بخش فضایی ساختار سیستم تعیین موقعیت GPS

سیستم GPSبخش فضایی سیستم تعیین موقعیت GPS (جی پی اس):سیستم تعیین موقعیت gps به عنوان ابزاری مهم در علم ژئودزی می باشد.در این مقاله می خواهیم توضیح مختصری در مورد بخش فضایی این سیستم دهیم.سیستم GPS از سه بخش تشکیل شده است.بخش فضایی space segmentبخش کنترل Control segmentبخش استفاده کنندگان user segmentتعداد این ماهواره ها در ابتدا ۱۸ عدد بودند که در واقع پوشش جهانی برای تعیین موقعیت را فراهم نمی کردند که فقط توانایی تعیین موقعیت در امریکای شمالی را داشت.به همین دلیل بود که تعداد ماهواره ها به ۲۴ ماهواره رسید که ۳ماهواره جی پی اس به عنوان یدک می باشد و ۲۱ ماهواره GPS دیگر فعال می باشند.در این قسمت قصد داریم در مورد بخش فضایی سیستم تعیین موقعیت GPS توضیح دهیم.مشخصات بخش فضایی سیستم تعیین موقعیت gps :بخش فضایی gps شامل ماهواره های gps می باشد.طراحی این سیستم به گونه ای است که ۲۴ ماهواره GPS در ۶مدار دایره ای شکل به صورت فعال وجود دارند.هندسه این سیستم به گونه ای است که حداقل ۴ ماهواره GPS و حداکثر ماهواره GPS بالای افق در نقاط روی زمین در هر زمان از شب و روز قابل مشاهده است.برای شناسایی صفحات مدار از حروف A تا F استفاده شده میشود. زاویه میل صفحات ۵۵ درجه می باش دو با حرف i نمایش داده میشود.مدار ها از هم زاویه ۵۵درجه را می سازند و در واقع مداری به شکل متقارن به وجود می اید.این ماهواره های جی پی اس از بالای قطبین به دلیل وجود زاویه میل ۵۵ در جه عبور نمی کنند.هر مدار شامل ماهواره است که توزیع نامتقارنی در فضا دارند.ماهواره GPS از سطح زمین ارتفاعی حدود ۲۰۲۰۰ کیلومتر دارند.خروج از مرکزیت بیضی مسیر ماهواره های اسن سیساتم تقریبا برابر با ۰/۰۲ دارند.هر ماهواره GPS هر ۱۱ ساعت ۵۵ دقیقه یک بار به دور زمین در حال چرخش است.این بدان معناست که هر ماهواره در روز دقیقه دثیرتر مسیر روز گذشته را طی می کنند و در افق دیگر ایستگاه مورد نظر قرار می گیرند.تعداد ماهواره های فعال ممکن است از ۲۴ ماهواره کمتر یا بیشتر باشند ان هم به دلیل وضعیت سلامت ماهواره ها می باشد.برای مثال در سال ۱۹۹۵ -۲۰۰۳ ماهواره جی پی اس سالم بیشتر از ۲۴ عدد بوده است.در سال ۲۰۰۸ به ۳۱ ماهواره و دو ماهواره یدک رسیده است.ماهواره GPS دارای اجزای مختلفی از جمله :انتقال دهنده امواج رادیویی ، ساعت های اتمی میکروپروسسور و دو پنل خورشیدی جهت دریافت انرژی الکتریکی لارم خورشید است.ماهواره هنگام قرار گرفتن در قسمت سایهمسیر حرکت خود به دور زمین از منبع انرژی که برای پشتیبانی تعبیه شده است تغذیه می کند.ساعت اتمی بدین شکل است که دو نوسان ساز از جنس روبیدیم و دو نوسانساز به جنس فریم این امکان را فراهم میکند که فاصله بین گیرنده ها و ماهواره ها را با دقت زیاد انجام دهد.دقت ساعت ماهواره ها اثبات فرکانس نوسانساز ها می باشد.برای حل مشکل خروج ماهواره ها از مدار سیستم های محرکه طراحی شده است که این امکان را می دهد که ماهواره را در مدار خود قرار دهد یا به مدار دیگر منتقل شود.ماهواره های سیستم جی پی سی در مراحل مختلفی به فضا پرتاب شده است که به بلوک های زیر تقسیم شده اند:ماهواره های بلوکIماهواره های این بلوک برای مقاضد تحقیقاتی و پژوهشی به فضا پرتاب شده اند شامل ماهواره بلوک ۱-۱۱ Sv می شوند.از مشخصات این ماهواره های می توان طول عمر ۵ سال و وزن ۸۴۸ کیلوگرم را می باشد.برخلاف ماهواره های سری های بعدی این ماهواره جی پی اس دارای زاویه میل ۶۳ درجه است.نمایی از ماهواره بلوک I ماهواره بلوکIIاین بلوک شامل ماهواره های ۱۳-۲۱ SV هستند.لازم به ذکر است ماهواره ۱۲ SV برای تست و اهداف علمی طراحی شده بود.ماهواره GPS این بلوک باید سه بار در رو اپلود شوند.به این شکل که سه بار در روز باید از نقطه کنترل زمینی اطاعاتی همچون مختصات ماهواره ها به ان ها انتقال یابد.وزن این ماهواره بیش ار ۱۵۰۰ کیلوگرم است.مدت مامور در نظر گرفته شده ۶سال می باشد.طول عمر ان در نظر گرفته شده ۷٫۵ سال می باشد.ماهواره بلوک IIماهواره بلوکIIAاین بلوک از شماره ماهواره های ۲۲-۴۰ SV را دارا میباشد.تنها یک بار در روز نیاز به اپلود دارند .طول عمر این ماهواره ۷٫۵ سال می باشد. و ورزن ان بیشتر از ۱۵۰۰ کیلوگرم است.ماهواره های بلوک IIR:این بلوک ماهواره های ۴۱-۶۰ sv را شامل می شود(replenishment sattelites).از آنجایی که این ماهواره ها می توانند اطلاعات مداری (افمرید ها ) به صورت on-board محاسبه کنند نیاز کمتری به ایستگاه های کنترل زمینی دارند.ار دیگر اطلاعات این بلوک طول عمر آن ها ۱۰ سال و بیشتر از ۲۰۰۰ کیلوگرم وزن دارند.ماهواره های بلوک III:ماهواره های شماره ۶۱ sv به بعد شامل این بلوک می باشند.ماهواره بلوک III ماهواره های بلوک III در باند L از امواج الکترومغناطیس دو موج حامل با طول موج های تقریبا ۱۹cm و ۲۱cm منتشر می کنند.با استفاده از فرکانس پایه Fs=10/23 MHz این دو موج حامل که توسط نوسان ساز فریم به صورت مقابل حاصل می شود.(L1/154*10/23MHZ=1575/42MHZ(wavelength~190mm(L2/120*10/23MHZ=1227/60MHZ(walength~224mmعلت استفاده از دو موج به جای یک موج حذف خطای انکسار امواج در لایه یونسفر است.البته در مقالات بعدی در مورد آن به صورت مفصل صحبت خواهیم کرد.اندازه گیری فاصله همچون دیگر سیستم های الکترونیکی بر اساس زمان طی مسافت ارسال سیگنال از فرستنده می باشد.همچنین سیگنال ها اطلاعاتی همچون اطلاعات ناوبری را از طریق مدولاسیون این امواج حامل به گیرنده زمینی می فرستد.نبع:رسانه اموزشی مپ اسکیلهمچنین سیگنال ها اطلاعاتی همچون اطلاعات ناوبری را از طریق مدولاسیون این امواج حامل به گیرنده زمینی می فرستد.ن