فرمت پایان نامه GPS و کاربرد GPS: ورد و قابل ویرایش و قابل تبدیل آسان به پی دی اف

تعداد صفحه پایان نامه GPS و کاربرد GPS: صفحه 217 صفحه

رسته پایان نامه GPS و کاربرد GPS: کامپیوتر، آی تی، جغرافیا، هوا فضا، مکانیک و سایر رشته های مرتبط

دارای تصاویر فراوان و جامع و نام گذاری شده، جداول، نمودارها، فرمول های جامع مهندسی و محاسبات جامع مهندسی

از زمان ماقبل تاريخ مردم سعي مي كردند يك راه قابل اطمينان پيدا كنند كه به آنها بگويد كجا هستند و حتي آنها را به جاييكه مي روند راهنمايي كرده و سپس به خانه بازگرداند. مردمان غار نشين وقتي كه براي تهيه غذا به شكار مي رفتند احتمالا از سنگها و شاخه هاي كوچك براي علامت گذاري مسير خود استفاده مي كردند . ملوانان نيز ابتدا سواحل را به دقت دنبال مي كردند تا از گم شدنشان جلوگيري كنند.

وقتي دريانوردان اوليه در درياهاي باز(اقيانوسها ) كشتيراني كردند ، دريافتند كه مي توانند مسير خود را با دنبال كردن ستاره ها ترسيم كنند. فنيقيهاي باستان از ستاره شمالي براي سفر به مصر و جزيره كرت استفاده مي كردند. بر طبق گفته الهه آتنا به اوديسه گفته است كه هنگام سفر كردن در جزيره كاليپسو” دب اكبر را سمت راست خود قرار بده”. متاسفانه براي اوديسه و ديگر دريانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب هاي صاف قابل رويت هستند.

پيشرفت مهم بعدي در امر ناوبري كشف قطب نماي مغناطيسي و دستگاه زاويه ياب (sextant ) بود. عقربه قطب نما هميشه نقطه شمالي را نمايش مي دهد، بنابراين هميشه دانستن جهت مسيري كه در آن حركت مي كنيم را ممكن مي سازد.

روند گسترش شهرها و مقوله شهر نشيني وپيامدهاي ناشي از آن مديريت و برنامه ريزي امورشهري ساماندهي وضعيت شهرها و نيز خدمات مورد نياز شهروندان را بسيار پيچيده كرده است . ترافيك سنگين درون شهري عدم امداد رساني به موقع در شرايط بحران بي نظمي در وسايل حمل و نقل عمومي و عدم برنامه ريزي صحيح در جهت كاركرد منظم آنها براي ارائه خدمات بهتر به شهر نشينان و مواردي از اين قبيل از دغدغه هاي مهم مديران و برنامه ريزان مي باشد . در كشورهاي رشد يافته و نيز در حال رشد با بهره گيري از تكنولوژيهاي به روز و جديد توانسته اند بر بعضي از مشكلات فوق فائق آيند و بتوانند در جهت برنامه ريزي وحل مشكلات قدمهاي مهمي بردارند. با ظهور فناوري ماهواره اي و مخصوصا سيستمهاي تعيين موقعيت ماهواره اي همچون GPS افق جديدي در حل بسياري از مشكلات پيش روي بشر در اين زمينه گشوده شده است . در گذشته امكان تعيين موقعيت نقاط در يك سيستم متمركز و با دقت بالا آرزوي بشر بود ولي اين آرزو غير ممكن مي نمود .اما با ورود ماهواره هاي GPS به عرصه تعيين موقعيت جهاني دستيابي به بسياري از مجهولات در رشته هاي مختلف علمي فراهم شد. امروزه مي بينيم كه اين سيستم در بسياري از شاخه هاي مختلف علوم بخصوص در زمينه ناوبري خودرويي و حمل و نقل گسترش يافته است .بحث استفاده از GPS در حمل و نقل شهري در بعضي از كشورهاي پيشرفته امري است كه در سالهاي پيش شروع شده است و روند رو به گسترشي را ادامه مي دهد . در اين تحقيق نتايج بررسي هاي انجام شده در رابطه با صنعت ناوبري در كشورهاي مختلف جهاني ارائه گرديده است . بررسي دستاوردهاي اين كشورها در زمينه بكارگيري GPS مي تواند در حل مشكلات كشورمان تا ثير بسزايي داشته باشد .

امروزه در اكثر كشور هاي پيشرفته از سيستم تعيين موقعيت ماهواره اي جهاني GPS جهت افزايش بهره وري در حمل ونقل شهري استفاده مي شود . در اروپا تاكسي هاي مجهز به اين سيستم قادرند در كوتاه ترين زمان به مشتري سرويس دهند و حتي قبل از حركت به سوي مقصد با بررسي كليه مسيرهاي ممكن و موانع و امكانات موجود در مسير هزينه مسافر را محاسبه و به مشتري اعلام نمايند. ضمن اينكه تا كسي ها در مواقع اضطراري قادرند تا با گزارش لحظه به لحظه و اتوماتيك موقعيت خود پليس و يا نيروهاي امدادي را در رسيدن به موقعيت خود ياري نمايند. كاميونها يي كه به صورت ترانزيتي عمل مي كنند در هر كجاي دنيا كه باشند توسط صاحب كالا و يا بيمه كننده كالا مورد نظارت قرار مي گيرند و هر گونه تخلفي اعم از خروج از مسير سرعت غير مجاز باز شدن غير مجاز درب كانتينرها و…. از چشم مامورين نظارت دور نمي ماند. مكانيزه شدن سيستم حمل و نقل ريلي ديگر چيز تازه اي نيست مدتهاست كه در كشورهايي همچون آلمان مركز كنترل مركزي ر اه آهن با مغز هاي الكترونيكي خود كار سوزن بانان خسته وخواب آلود را انجام مي دهد. اكنون پليس با كمك اين سيستم علاوه بر اينكه قادر است در داخل خودروي خود موقعيت خود را بر روي نقشه هاي نجومي مشاهده نمايد و بهترين مسيرها را براي انجام عمليات برگزيند قدرت مانور فوق العاده اي به سبب نظارت فرماندهي پيدا كرده است خودروهاي امدادو آتش نشاني به مدد اين سيستم در كمترين زمان ممكن به ياري نيازمندان مي شتابند و خودروهاي خدمات شهري بهترين سرويس را به مشتريان ارائه مي نمايند.

همواره يكي از نيازهاي بشر امر موقعيت يابي و تعيين دقيق مكان جغرافيايي خويش و احيانا زمان دقيق بوده است. اين امر بويژه در ناوبري از جمله كشتيراني و در دهه هاي اخير هوابيمايي اهميت قابل توجه داشته است. در ناوبري كه بطور خلاصه علم راهبردي يك شخص يا يك وسيله از يك مكان به ديكر است از روشهاي گوناگوني استفاده مي شود كه آخرين دستاورد تكنولوژي در اين زمينه سيستم GPS است.

ناوبري از طريق رويت دقيق ستارگان و شناخت دقيق منطقه نسبتا كوچكي انجام مي گرفت كه نسل به نسل منتقل مي شد. اختراع قطب نما كشف مهمي بود زيرا مسافران با آن جهت يابي مي كردند اما به تنهايي نمي توانست موقعيت فرد را تعيين كند. ارتفاع سنج و زاويه ياب نيز دورنماي جديدي را در زمينه سير و سفر گشودند.در ناوبري به كمك ستارگان به تجربه و تمرين نياز داشت دقت آن نيز حدود يك مايل بود و در هواي نامساعد هيچ نوع جهت يابي امكان پذيرنبود تمام اين موانع با استفاده از امواج راديويي بر طرف شد .

لوران اولين سيستم ناوبري بود كه در تمام شرايط آب و هوايي مي توانست كار كند. اين سيستم توسط مؤسسه تكنولوژي ماساچوست امريكا ساخته شد و در طول جنگ جهاني دوم براي هدايت نيروهاي متحدين استفاده گرديد .

بعد از جنگ جهاني سيستم OMEGA براي پوشش دادن بخش بزرگتري از سطح كره زمين طراحي شد از فركانس هاي پايين تري براي ايجاد شبكه فراگير استفاده مي كرد ولي دقتش نسبت به سيستم قبلي كم شده بود .اين سيستم هاي ناوبري اصول كارشان بر اساس چهار ايستگاه زميني بود كه يك ايستگاه به عنوان ايستگاه اصلي و سه ايستگاه ديگر به عنوان ايستگاههاي وابسته در نظر گرفته مي شدند تعداد زيادي از اين ايستگاهها بر سطح زمين نصب شده بودند هر كدام از اين ايستگاهها فركانس خاصي را ارسال مي كردند .اين فركانس ها توسط گيرنده ها دريافت مي شد و گيرنده با انجام محاسبات ناوبري مي توانست موقعيت خود را تعيين نمايد. به استثناي سيستم OMEGA كه بخش زيادي از كره زمين را پوشش مي داد سيستم هاي ناوبري ديگر به صورت محلي مي كردند از طرفي سيستم OMEGA دقت پاييني داشت.بنابراين نياز به يك سيستم تعيين موقعيت جهاني كه تمام كره زمين را پوشش دهد و داراي دقت كافي نيز باشد احساس مي شد .

بعد از پرتاب موشك SPUTNK-1 توسط شوروي سابق در سال 1957 اين نظريه اثبات شد كه موقعيت ماهواره را مي توان با استفاده از شيفت دوپلر فرستنده ي راديويي به دست آورد و بنابراين اگر موقعيت ماهواره مشخص باشد مي توان موقعيت هاي زميني را نيز با اندازه گيري شيفت دوپلر به دست آورد .

در طي اين مطلب ايالات متحده يك ماهواره ناوبري كه TRANSITA نام گرفت را در سپتامبر 1959 پرتاب كرد كه به خاطر ظرفيت باربري پايين در مدار قرار نگرفت .

كوشش هاي بعدي براي مستقر كردن ماهواره هاي TRANSIT در سال هاي 1960 و 1961 موفقيت آميز بود در اواسط سال 1962 نيروي دريايي ايالات متحده از اين سيستم براي زيردريايي هاي حامل موشك بالستيك استفاده كرد.ارتش ايالات متحده اولين ماهواره موقعيت يابي و ناوبري را تحت SECORE-1 در سال 1964 به فضا پرتاب كرد 7ماهواره ي مربوط به اين سيستم ناوبري در سال 1965 و 1966 در مدار مستقر گرديد .

عيب سيستم TRANIT اين بود كه فقط شش ساعت در شبانه روز در هر موقعيت در كره زمين قابل دسترس بود. بنابراين تلاش براي افزايش تعداد ماهواره ها آغاز شد و تا انتهاي سال 1990 بيش از 30 ماهواره پرتاب شد كه 24 عدد آن در مسيرهايي دور كره زمين قرار گرفتند.

اين ماهواره ها در شش صفحه مداري كه در هر چهار ماهواره قرار دارد مستقر شدند اين سيستم به NAVSTAR مشهور است.شروع به كار اين سيستم در هشتم دسامبر 1993اعلام گرديد(وقتي كه 24 ماهواره GPS آماده بهره برداري شد ). تمام ماهواره ها در مدارهايي با ارتفاع 20180 كيلومتر بالاي سطح زمين قرار گرفتند .

نوع سيستم	ذقت	برد
لوران C	90 تا 18 متر	1000 تا 1500 متر
DECCA	در روز 27 متر و در شب 90 متر	1600 كيلومتر
OMEGA	3700 تا 7500 متر	كل سطح زمين
TRANSIT	35 متر	كل سطح زمين (هر نقطه 6 ساعت در شبانه روز)
NAVSTAR	17 تا 100	كل سطح زمين (24 شبانه روز)

همزمان با اجراي سيستمNAVSTAR فاز اول استقرار GLONASS در سال 1982 با پرتاب COSMOS 1414 توسط شوروي سابق شروع گرديد .پرتاب موشكها در طول سالهاي 1982 تا 1990 براي كامل كردن قسمت فضايي سيستم شامل 24 ماهواره (3 مدار ودر هر مدار هشت ماهواره )ادامه يافت. مدارهاي دايره اي در ارتفاع 19100 كيلومتر زاويه هاي فراز 65 درجه و پريود زماني 25/11 ساعت قرار گرفتند.

فصل اول

1-GPS چيست؟

سيستم مكان يابي جهاني (global positioning system ) يك سيستم هدايت (ناوبري ) ماهواره اي است و تنها سيستمي مي باشد كه امروزه قادر است، موقعيت دقيق شما را بر روي زمين در هر زمان ، در هر مكان و در هر هوايي مشخص كند. اين ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ايالات اتحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. اولين ماهواره GPS در سال 1978 يعني حدود 35 سال پيش در مدار زمين قرار گرفت. اين سيستم در ابتدا براي مصارف نظامي تهيه شد ولي از سال 1980 استفاده عمومي آن آزاد و آغاز شد و سرانجام در سال 1994 شبكه اي شامل 24 ماهواره تشكيل گرديد كه امروزه تعداد آنها به 28 عدد رسيده است.

خدمات اين مجموعه در هر شرايط آب و هوايي و در هر نقطه از كره زمين در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پديد آورندگان اين سيستم ، هيچ حق اشتراكي براي كاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رايگان است.

دقت بالاي اين سيستم و جهاني بودن آن دليلي بر استفاده از اين سيستم در علوم مختلف مي باشد. اين سيستم از سال 1983 با پرتاب نخستين ماهواره GPS آغاز به كار نمود. با روي كار آمدن سيستم GPS تمام سيستم هاي قبلي تعيين موقعيت ماهواره اي از قبيل دوربين هاي بالستيك، داپلر، SECOR,LONG-C,LLR,

SLR,N.N.S.S به تدريج از دور خارج شدند. GPS يك سيستم عملياتي و هميشه در حال آماده باش است كه در تمامي شرايط آب و هوايي داراي كارآيي مي باشد، زيرا فركانس امواجي كه توسط ماهواره هاي GPS ارسال مي شوند در حد گيگا هرتز است و شرايط آب و هوايي (مه و باران و نزولات جوي ) اثري روي اين امواج ندارند. اين سيستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است و در هر زمان و در هر مكان كه لازم باشد مي توان توسط آن تعيين موقعيت كرد.

روسها نيز سيستمي مشابه GPS با نام GLONASS دارند كه البته از نظر كارآيي و توان عملياتي در حال حاضر به پاي سيستم GPS نمي رسد. البته گيرنده هاي مشترك GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ايران يافت مي شوند در ضمن اتحاديه اروپا نيز در حال ساخت يك سيستم تعيين موقعيت ماهواره اي با نام گاليله مي باشد كه طبق پيش بيني ها تا سال 2008 آماده بهره برداري و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعاي اتحاديه اروپا محدوديت هاي موجود در سيستم GPS در گاليله وجود نخواهد داشت.

GPS يا ( سيستم تعيين موقعيت نسبت به زمين ) يك سيستم استقرار مبتني بر .constellation حدود 24 ماهواره است كه در ارتفاع حدود 11000 مايل در مدارهايي به دور زمين حركت مي كنند جي پي اس ابتدا توسط وزارت دفاع امريكا بوجود آمد چون بعنوان ابزار نظامي كاربردهاي جدي داشت. سرمايه گذاري وزارت دفاع امريكا درامر جي پي اس وسيع بود.ميليونها دلار براي ايجاد اين تكنولوژي در جهت كاربردهاي نظامي در سرمايه گذاري هزينه شد. به هر حال طي چند سال اخير نشان داده شد كه جي پي اس ابزاري سودمند به عنوان كاربردهاي نقشه برداري غير نظامي نيز مي تواند داشته باشد . ماهواره هاي جي پي اس در مدارهايي با ارتفاع بالا به طوريكه از مشكلات مربوط به سيستم هاي مستقر در روي زمين به دور باشند قرار داده مي شوند با وجود آن مي توان موقعيت آنها را در همه 24 ساعت و در هر جاي جهان بطور دقيق تعيين نمود . موقعيت هاي اصلاح نشده كه از سيگنالهاي ماهواره جي پي اس بدست آمده دقت هايي در حد 50 تا 100 متر را شامل مي گردد. زماني كه از روش هايي بنام اصلاح تفكيكي (1) استفاده شود كاربران مي توانند به موقعيت هايي با دقت 5 متر يا حتي كمتر هم برسند .

چون دستگاههاي جي پي اس در حال كوچكتر شدن و در عين حال ارزانتر شدن هستند كاربردهاي بيشتري نيز براي جي پي اس در نظر گرفته مي شود . در كابري حمل و نقل جي پي اس به رانندگان و خلبانان كمك مي كند تا موقعيت خود را تشخيص داده و از تصادم جلوگيري كنند . كشاورزان مي توانند از جي پي اس براي راهبري دستگاهها و كنترل توزيع دقيق كود پاشها و مواد شيميايي ديگر بهره گيرند .

GPS recreationallt در امر تعيين موقعيت هاي دقيق و بعنوان ابزار ناوبري براي HIKERS ، شكارچيان و قايقرانان نيز مورد استفاده دارد .

بسياري به اين استدلال رسيده اند كه جي پي اس بزگترين كاربردش را در زمينه سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي (جي پي اس ) دارد . با در نظر گرفتن احتمال خطا ، جي پي اس مي تواند هر نقطه اي را در زمين با آدرسي منحصر بفرد نشان دهد ( موقعيت دقيق آن را)

يك جي پي اس اساسا يك بانك اطلاعاتي تشريحي از زمين است ( يا يك قسمت ويژه از زمين ). جي پي اس به شما مي گويد در موقعيت x, y ,z هستيد در حاليكه GIS به شما اعلام مي كند كهx,y,z يك درخت بلوط يا نقطه اي در stream با سطح 5.4 ph است . جي پي اس به ما ” كجا” را اطلاع مي دهد و GIS “چه” را .

GPS/GIS روشي را كه ما مستقر مي نماييم تغيير حالت داده و سازماندهي و آناليز مي نمايد و از منابع ما نقشه برداري مي نمايد.

1- Differential correction

2-trilateration

چگونه جي پي اس يك موقعيت را تعيين مي نمايد در يك nutshell ، جي پي اس مبتني بر دامنه ماهواره است كه مسافت هاي بين گيرنده و موقعيت 3 ماهواره ديگر يا بيشتر (4 ماهواره يا بيشتر در صورت انتخاب ارتفاع بالاتر ) را محاسبه مي كند و سپس از رياضيات كاربردي قديمي استفاده شود. با فرض معلوم بودن محل ماهواره ها ، محل گيرنده را مي توان با تعيين فاصله هر ماهواره با گيرنده محاسبه نمود . جي پي اس اين 3 عدد مرجع يا بيشتر را جهت مخاسبه فواصل بكار برده موقعيت هاي جديد را triangulate مي نمايد.

بعنوان مثال تصور كنيد از شما خواسته شده از يك موقعيت ثابت بر اساس چند clue كه من مايلم به شما بدهم موقعيت من را بيابيد . ابتدا من به شما اطلاع مي دهم كه 10 مايل از منزل شما فاصله دارم شما خواهيد فهميد كه من در جايي روي سطح كره اي قرار دارم كه شعاع آن 10 مايل و مركز آن منزل شما است. با اين اطلاعات ناقص شما به سختي مي توانيد موقعيت من را تشخيص دهيد چون بي نهايت نقطه روي كره مزبور قرار دارد . سپس به شما خواهم گفت كه درست در 12 مايل سوپر ماركتabc قرار دارم . در اين حالت شما مي توانيد كره دومي را تعريف نماييد كه مركز آن سوپر ماركت مذكور بوده و 12 مايل شعاع دارد . شما پي مي بريدكه موقعيت من در جايي در محل تقاطع دو كره است اما باز نقاط بسياري در اين تقاطع وجود دارد . افزودن كرات ديگري سبب كاهش نقاط مي شود و احتمال تعيين موقعيت من را زياد مي كند . در حقيقت يك فاصله و مركز سوم ( مثلا من در 8 مايلي ساعت بزرگ شهر قرار دارم ) موقعيت هاي احتمالي را به تنها 2 نقطه كاهش مي دهد . با اضافه كردن يك كره يا بيشتر ، شما مي توانيد موقعيت دقيق من را pin point كنيد . در حقيقت كره چهارم ممكن است لازم نباشد . يكي از اطلاعات فوق ممكن است مفيد نبوده و لذا حذف شود .

براي مثال ، اگر اطلاع دهم كه بالاتر از سطح قرار دارم شما مي توانيد همه نقاط منفي را حذف نماييد . با استفاده از رياضيات و كامپيوتر ما مي توانيم نقطه دقيق را تنها با 3 ماهواره تعيين نماييم

شكل1-1

با اين مثال ، براي ما مشخص مي شود كه سه مورد اطلاعات زير را جهت تعيين موقعيت دقيق نياز داريد

A) موقعيت دقيق سه يا چهار نقطه تعيين شده چيست؟ ( ماهواره هاي جي پي اس )

B) فاصله بين نقاط تعيين شده و محل گيرنده جي پي اس چقدر است؟

1-1-قسمتهاي مختلف سيستم موقعيت ياب جهاني GPS

بطور كلي ناوبري ماهواره اي عبارتست از استخراج پارامترهاي ناوبري مانند موقعيت وسرعت با استفاده از علائم و امواج راديويي كه از طريق ماهواره ها ارسال مي گردد . همانگونه كه قبلا اشاره شد در حال حاضر دو سيستم ناوبري مستقل از يكديگرتحت عناوين GPS و GLONASS كه اولي يك سيستم امريكايي و دومي سيستم روسي است در حال كار مي باشند. هر دو سيستم داراي قابليتهاي بسيار قابل توجهي در تعيين موقعيت جغرافيايي مورد نياز تعداد نا محدودي كاربر بصورت تمام وقت و در شرايط مختلف جوي در سراسر كره زمين هستند. اساسا يك سيستم ناوبري ماهواره اي داراي سه بخش اصلي شامل بخش فضايي بخش كنترل زميني و بخش كاربران است.

1-1-1-بخش فضايي (space segment )

بخش فضايي سيستم عبارت از ماهواره هاي GPS است. اين وسايط فضايي (مخفف ) سيگنالهاي راديويي را از فضا پخش مي كنند.

مجموعه عمليات GPS نامي عبارت از 24 ماهواره است كه طي 12 ساعت زمين را دور مي زنند.

معمولا بيش از 24 ماهواره عملياتي وجود دارد چون تعداد جديدي پرتاب مي شوند تا جايگزين ماهواره هاي قديمي تر شوند. مدارات ماهواره ها تقريبا همان خط سير (ground track) را روزانه يك بار تكرار مي كنند ( چون زمين در پايين آنها مي چرخد). ارتفاع مدار به گونه اي است كه ماهواره ها همان خط سير و تركيب بندي را روي هر نقطه بطور تقريبي هر 24 ساعت تكرار مي نمايند . ( 4 دقيقه زود تر در هر روز ). شش صفحه مداري وجود دارد (كه در هر يك چهار SV وجود دارد ) و اين صفحت با هم داراي فواصل مساوي بوده (60 درجه بين آنها ) و داراي زاويه ميل 55 درجه نسبت به صفحه EQUATORIAL مي باشند اين مجموعه بين 5 تا 8 ماهواره واقع در ديد از هر نقطه زمين را براي استفاده كننده فراهم مي نمايد

بخش فضايي GPS از 24 ماهواره تشكيل شده است. ماهواره هاي منظومه GPS-24 در شش صفحه مداري كه هر كدام از اين صفحات شامل چهار ماهواره هستند ، واقع شده اند . پريود چرخش ماهواره ها در مدار ، 12 ساعت نجومي است(ساعت نجومي به اندازه چهار دقيقه كوتاهتر از ساعت خورشيدي است) و نصف قطر بزرگ مدار 26561/75 كيلومتر وارتفاع مدار بر روي استوا 20183/6 كيلومتراست.

شكل 1-3

از مهمترين پارامترهاي منظومه ماهواره اي GPS براي گيرنده هاي زميني در امر ناوبري ، تعداد ماهواره هاي قابل ديد و محدوده جابجايي داپلري آنها مي باشد. براي موقعي يابي و ناوبري ماهواره اي ، رويت حداقل چهار ماهواره در يك زمان ضروري مي باشد و براي دقيق و بهتر شدن ناوبري ، ماهواره هاي قابل رويت بيشتر كارسازتر است . بطوريكه هرگاه يك ماهواره از افق ديد گيرنده خارج شود، ماهواره ديگر در افق ديد باشد كه بلافاصله گيرنده با آن ارتباط برقرار كند. نحوه چيدن ماهواره هاي اين سيستم بگونه اي است كه دقيقا اين شرط را بر آورده مي سازد.

اگر تعداد T ماهواره در P صفحه مداري بطور يكنواخت و در مدارات دايره اي قرار گرفته باشند و زاويه ميل هر صفحه مدار i باشد ، در هر صفحه تعداد T/P ماهواره بطور يكنواخت قرار خواهند داشت و هر واحد فاز نسبي (F )بين ماهواره ها در صفحات مجاور 360/T درجه خواهد بود.

شكل 1-4

يعني اگر يك ماهواره از يك صفحه مداري در يك لحظه از صفحه استوا بگذرد و به سمت شمال در حركت باشد ، اولين ماهواره در صفحه مجاور در زاويه F (360/T )زير صفحه استوا خواهد بود. با اين توضيحات مي توان يك منظومه را با پارامترهاي ( T.P.F ) توصيف نمود. ميزان پوشش دهي سطح زمين توسط يك منظومه ماهواره اي را مي توان با محاسبه حداكثر زاويه جدايي بين ماهواره هايي كه در يك مخروط به مركزيت زمين قرار دارند (تعداد N ماهواره )بدست آورد . در مخروطي كه شامل N ماهواره مي باشد ، زاويه مركزي را برابر درجه مي گيريم كه توسط كمينه زاويه مجاز فراز E كاربر تعيين مي شود .

تعداد ماهواره هاي قابل رويت N ، در هر لحظه بايد براي تمامي كاربران ثابت بماند . براي يك منظومه 24 ماهواره اي با شش صفحه مداري و زاويه ميل 57 درجه ، اگر گيرنده قادر به دريافت سيگنال از ماهواره اي كه زاويه فراز مربوط به آن 7 درجه است باشد، پوشش دهي جهاني با حداقل رويت پذيري شش ماهواره امكان پذير خواهد بود. در اين حالت بيشينه زاويه مركزي جدايي بين ماهواره هاي قابل رويت مي باشد . ميدان ديد هر ماهواره كه در واقع زاويه پوشش دهي آنتن ماهواره مي باشد ، براي منظومه GPS-24 برابر 13/87 درجه است اين زاويه توسط رابطه زير بر حسب E ،زاويه فراز ، بيان مي گردد.

(1-1)

:شعاع زمين :ارتفاع پرواز ماهواره

براي ماهواره اي كه طول و عرض جغرافيايي نقطه نادير ومي باشد ، طول و عرض جغرافيايي گيرنده اي كه در مرز ناحيه تحت پوشش دهي آن قرار دارد از رابطه زير بدست مي آيد :

(1-2) =عرض جغرافيايي

(1-3) =طول جغرافيايي

در رابطه فوق b زاويه پارامتري ، بين است.

پنج نوع سري ماهواره هاي GPS به نامهاي بلوك I ،بلوك II ،بلوك IIA ، بلوكIIR ،بلوك IIF وجود دارند. يازده تا از ماهواره هاي I (كه داراي وزن 845 بودند) توسط JPO در فاصله زماني بين 1978 تا 1985 ، از مركز واندنبورگ كاليفرنيا در مدار قرار گرفتند. امروزه اكثر ماهواره هاي اين بلوك خاموش شده اند اين ماهواره هاي خاموش در مواقع نياز براي تستهاي علمي بكار مي روند. صورت فضايي بلوك II با بلوك I متفاوت است زيرا در اين بلوك شيب نقشه مداري ماهواره ها از 55 درجه به 63 درجه تغيير يافته است ، بدين جهت كه بتوانند تمام ماهواره ها را در آسمان امريكا كنترل كنند . فرق ديگر اين بلوك در اين است كه سيگنال تمام ماهواره هاي بلوك I در اختيار عموم بوده ولي در دريافت سيگنالهاي بلوك II محدوديت وجود دارد. اولين ماهواره بلوك II كه ارزشي برابر 50 ميليون دلار با وزن 2500 كيلو داشت در چهارده فوريه سال 1989 از مركز فضايي كندي در فلوريدا توسط راكت دلتا II پرتاب شد .

ماهواره هاي بلوك IIA (كه A اشاره به برتري دارد) به صورت قابليت مخابره دو طرفه تجهبز شده اند. بلوك IIR از سال 96 در مدار قرار گرفته و داراي حداقل 10 سال عمر مفيد مي باشد اين ماهواره ها از ساعتهاي اتمي دقيقتر استفاده مي كنند. ساخت ماهواره هاي بلوك IIF از سال 2002 آغاز شده و تا سال 2010 ادامه دارد، اين ماهواره ها نيز حداقل داراي 10 سال عمر مفيد هستند . در اين ماهواره ها از امكانات اضافي همچون سيستم ناوبري اينرسي استفاده شده است.

1-1-2-سيگنال ماهواره ها

SV با دو نوع سيگنال حامل ميكروويو منتشر مي نمايند. فركانس (42/1575 مگاهرتز) پيامهاي رهيابي و سيگنالهاي كد SPS را حمل مي نمايد. فركانس (60/1227 مگاهرتز)براي اندازه گيري تاخير يونسفر بوسيله گيرنده هاي مجهز به PPS مي باشد………………..