شما موقعیت و زمان دقیق را با استفاده از 4 ماهواره برای شما GPS ، همانطور كه قبلاً ذكر كردیم
شما آن را محاسبه می كند سرعت لحظه ای GPS محاسبه می كند . اما پارامتر دیگری كه دستگاه
شما می باشد .
دپلر : چون ماهواره ها در یك موقعیت ثابت نسبت به زمین قرار ندارند یك سرعت نسبی نسبت به
زمین خواهند داشت . این باعث اثر دپلر می شود .
شما با صدای آژیر یك آمبولانس یا یك ماشین پلیس وقتی به شما می رسد و یا از شما دور می شود
آشنا هستید . هنگامی كه منبع به سمت شما می آید صدا شروع می شود و وقتی نزدیك می شود صدا
زیاد می شود و هنگامی كه از شما فاصله می گیرد صدای آن كم می شود . تغییراتی كه شما متوجه آن
شدید به اثر شیفت دپلر معروف است و این به خاطر سرعت نسبی بین ماشین پلیس یا آمبولانس و شما
می باشد . یكی از كاربردهای اثر دپلر برای سربازان در هنگام جنگ است . ولی می خواهیم فرض
كنیم كه این مساله را تجربه نكرده ایم . سربازان در هنگام جنگ می توانند بفهمند كه آیا فشنگ
مستقیماً به سمت آنها می آید یا نه ؟! بنابراین سریع می توانند كمین بگیرند ولی هنگامی كه گلوله ها به
سمت محل دیگری می روند صدای ضعیفتری ایجاد می كنند و این به خاطر مساله اثر دپلر می باشد .
این تغییر در فركانس مستقل از زمان فرستادن كدهای ماهواره است كه ما قبلاً در مورد آنها بحث
كردیم . آنها می توانند خیلی راحت توسط دستگاه شما شناسایی شده و در تخمین سرعت شما و
مقصدی كه به سمت آن حركت می كنید بسیار سودمند باشند . ابتدائی ترین اعمال یك گیرنده
شما می باشد ( موقعیت ، سرعت ، زمان ) . دو مورد موقعیت و زمان را قبلاً توضیح PTV محاسبه
تصور می كنند دستگاه گیرنده سرعت آنها را با تفاضل GPS دادیم . بعضی از استفاده كنندگان از
ولی این روش خوبی برای وسیله ( x2-x1)/(t2-t فاصله بر زمان طی شده بدست می آورد . ( 1
نمی باشد . تخمین سرعت با این روش همراه با اخت لالات می باشد و غیر GPS دقیقی مانند یك
مطمئن است و اختلاف دو موقعیت بدست آمده ملاك خوبی برای تشخیص سرعت شما نمی باشد .
در عوض ، سرعت شما می تواند با محاسبه سرعت نسبی بین ماهواره و گیرنده شما به خوبی تخمین
زده شود . توجه كنید كه اگر ماهواره دقیقاً بالای سر استفاده كننده باشد حركت ماهواره عمود بر خط
فرضی بین ماهواره و گیرنده خواهد بود و اثر شیفت دپلر بین این دو در آن لحظه وجود ندارد . اگر
بخواهیم سرعت را با دقت سانتیمتر بر ثانیه تخمین بزنیم سیگنالهایی با طول موج در حد سانتیمتر مورد
نیاز است . طول موج یك میكروویو در حد سانتیمتر است . و امواج میكروویو امواجی هستند كه
از آنها استفاده می كنند . یك مدل اولیه ماهواره موقعیت یاب كه توسط نیروی GPS دستگاههای
هوایی امریكا طراحی شده بود تنها از پدیده شیفت دپلر برای تعیین موقعیت استفاده می كرد . این
سیستم هنوز كار می كند ولی هنگامی كه گیرنده حركت كند شیفت دپلر و در نتیجه اطلاعات اشتباه
خواهند شد . این سیستم نسبت به حركت گیرنده بسیار حساس می باشد و نمی تواند در سیستم های
موقعیت یاب هواپیمایی مورد استفاده قرار بگیرد . همه ما می دانیم كه تلسكوپ فضایی هابل ، كه
بوسیله شاتل فضایی طراحی شده جدیداً كشفهای جدیدی در مورد جهان انجام داده است . این
تلسكوپ بعد از اینكه منجم امریكایی ادوین پول هابل اثر دپلر را مشاهده كرد و نتایج آن را به صورت
قانون در آورد هابل نام گرفت . قانون هابل روابط بین فاصله و اثر دپلر را توض یح می دهد . اثر دپلر
یكی از وسایل اندازه گیری مفید در بسیاری از كاربردها می باشد .
رادار : حال اجازه بدهید كه در مورد دو نوع سیگنال صحبت كنیم . رادار و سونار . آنها برای مدت
طولانی در كنار ما بوده اند و در زندگی روزمره ما نقش مهمی ایفا كرده اند . گفته می شود این
تكنولوژی انگلستان را نجات داد ( و همچنین ساعت بیگ بن را ) . در هنگام جنگ جهانی دوم
موقعیت زیردریایی های آلمانی را بدست می Sonar نیروهای انگلیسی با استفاده از امواج سونار
آوردند و همچنین حمله به آسمان انگلستان به خاطر استفاده انگلیس از امواج رادار ممكن نبود و همین
مساله بود كه باعث شد نیروهای آلمانی در جنگ جهانی دوم نتوانند به انگلیس دست یابند .
رادار و سونار هنوز هم احتیاجات بشر را تامین می كنند . كنترل ترافیك هوایی و امنیت آن و تحقیقات
در مورد منابع موجود در اقیانوسها مثالهایی از كاربرد این تكنولوژی می باشند .
Radar = Radio Detection and Ranging
Sonar = Sound Navigation and Ranging
رادار و سونار هم به صورت گسترده از اثر دپلر برای پیداكردن اهداف مورد نظر و تخمین سرعت آنها
استفاده می كنند . آنها پالس های مرتبط با هم از امواج الكترومغناطیسی یا امواج صوتی می فرستند و
امواج بازگشتی از هدف را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند . اهداف ثابت همیشه همان طول موجی
كه از دستگاه شما فرستاده شده است را بر می گردانند و امواج بازگشتی بین یك پالس تا پالس بعدی
تغییری نسبت به امواج فرستاده شده مشاهده نمی شود . فقط مقداری نویز به آن اضافه شده است كه با
یك فیلتر می شود این نویز را نیز جدا نمود . امواج بازگشتی از اهداف متحرك ، اختلاف فازی بین دو
پالس پیاپی خواهند داشت چون مقادیر تغییر می كند .
گیرنده : GPS
یك نوع ارتباط یكطرفه وجود دارد ( بوسیله ماهواره ه ایی كه پیغامهای دیتا را ، GPS در كددهی
منتشر كرده و كدها را فقط به صورت یكطرفه می فرستند . ) این یك سیستم با توان پایین است . این
توان خیلی كم می باشد . در حقیقت ، این سیگنال در میان سیگنالهای رادیویی و نویزها گم می شود .
دستگاه گیرنده این سیگنال ضعیف گرفته شده از ماهواره را با استفاده از تكنولوژی مخابراتی توسعه
طیف بازیابی می كند . یك مساله بسیار جالب در علم مخابرات كه با استفاده از شبه كدهای تصادفی
از سطح زمین به حدی زیاد می باشد GPS كار می كند . ولی ما می دانیم كه فاصله ماهواره های
كه كدها تا به سطح زمین برسند بسیار ضعیف می شوند . از نقطه نظر ریاضی ، قدرت یا توان یك
سیگنال به طور معكوس با مربع فاصله ای كه طی كرده است متناسب است . این سیگنالها نوعی از
امواج الكترومغناطیسی هستند ( مانند نیروی جاذبه ) و باید راهی برای تقویت این سیگنالها وجود داشته
باشد . این تكنولوژی كه طیفهای با كدهای شبه رمز تصادفی را تقویت می كند در دستگاه گیرنده شما
وجود دارد .
ارتباط طیف گسترده ، خود بدون نیاز به كسب انرژی زیاد ، خود را تقویت می كند . بنابراین ، شما
نیاز به یك آنتن بشقابی خاصی كه به سمت ماهواره خاصی تنظیم شده باشد ندارید و كدهای م اهواره
از آن GPS مانند ماهواره های تلویزیونی دیجیتال نمی باشد . آنتن ی كه گیرنده های GPS های
استفاده می كند به كارآمدی آنتن های گیرنده های تلویزیونی نمی باشد ولی در عوض بسیار كوچك
و كم حجم می باشد . همچنین نیازی به تنظیم به سمت ماهواره خاصی ندارد . به این ن وع آنتنها
می گویند . تصور كنید كه چه كابوس وحشتناكی بود اگر شما می خواستید Omni-Directional
خود را به سمت ماهواره ای كه نمی بینید تنظیم گنید . GPS آنتن
یك غذای مجانی ؟!
برای شما ممكن است این سوال پیش بیاید اگر این تكنولوژی توسعه طیف اینقدر جالب و كارآمد
تلویزیونی از این تكنولوژی استفاده نمی كنند . خوب DIGITAL است پس برای چه گیرنده های
همانطور كه گفتیم ( چنین غذای مفتی وجود ندارد ) اساس كار كدهای شبه رمز تصادفی مقایسه بین
سیگنالها در یك دوره تناوب می باشد كه در اصل یك پردازش آهسته می باشد . زمان زیا دی برای
مرتب كردن و جدا كردن نویزهای موجود در آن توسط دستگاه گیرنده وجود دارد . این به آن
بسیار كند انجام می شود . GPS معناست كه ترجمه كردن و تحلیل اطلاعات دیتا از ماهواره های
طول GPS چیزی در حدود 50 بیت در ثانیه . بنابراین در حدود 12.5 دقیقه برای یك ماهواره
می كشد تا كل اطلاعات را برای گیرنده بفرستد . این نوع ارتباط برای یك سیگنال تلویزیونی بسیار
كند می باشد . كه با اطلاعات تصویری لود می شود و نیازمند سرعت ترجمه بالا یا عرض باند بالا برای
از تكنولوژی شبه رمز كده ای تصادفی برای كار با توان GPS این سیگنالها است . به عبارت دیگر
پایین و هدایت مستقیم آنتن استفاده می كند .
اثر دوپلر كه توسط كریستین دوپلر در سال 1842 كشف شد در واقع به اثبات تاثیر فركانس دو شی و
رابطه آن با سرعت آنها می پردازد . در واقع اگر ماهواره ها نسبت به زمین ثابت بودند محاسبه سرعت
یك شی بر روی زمین بسیار ساده تر می بود ولی به دلیل اینكه ماهواره ها در حال حركت هستند یك
را در دست GPS سرعت نسبی نسبت به زمین دارند . حال اگر فردی كه بر روی زمین است گیرنده
خود داشته باشد می توان سرعت او را محاسبه كرد . به این صورت كه سرعت و فركانس موج ارسالی
از ماهواره را داریم و دستگاه گیرنده می تواند با استفاده از تحلیل اطلاعات فركانس موج دریافت شده
را محاسبه كند . به همین صورت می توان سرعت فرد دریافت كننده سیگنال را نیز محاسبه كرد .
در صورتیكه سرعت فرد را نسبت به سرعت نور ناچیز در نظر بگیریم رابطه فركانس ارسال شده و
فركانس دریافتی و سرعت شما به صورت زیر در خواهد آمد
كه در اینجا :
فركانس ارسال شده از ماهواره می باشد . f0
سرعت امواج در فضا است . V
سرعت گیرنده نسبت به سرعت نور می باشد كه در صورتیكه به سمت منبع حركت كند مثبت Vr
است و در غیر اینصورت منفی
سرعت فرستنده است و در صورتیكه فرستنده از گیرنده دور شود مثبت است و در غیر اینصورت Vs
منفی
پس به این نتیجه رسیدیم كه دستگاه شما سرعت شما را به صورت كاملاٌ دقیق محاسبه می كند و این
سرعت محاسبه شده سرعت لحظه ای شما می باشد
نظرات بسته شده است.