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
تحقیق در مورد تلفن و GPS
تاریخچه تلفن
اختراع تلفن نیز مانند هر اختراع مهم دیگر مبتنی بر کوششها و تجربیات گذشتگان و نتیجه رسیدن پیشرفتهای علمی و فنی به مرحلهای معین بود. به اصطلاح بعضی از مورخان تاریخ علوم، تلفن نیز دارای نیاکان و اجدادی است. یکی از این پدران یا اجداد، لوله صوتی ; گوتی Gauthey است که در سال 1782 اختراع شد و صوت را تا فاصله هشتصد متری انتقال میداد. جد دیگر تلفن هوک بوده است که با نخ کار میکرد. اما تلفن در شکل تکامل یافتهاش به وسیله الکساندر گراهام بل Graham Bell آمریکایی (1847-1922) اختراع شد. تلفن فرستادن پیام و دریافت آن را بدون آن که نیاز به جدولی مانند الفبای مورس باشد ممکن ساخت. با استفاده از تلفن، مردمی که فرسنگها از یکدیگر دورند، تقریباً مانند مواقعی که رو به روی یکدیگر قرار دارند، میتوانند صحبت کنند. گراهام بل در آغاز بیشتر به تحقیق در مورد ناشنوایان میپرداخت اما بعدها بطور کامل به علم و تکنیک روی آورد. بل در سال 1877 شرکت بل تلفن Bell Telephone Association را تأسیس کرد که هنوز هم بزرگترین کمپانی سازنده تلفن در جهان است. بعد از ظهر روز دوم ژوئن سال 1875 میلادی مصادف با 11 خرداد 1254 شمسی گراهام بل با همکاری دوستش واتسن موفق به اختراع تلفن شد و در ژانویه 1876 میلادی دستگاه تلفن بل به کار افتاد. دهم مارس 1876 میلادی برابر با 1255 شمسی، بل از اتاق خود بهوسیله این دستگاه به دستیارش در اتاق دیگر گفت: آقای واتسن بیایید با شما کار دارم. تلفن، پس از اختراع کامل توسط بل به سرعت اشاعه یافت و سیمهای آن از شهری به شهر دیگر کشیده شد. چهارده سال بعد از اختراع تلفن یعنی در سال 1890 میلادی استروجر سیستم تلفن خودکار را بنا نهاد. در سال 1891 ارتباط تلفنی بین لندن و پاریس برقرار گردید. دو قاره اروپا و امریکا تحت محاصره شبکهای درآمد که روز به روز گسترش مییافت. روزی که بل درگذشت (سال 1922)، به احترام او ارتباط تلفنی بر روی شبکه وسیعی که دارای هفده میلیون تلفن بود به مدت یک دقیقه قطع شد. تلگراف و تلفن ارتباط سریع و فوری از راه دور را میان نقاطی که میتوانند سیمکشی بشوند، ممکن ساخت. اما از سال 1896 دانشمندان توانستند میان دو نقطه که حتی سیمکشی نشده بود ارتباط سریع و فوری برقرار سازند (تلگراف بیسیم، تلفن بیسیم یا رادیو تلفن).
تلفن در ایران
در سال 1265 شمسی مصادف با 1886 میلادی، برای اولین بار در ایران، یک رشته سیم تلفن بین تهران و شاهزاده عبدالعظیم به طول 7/8 کیلومتر توسط بوآتال بلژیکی که امتیاز راه آهن ری را داشت کشیده شد ولی در واقع مرحله دوم فناوری مخابرات در تهران از سال 1268 شمسی یعنی 13 سال پس از اختراع تلفن با برقراری ارتباط تلفنی بین دو ایستگاه ماشین دودی تهران و شهر ری آغاز شد. پس از آن بین کامرانیه در منطقه شمیران و عمارت وزارت جنگ در تهران و سپس بین مقر ییلاقی شاه قاجار در سلطنت آباد سابق و عمارت سلطنتی تهران ارتباط تلفنی دایر شد. وزارت تلگراف در سال 1287 شمسی با وزارت پست ادغام و به نام وزارت پست و تلگراف نامگذاری شد. در سال 1302 شمسی قراردادی برای احداث خطوط تلفنی زیرزمینی با شرکت زیمنس وهالسکه منعقد شد و سه سال بعد در آبان ماه 1305 شمسی تلفن خودکار جدید بر روی 2300 رشته کابل در مرکز اکباتان آماده بهرهبرداری شد. در سال 1308 شمسی امور تلفن نیز تحت نظر وزارت پست و تلگراف قرار گرفت و به نام وزارت پست و تلگراف و تلفن نامگذاری شد. مرکز تلفن اکباتان در سال 1316 شمسی به 6000 شماره تلفن رسید و دو سال بعد بهرهبرداری شد و در سال 1337 به 13 هزار شماره توسعه یافت. خطوط تلفن جدید یا کاریر نیز پس از شهریور 1320 مورد بهرهبرداری قرار گرفت و ارتباط تلفنی بین تهران و سایر شهرها گسترش یافت و مراکز تلفنی تهران یکی پس از دیگری تأسیس شد. وزارت پست و تلگراف و تلفن در سال 1383 به نام وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات تغییر نام یافت.
گالیله سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای :
این سیستم بعد از امواج رادیویی مورد استفاده قرار گرفت که در مجموع کامل تر از سیستمهای رادیویی بودند .
آژانس فضایی اروپا با پرتاب نخستین ماهواره گالیله به مدار زمین، گامی جدی در جهت طراحی و ساخت سیستم ماهوارهیی موقعیت یاب جهانی برداشت .
به گزارش سرویس «فنآوری» خبرگزاری دانشجویان ایسنا، سیستم موقعیت یاب جهانی گالیله، شبکهای متشکل از 30 ماهواره خواهد بود که بر اساس کارایی این ماهوارهها، اطلاعات دقیقی در خصوص زمان و مکان در اختیار کاربران بر روی زمین و حتی در هوا و فضا این پروژه ماهواره یی پیشرفته ارزشی بالغ بر 3/4 میلیارد یورو (معادل 4 میلیارد دلار و 3/2 میلیارد پوند) دارد که از محل سرمایهگذاریهای خصوصی و دولتی تامین شده و لقب پر هزینهترین پروژه فضایی تاریخ را به خود گرفته است .
نخستین ماهواره از سری ماهوارهها در 28 دسامبر به مدار زمین پرتاب شده است. این پرتاب به وسیله یک موشک «سویوز» ساخت روسیه و از پایگاه فضایی «بایکونور قزاقستان» صورت گرفته است .
طبق برنامهریزیهای صورت گرفته این ماهوارهها با استفاده از فنوریهای پیشرفته روز، دراطراف زمین مستقر میشوند
این سیستم موقعی یاب جهانی همچنین شامل ساعتهای اتمی، به عنوان قلب هر گونه سیستم موقعیت یاب جهانی خواهد بود.
BBC در تحلیلی درباره سیستم موقعیت یاب جهانی گالیله از این طرح به عنوان یک پروژه سیاسی یاد کرده و آورده است .
به گزارش ایسنا به نقل از BBC، این سیستم موقعیت یاب جهانی پیشرفته (گالیله) پنج سطح خدماتی ارائه کرده و تغییرات گستردهای را در این زمینه نشان میدهد .
نخستین ماهواره 600 کیلوگرمی مجموعه گالیله یک روز صبح با راکت روسی «سویوز» از سکوی «بایکنور» در قزاقستان به فضا پرتاب شد .
ولی با همه این وجود سیستم گالیله مشکلات خاصی داشت اول این که نمی توانست موقعیت را در نزدیکترین فواصل مشخص کند و ثانیا با تغییر شرایط آب و هوایی نمی توانست نتیجه مطلوبی را بدهد . بعد از این سیستمها سیستمهای GPS وارد بازار شدند .
GPS چیست؟
GPS یا (Golobal Positioning System) یک سیستم مکان یاب جهانی است که از شبکه ای با 24 ماهواره توسط وزارت دفاع امریکا ساخته شده است. و اطلاعات دقیقی از محل، و زمان را در سراسر دنیا در اختیار کاربرها قرار میدهد. سیستم GPS سیگنالهایی را ارسال مینماید که توسط گیرندههای GPS دریافت میشود و موقعیت مکانی، سرعت و زمان را در هر جای کره زمین در هر موقع از روز یا شب و در هر شرایط آب و هوایی محاسبه مینماید. سیستم مکانیاب جهانی یا GPS یک منبع ملی و مورد استفاده بینالمللی برای یافتن موقعیت محل، مسیریابی و زمان سنجی میباشد.
فهرست مطالب
تاریخچه تلفن 2
تلفن در ایران 3
گالیله سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای 4
GPS چیست؟ 5
اصول کارگیری GPS 6
روش تعیین موقعیت توسط GPS 8
نحوه کار کرد GPS 12
ماهوارههای سیستم 14
تقسیم بندی GPSها 15
مزایای سیستم GPS 17
خطاهای GPS 18
اصطلاحات موبایل 19
منابع 21
نقشه برداری و دوربین GPS
اگر بخواهیم در مورد کلمه نقشه به یک مفهوم و بیان عامیانه اما دقیق اشاره کنیم می توانیم این بیان را داشته باشیم که در همیشه تاریخ نقشه انسان ها را به تدبیر و تدبر و فکر عمیق دعوت نموده و قبل از هزینه کردن، حرکت کردن و جابجائی انسان را متوجه بررسی نمودن ابعاد مختلف کارش نموده است. نقشی که نقشه بازی می کند از جهت کاهش هزینه ها، بررسی همه جانبه، عدم اتلاف وقت، کاهش خطا و اشتباه، نقش برجسته و ویژه ای است.
حال بپردازیم به رشته نقشه برداری، نقشه برداری علمی است که ریاضی عملی را با فنون اندازه گیری و هنر ترسیم توأم نموده و بوسیله آن قطعاتی از سطح زمین را با کلیه عوارض آن درروی صفحه افقی نمایش می دهد.
نیاز بشر به بهره مندی از منابع زیرزمینی، زمینی، دریایی و هوایی سبب شده تا برای استفاده کامل از این منابع و جلوگیری از هزینه به توسعه علم نقشه برداری بپردازد و نیاز که مادر اختراع است، موجب پیشرفت این رشته شده است.
اکنون به جایی رسیده ایم که انجام هر نوع فعالیت در زمینه های عمرانی، اقتصادی، کشاورزی و نظامی از قبیل احداث سدها، کانال ها، راه ها، نیروگاههای برق، عملیات نظامی وغیره بی نیاز از علوم نقشه برداری نیست.
عناوین دروس و مطالبی که دراین رشته مورد مطالعه قرار می گیرد عبارتند از محاسبات فنی مبانی و عملیات نقشه برداری، ترازیابی، برداشت نقشه، روش های تعیین موقعیت عملیات مساحی، فتوگرامتری مقدماتی، کاربرد رایانه در نقشه برداری و کار با استرئوسکوپ و کار با دستگاه GPS برای تعیین موقعیت ماهواره ای دوربین های نقشه برداری( توتال استیشن، دیستومات دیجیتال، تئودولیت وینوژ)
در گذشته، زمانی که تکنولوژی پیشرفته امروزی وجود نداشت، مردم وبخصوص اشخاصی مانند سیاحان، جهانگردان و ...گاهی اوقات در یک گستره جغرافیایی و بخصوص شهرها و کشورهای بیگانه، از مکان دقیق خود با خبر نبودند وحتی گاهی نیز در بیابانها ودریاها مسیر خود را گم می کردند، از سوی دیگر در دنیای قدیم، استفاده از ستارگان، قطب نما وسایر عوامل طبیعی تا اندازه ای راهگشای بشر بوده، ضمن اینکه همه این موارد،بطور کلی انسان عصر گذشته را مورد هدایت و راهنمایی قرار می داد، در حالیکه امروزه پیچیدگی های جغرافیایی، اعم از بافت شهر، خیابان، و... اصولا زمینه استفاده از اینگونه روشها را تا حد زیادی منتفی و بی معنا کرده است. به هر صورت در شرایط فعلی، با گسترش فناوری های گوناگون، این مشکل توسط یک سیستم ماهواره ای مدرن وپیشرفته، با نام و عبارت GPS( Global Position System )که به معنای سیستم موقعیت یاب جغرافیایی می باشد، رفع شده است. در حقیقت دنیای امروز،