GPS از ابتدا تا کنون

   پیدا کردن مسیر یکی از دغدغه های اساسی بشر اولیه بوده است. انسان های اولیه این کار را با سنگ چین کردن و در نظر گرفتن علائم طبیعی انجام می دادند که با گذشت زمان این علائم از بین می رفت. در اوائل قرن هفدهم کشورها تنها عرض جغرافیایی را با محاسبه زاویه ستاره شمالی با خط افق می توانستند حساب کنند ولی برای محاسبه طول جغرافیایی هیچ گونه ابزار و ایده ای نداشتند لذا این امر سبب ناوبری اشتباه کشتیها و گم شدن آنها می شد به گونه ای که دیگر هرگز پیدا نمی شدند.

در نهایت بشر با اختراع ساعت توانست طول جغرافیایی را محاسبه نماید. مبداء طول جغرافیایی طبق قرارداد بین کشورها گرینویچ می باشد (TimeGreenwich Mean) (یا همان GMT). طبق این قرارداد به دلیل اینکه کره زمین 360 درجه است، هر ساعت 15 درجه در نظر گرفته شد. برای مثال کشور ما ایران 30:30 + نسبت به گرینویچ جلو تر است.

آمریکاییها در 7 دسامبر 1941 در دوران جنگ سرد و پس از حمله غافلگیرانه به Pearl harbor احساس خطر کردند و با دلیل نگرانی از آغاز جنگ ناگهانی و از دست دادن مستعمراتشان شروع به طراحی GPS نمودند.
GPS های اولیه بسیار پیچیده بودند و کار با آنها بسیار سخت بود. به مرور زمان GPS ها بسیار پیشرفته تر شدند ولی این دستگاه فقط در اختیار وزارت دفاع آمریکا بود و هیچ سازمانی دیگری قادر به استفاده از این تکنولوزی نبود. پس از سقوط هواپیمای 007 کره ای در روسیه به خاطر ناوبری اشتباه، استفاده از GPS از سال ۱۹۸۰ برای عموم آزاد گردید.

GPS چیست؟

GPS یک سیستم مكان یابی جهانی ( Global Positioning System ) یك سیستم هدایت ( ناوبری ) ماهواره ای اســت و تنها سیستمی می باشد که امروزه قادر است، موقعیت دقیق شما را بر روی زمین در هر زمان، در هر مکان و در هر هوایی مشخص کند. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.

GPS یا سیستم تعیین موقعیت جهانی متشکل از 24 ماهواره است که درارتفاع 20000 کیلومتری از سطح زمین در 6 مدار و در هر مدار 4 ماهواره، قرار دادند که با زاویه میل 55 درجه و پریود ساعتی 12 ساعته در گردشند. هر ماهواره GPS دو موج با دو فرکانس در باند امواج الکترومغناطیسی (L1, L2 ) ارسال می کند موج L1 با فرکانس 1575 MHZ  و موج L2 با فرکانس1227 MHZ  می باشد.

این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد و سرانجام  در سال 1994 شبکه ای شامل 24 ماهواره تشکیل گردید که امروزه تعداد آنها به عدد 28 رسیده است.

خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است. دقت بالای این سیستم و جهانی بودن آن دلیلی بر استفاده از این سیستم در علوم مختلف می باشد.

این سیستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است و در هر زمان و در هر مکان که لازم باشد می توان توسط آن تعیین موقعیت کرد.

قطب نماهایی که با نیروی مغناطیسی زمین جهت یابی می‌‌کنند، به تدریج جای خود را به گیرنده‌های جی‌پی‌اس خواهند داد،  جی‌پی‌اس، سامانه‌ای است که به کمک گروهی از ماهواره‌ها جهت یابی می‌‌کند. ماهواره‌هایی که هرکدام در مدارهای خود به دور زمین در گردشند، این ماهواره‌ها با ایستگاه‌های ویژه‌ای بر روی زمین در تماس اند و همواره موقعیت آن‌ها در فضا مشخص است. دستگاه گیرندهٔ جی‌پی‌اس شما، با ارتباط با تعدادی از این ماهواره ها، فاصلهٔ شما را تا آن‌ها تعین می‌‌کند و سپس موقعیت دقیق شما روی زمین بدست می‌‌آید.

در واقع اساس کار این سامانه، فرستادن سیگنال‌های رادیویی با فرکانس بالا و به طور پیوسته است که زمان و مکان ماهواره را نسبت به زمین مشخص می‌‌کند و یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس روی زمین، با گرفتن این اطلاعات از سه ماهواره یا بیشتر، آن‌ها را پردازش می‌‌کند و موقعیت کاربر را در هر نقطهٔ زمین، در هر ساعتی از شبانه روز و در هر وضعیت آب و هوایی به او نشان می‌‌دهد.

با چندین اندازه گیری متعدد، گیرنده به محاسبهٔ سرعت، مدت زمان سفر، فاصلهٔ شما تا مقصد، مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا)، زمان طلوع و غروب خورشید و ماه (در تقویم نجومی)، تعداد ماهواره ها، زمان محلی و ... می‌‌پردازد و آن را در اختیار کاربر قرار می‌‌دهد. به طور میانگین، هشت ماهواره از 24 ماهواره، در اطراف هر نقطه از کرهٔ خاکی که باشید در آسمان گشت می‌‌زنند. هرچه گیرندهٔ شما به ماهواره‌های بیشتری وصل شود، اطلاعات دقیق تری را برای شما محاسبه می‌‌کند.

علاوه بر جی‌پی‌اس، دو سیستم کمابیش مشابه دیگر نیز وجود دارد: سیستم گلوناس که دولت شوروی ساخته و اکنون به‌دست کشور روسیه اداره می‌شود و سیستم گالیله که کشورهای اروپائی آن را برای وابسته نبودن به سیستم آمریکائی جی‌پی‌اس ساخته اند.