطراری.. 182
3-7-5- سیستم کنترل ترافیک با استفاده از GPS. 183
3-7-6- اشکالات استفاده از GPS در تکنولوژی های موقعیت یابی.. 184
فصل 4- پیشرفت در صنعت تکنولوژی GPS. 185
4-1- روشهای ارسال اطلاعات... 188
4-1-1- سیستم تلفن سیار GSM : 188
4-1-2- سیستم مخابره ماهواره ای SATCOM-C. 189
4-1-3- فرکانس رادیویی 189
4-2- تکنولوژی ردیابی خودرو (AVL ) در عمل.. 190
4-2-1- سیستم ردیاب در وسایل نقلیه خصوصی.. 191
4-2-2- سیستم ردیاب در وسایل نقلیه عمومی.. 193
4-2-3- اخطار‌های سریع و کنترل آن.. 203
4-2-4- خدمات اطلاع رسانی آنی.. 206
4-2-5- انتقال اطلاعات ترافیکی به استفاده کنندگان جاده ای.. 207
4-3- استفاده های خاص.... 208
4-4- امنیت و حفاظت... 211
4-4-1- روند جهانی استفاده از این سیستمها 213
ضمائم 216
فهرست منابع 219