منظومة تحديد الموقِع (GPS)

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

التكنولوجيا والعلوم التطبيقية الحواسيب، الانترنت والأنظمة

تتألّف منظومة تحديد الموقِع (GPS) Global Positioning System من مجموعة سواتِل تسمح لمستخدميها من تحديد خطوط الطول والعرض والارتفاع فوق سطح الأرض أو مستوى البحر (إن كانت هذه الخاصيّة مُنفَّذةً) الموافقة لمواقعهم.

تُرسِل السواتِلُ إشاراتٍ بأطوال موجيّة قصيرة جداً مقارنةً مع إشارات رادار الشرطة. يتمّ ترنيمُ الإشارات برِمازاتِ تعيين الهويّة وبإشارات توقيتٍ (تزمين).

يحتوي مُستقبِلُ منظومةِ تحديد الموقع حاسوباً يقوم بحساب المسافات وفق خطّ النظر إلى أربعة سواتِل مختلفة في الوقت نفسه.

يُجري الحاسوبُ هذه المهمّةَ المُعقَّدة عبر مقارنة رِمازات التوقيت (التزمين) في إشاراتٍ تأتي من السواتِل جميعها.

يستطيع الحاسوب عندها أن يُزوِّد مُستخدِمَه بمعطياتِ موقعٍ صحيحةٍ لغاية بضعة أمتارٍ عن الموقِع الحقيقي، وذلك اعتماداً على معرفة المسافات الأربع.

– مسألة 11-4 :

يميل الارتفاع المتوسّط لأيّ ساتِلٍ إلى التغيّر عبر الزمن، كما ينحلّ عادةً المدار (أي ينخفض ارتفاعُ الساتِل).

ماذا يحصل إذا حدثت هذه الإجراءات التحللية لساتِلٍ ثابتِ المكان، دون أن يهتمّ أيّ شخصٍ بإعادةِ ضبط ارتفاعه؟

الحلّ: 

تقصر دورة الساتِل المداري عندما ينقص الارتفاع. إذا "سقط" ساتِلٌ ثابتُ المكان إلى مدارٍ أدنى بقليل من الارتفاع المُخصَّص، فإن سرعتَه تزداد ويبدأ الانزياح بشكلٍ بطيءٍ من الغرب إلى الشرق كما يُرى من نقطةٍ ثابتةٍ على سطح الأرض.

وتطول دورة المداري لأيّ ساتِلٍ أكبرَ مع ازدياد الارتفاع، وبالتالي إذا "صعد" ساتِلٌ ثابتُ المكان إلى مدارٍ أعلى بقليل من الارتفاع الموصوف، فإنه يبدأ بـ "الانزياح" ببطء من الشرق إلى الغرب، كما يُرى من نقطةٍ ثابتةٍ على سطح الأرض.