تــحــقـیــق  

v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} 800x600
GPS چیست ؟ 24 ماهواره که دور زمین در گردش هستند سیستم محل یابی جهانی (Global Positioning Systems)، بک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 24 ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد. 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.   GPS چگونه کار می کند؟ ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز 2 بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد. حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین می کند. گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره برای محاسبه 2 بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطاعات مفید دیگر، می نماید.       ماهواره های GPS صفحه GPS 24 عدد ماهواره GPS در مدارهایی بفاصله 24000 هزار مایل از سطح دریا گردش می کنند. هر ماهواره دقیقا طی 12 ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد. سرعت هریک 7000 مایل بر ساعت است. این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند. همچنین باتری هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند بهمراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد. به این ماهواره ها NAVSTAR نیز گفته می شود. در اینجا به برخی مشخصه های جالب این سیستم اشاره می کنیم: • اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت. • در سال 1994 شبکه 24 عددی NAVSTAR تکمیل گردید. • عمر هر ماهواره حدود 10 سال است که پس از آن جایگزین می گردد. • هر ماهواره حدود 2000 پاوند وزن دارد و طول باتری های خورشیدی آن 5.5 متر است. • انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است. گیرنده GPS بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های GPS بهره ببرید. همچنین، باید از در دسترس بودن نقشه مناسب و بروزجهت ناحیه مورد استفاده تان، اطمینان حاصل کنید. امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود. هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، می توان از GPS مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند. از سیستم محلیابی جهانی می توان در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمینلرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محلیابی باشد، بهره برد. هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت. مزاياي سيستم GPS × دقت بسيارزياددرموقعيت يابي × داشتن پوشش جهاني × دارا بودن زمان بندي دقيق × نداشتن هيچ گونه هزينه براي استفاده كنندگان × تعيين سرعت درسه محور مختصات × قابليت دسترسي هميشگي × قابليت كاربردي در هرشرايط آب وهوايي × عدم محدوديت دربكارگيري همگاني × دقت نسبي IPPM براي طولهاي كوتاه از1 تا 100 كيلومتر. × تعيين سرعت درسه محور , زمان , تعيين فاصله سمت وگراي ونقطه مبداء .مقصود × توانايي ديد همزمان با يك گيرنده ماهواره ابتدا اطلاعات وداده هاي ناوبي رابه پنج ايستگاه كنترل كه درمناطق كلردواسپرينگ(5) كو آجالين (6) ديه گوگارسي)(7) آسنشن(8) و هاوايي (9) قراردارند ارسال مي كند كه درواقع اين سيگنال ها ماهواره ها را رديابي (10) مي كنند. سپس اين ايستگاهها اطلاعات خودرا به ايستگاه كنترل ماهواره (ايستگاه اصلي كه همان كلرادواسپرينگ مي‌باشد) ارسال كنند كه وظايف آن پردازش داده ها ارسال به ماهواره و نظارت بركنترل روزانه ماهواره است سپس اين داده ها به سه آنت زميني ديگر ارسال مي شود كه توسط اين آنتها اطلاعات كنترل شده به ماهواره جهت تصحيح جهت ساعت ماهواره وفرامين ودستورات تله منزي ارسال مي شود به اين كار اصطلاحاً ataupload شدن ماهواره گفته مي شود.       اصول كارگيري GPS وظيفه يك گيرنده GPS درست بعداز روشن شدن آن را مي توان بصورت زير خلاصه كرد. الف) نرم افزار سيستم بايدبتواند ماهواره هاي موجود درديد كاربر را تعيين كند و سپس ازبين ماهواره ها , چهار ماهواره را كه داراي بهترين آرايش هندسي هستند به منظورمينيمم شدن خطاي فاصله  منبعي انتخاب كند. مل تعيين كابل ماهواره هاي موجود درديد كاربراغلب توسط اطلاعات قبلي موجود درحافظه خراب نشدني دستگاه (14) انجام مي شود اگرچنين اطلاعات معتبري درحافظه نباشد سيستم بايد عمل جستجو را برروي تك تك 24 ماهواره GPS انجام داده وليستي ازماهواره هاي در ديدتهيه كند كه مسلماً اين كاروقت زيادي ازگيرنده را پس ازروشن شدن به خوداختصاص مي دهد . ب) پس ازتعيين 4 ماهواره موردنظر بايدسيگنال آنها را بدست آوريم .اين كار با ساختن كدشبه تصادفي نظير كدماهواره موردنظر درگيرنده وانجام عمل همبستگي با سيگنال رسيده انجام مي شود .كد داخلي گيرنده را آنقدر شيفت زماني مي دهيم تا خروجي همبستگي‌ساز ماكزيمم گردد. دراين صورت كد بدلي وكد دريافتي ازماهواره كاملاً سنكرون هستند .به اين عمل , جستجوي سيگنال ماهواره درحوزه زمان مي گويند: لازم به ذكراست كه بايستي عمل جستجو در حوزه فركانس نيز انجام شود ازآنجا كه ماهواره هاي GPS درمدار زمين ثابت (ژئو سنكرون)قرار نداشته ونسبت به زمين درحال حركت هستند وهمچنين چون گيرنده نيز معمولاً روي يك جسم متحرك نظيراتومبيل ويا هواپيما نصب مي شود درنتيجه فركانس دقيق كاربر ارسالي به علت اثر دوپلر ,مشخص نيست پس بايد فركانس كاربر محلي را نيز آنقدر تغيير دهيم تا خروجي همبستگي ساز ازحد آستانه اي بيشتر شود.و نهايتاً فركانس كاربر نيز با فركانس دريافتي سنكرون شود . ج) پس از عمل جستجو وارد مرحله رديابي سيگنال مي شويم دراين مرحله اولاً هدف اين است كه سيگنال سنكرون توليد شده دربرگيرنده همچنان با سيگنال ماهواره سنكرون بماند اين عمل توسط يك حلقه كنترلي خاص تحت عنوان COSTASLOOP كه درواقع يك نوع خاص (15) VCO انجام مي شود .ثانياً عمليات دمودلاسيون (16) BPSK سيگنال رسيده اطلاعات ناوبري D(t) و عمليات شبه فاصله سنجي (تعين فاصله كاربر وماهواره توسط زمان انتشار سيگنال ) نيز دراين مرحله انجام شود. د) مراحل بوت بايدعيناً براي 3 ماهواره ديگر انجام شود. درنهايت چهار شبه فاصله كه ازمراحل فوق محاسبه شده است دراختيار داريم . حال نرم افزار گيرنده بايدبتواند به كمك اين چهارشنبه فاصله يك دستگاه چهار معادله وچهار مجهول را حل كند واين معادلات طول وعرض جغرافيايي, ارتفاع وهمچنين زمان دقيق را بدست آورد ازمراحل چهارگانه فوق مراحل الف و د بيشتر به جنبه هاي نرم افزاري يك گيرنده برمي گردد. كاربردهای GPS چیست؟ بطوركلي ازمهمترين زمينه هاي كاربد GPS مي توان به مواردزير اشاه كرد.  الف – درزمينه هاي نظامي 1- كاربردهوايي : ازهدايت موشك ها تا تمام هواپيماهاي جنگنده و بمب افكن , هلي كوپتر .موشك كروز , چتر بازي و پروازهاي نظامي و .... 2- كاربرد هاي دريايي: زيردريايي , كشتي و تمام انواع قايق ها ودريانوردي نظامي . 3- كابردهاي زميني :  مكان توپخانه ها, ناوبري خودروها , هدايت پياده نظام , سيستم موشك زمين به زمين , شناخت نوع وجنس خاك . ب: كاربرد هاي نقشه برداري :  از GPS به طريق مختلف درنقشه برداري مي توان استفاده كرد .مهمترين كاربردهاي GPS درنقشه برداري عبارتنداز : 1) نقشه برداري هيدرو گرافيك . 2) نقشه برداري سينما تيكي خيلي دقيق برروي زمين . 3) فتو گرامتري بدون كنترل زميني 4) انبوه سازي شبكه ژئو دتيك 5) نقشه برداري كارامتري 6) فتو گرامتري بصورت REAL .TIME ج: كاربردهاي تجاري : 1)ناوبري هوايي : دردهه هشتاد , چهل سال پس از كنوانسيون شيكاگو كه منجر به تأسيس سازمان بين المللي هواپيماهاي كشوري ايكائو گرديد نگراني جامعه هواپيمايي ازمحدوديتهاي سيستم هاي ناوبري موجود به طور روزافزوني افزايش يافت .  پيش بيني هاي به عمل آمده نيز نشان دهنده رشدسريع مسافرت هاي هوايي تاسال 2001 خصوصاً درمناطقي مانند آسيا , اقيانوسه بودتعداد 18 ميليارد مسافر وبيش از 10000هواپيما ي درحال تردد درهرلحظه اين نگراني را تاييد مي نمود .لذا پيشنهاد شد كه ازتكنولوژي ماهواره براي مبادله صوتي وداده هاي موردنياز با خطوط ارتباطي مستقيم از هواپيمابه ماهواره وازآن طريق به كنترل ترافيك هوايي استفاده شود. دراين حالت محدوديت ديد مستقيم درسيستم هاي (17) VHF و كيفيت درسيستم هاي (18) HF وجودندارد بعلاوه دريك مجموعه واحد مي توان بصورت همزمان داده هاي ضروري هواپيما مانند مشخصات پرواز, ارتفاع , سرعت و جهت را نيز به كنترلر مراقب پرواز اطلاع داد واز اين  طريق خطاي انتقال صحيح اطلاعات ناشي از عوامل انساني دروقوع سوانح را به كلي ازبين برد. امروزه تئوري پرواز آزاد انقلابي درصنعت حمل ونقل هوايي بوجود آورده است درپرواز هاي آزاد با توجه به قابليت انعطاف سيستم هاي ناوبري ونظارت مي توان به جاي استفاده ازمسيرهاي ثابت هوايي آنها را بصورت كاملاً ديناميكي بهينه نمود اين ايده جالب بهره برداري بسيارموثر ازفضا را دارد .بنابراين امروزه شركت هاي بزرگ هواپيما سازي مشغول نصب سيستمهاي GPS برروي هواپيما ها مي باشند . 2- ناوبري دريايي : درناوبري دريايي براي تعيين مسير , نقاط مبداء ومقصد وغيره از GPS مي توان بهره گرفت . د: كاربردهاي همگاني : سيستم موقعيت ياب GPS  كاربرهاي همگاني نيز دارد كه ازمهمترين اين كاربردها مي توان به موارد زيراشاره كرد. 1- حركت درفضاي باز: حركت درمناطقي كه راههاي چندان مناسبي ندارد يا به كلي فاقد راه است .گيرنده GPS  بسيارارزشمند خواهدبود. 2- ماهيگيري 3- پروازبا گلايدر . 4- استفاده حرفه اي درعمليات زميني 5- اسكي , كوهنوردي 6- قايقراني 7- عمليات جستجو و نجات 8- حركت اتومبيل درجاده 9- مسابقات اتومبيل راني رالي البته كاربرهاي GPS روزبه روز بيشتروبيشتر مي شود ونيزنبايد اين نكته را ازنظر دورداشت كه اين سيستم با تمام مزاياي خودممكن است دچار اختلال گردد ويا گيرنده اي كه دردست شماست دچارخرابي گردد .پس بايدروشهاي موقعيت يابي كلاسيك را كه كار با قطب نما ونقشه است ازيادنبرد واول اين روش را يادگرفت وبعدبسراغ GPS رفت تا درمواقع نيازدچار وابستگي به سيستم موقعيت يابي جهاني نباشيم .  البته مطالب گفته شده دراين مقاله بطور كامل تمام جزئيات را موردبررسي قرار نداده .زيرا بسياري ازموارد مسائل فني ويا محرمانه سيستم مي باشد كه كمتر دردسترس افرادعادي مي باشد و نيز بررسي آن نياز به دانستن بساري ازروابط پيچيده فيزيك و.... دارد. ماهواره‌های جی پی اس ۲۴ عدد ماهواره جی‌پی‌اس در مدارهایی بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مایل از سطح دریا گردش می‌کنند. هر ماهواره دقیقاً طی ۱۲ ساعت یک دور کامل بدور زمین می‌‌گردد. سرعت هریک ۷۰۰۰ مایل بر ساعت است. این ماهواره‌ها نیروی خود را از خورشید تأمین می‌کنند. همچنین باتری‌هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می‌کنند به‌همراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها NAVSTAR نیز گفته می‌شود. در اینجا به برخی مشخصه‌های جالب این سیستم اشاره می‌‌کنیم:     * اولین ماهواره جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ یعنی حدود ۳۵ سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.     * در سال ۱۹۹۴ شبکه ۲۴ عددی NAVSTAR تکمیل گردید.     * عمر هر ماهواره حدود ۱۰ سال است که پس از آن جایگزین می‌گردد.     * هر ماهواره حدود ۱۰۰۰ کیلوگرم وزن دارد و طول باتری‌های خورشیدی آن ۵.۵ متر است.     * انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از ۵۰ وات است.  اين بخش همان بخش ماهواره هاي موجود درفضا مي باشد اين ماهواره ها سيگنالهايي با مشخصات ذيل ارسال مي كند دونوع اطلاعات مربوط به محاسبه نقاط عبارتند از:  1-اطلاعات تقويم نجومي مربوط به موقعيت تقويمي ماهواره ها مي باشد با دريافت اين اطلاعات سيستم گيرنده GPS ماهواره‌هايي كه بهترين اطلاعات را ارسال مي كنند تشخيص مي دهد و انتخاب مي كند( ازنظر موقعيت هندسي) 2) اطلاعات جدول نجومي براي عمليات ناوبري استفاده مي شود و بسيار دقيق است اين جداول نيز حاوي مختصات مكاني دقيق ماهواره اي GPS و زمان ساعت ماهواره ها مي‌باشد. دوكدC/A, P دقيق است و مربوط به مسائل نظامي است وكد C/A استفاده عمومي دارد و دقيق نمي باشد ماهواره GPS اطلاعات مذكور را توسط سيگنالهاي با فركانس 1575HZ )L1 و (1227GHZ)  L2 ارسال مي كنند هرماهواره داراي آنت هليكس 12 آراه است قدرت  سيگنال روي آنتن براي سيگنال dbLI 58 . براي سيگنال dbL2 /35 مي باشد و قدرت آنت ماهواره بصورت ايزو تدوپيك حداقل db 50 مي باشد كدهاي C/A,P ازتنوع كدهاي شبه تصادفي (13) هستند انواع گیرنده‌های جی‌پی‌اس گیرنده‌های جی‌پی‌اس انواع گوناگونی دارند و انتخاب هرکدام از آن‌ها بستگی به موارد استفادهٔ شما دارد؛ برای نمونه این که می‌‌خواهید در داخل خودرو آن را نصب کنید یا اینکه آن را در کوله پشتی خود قرار دهید گزینه‌های متعددی را پیش روی شما می‌‌گذارد. گیرندهٔ بیسیک جی‌پی‌اس _ بیسیک: این گیرنده‌ها در واقع از ساده‌ترین و کم قیمت‌ترین گونه‌ها هستند (اغلب کمتر از $100 us) یک گیرندهٔ بیسیک (پایه) می‌‌تواند بسیار دقیق تر از گیرنده‌های گران قیمت باشد، اما باید این مساله را هم در نظر داشت که این گیرنده‌ها بسیاری از ویژگی‌های دستگاه‌های گران قیمت را ندارند. ویژگی قابل توجهی که کمبود آن بیشتر حس می‌شود، نداشتن قابلیت نقشه برداری یا Mapping است که بعدا شرح داده خواهد شد. در زیر تعدادی از امکانات این گیرنده‌های ساده آمده است: -       موقعیت یابی؛ تعیین طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی که در واقع ویژگی اصلی یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس است. - تعیین جهت؛ با یک قطب نما ی الکترونیکی.  - تعیین ارتفاع از سطح دریاهای آزاد؛ البته باید توجه داشت که دقت در اندازه گیری ارتفاع به خوبی دقت در موقعیت یابی نیست.  - زمان دقیق.  - موقعیت ماهواره‌ها و قدرت سیگنال ها.  - توانایی محاسبهٔ مسافت پیموده شده.  - توانایی ذخیره سازی مسیر پیموده شده ؛ که با استفاده از نقطه گذاری در صفحهٔ نمایشگر انجام می‌شود.  - توانایی هدایت و مسیر یابی. - یافتن مسیری که در گذشته آن را پیموده اید.     • گیرنده‌های دستی جی‌پی‌اس _ نقشه بردار: همانطور که از نام این گیرنده بر می‌‌آید گیرندهٔ نقشه بردار از قابلیت نمایش نقشه برخوردار است. این گیرنده‌ها ابعاد بزرگ تری نسبت به گیرنده‌های قبلی دارند. با اتصال این گیرنده به یک رایانه شخصی نقشهٔ دلخواهتان را به گیرنده می‌‌دهید. جزئیات نقشه نیز بستگی به اندازه و نیز رزولوشن نمایشگر دارد. این گیرنده‌ها فشارسنج، قطب نمای الکترونیکی، بازی و سالنامه هم دارند. اگرچه این گیرنده‌ها باید خیلی گران قیمت تر از نمونهٔ قبلی باشند، ولی افزایش قیمت نسبتاً کمی دارند و افزودن یک نمایشگر بزرگ تر برای شرکت تولید کننده هزینهٔ زیادی را در بر ندارد. قیمت این گیرنده‌ها از 150 دلار آمریکا شروع می‌شود. نقشه‌هایی که قابلیت بار کردن (upload) داشته باشند در یک سی‌دی قرار دارند که در هنگام خرید دستگاه به شما داده می‌شود. با استفاده از نصب نرم افزار نقشه در رایانه شخصی خود می‌‌توانید به انتخاب یک یا چند مسیر بپردازید و بعد از علامت گذاری نقشه آن را به گیرندهٔ نقشه بردار خود بدهید. ولی در این میان باید توجه کرد که دستگاه‌های دستی، ظرفیت محدودی دارند و تنها مقدار مشخصی از اطلاعات را می‌‌توانید در آن‌ها ذخیره کنید. مدل‌هایی از این گیرنده‌ها وجود دارند که می‌‌توان به آن‌ها کارت حافظه اضافه کرد (که معمولاً از حافظهٔ SD یا از حافظهٔ CF استفاده می‌شود). پس اگر به ذخیرهٔ مقدار بیشتری از اطلاعات نیاز دارید به یک کارت حافظه هم احتیاج پیدا می‌‌کنید. یک دستگاه پی‌دی‌ای  • گیرنده‌های جی‌پی‌اس برای خودرو: این گیرنده‌ها بزرگ تر از گیرنده‌های دستی هستند و نمایشگری نسبتاً بزرگ دارند تا راننده در هنگام رانندگی به سادگی آن را بخواند. این گیرنده‌ها با استفاده از برق خودرو کار می‌کنند و بنابراین تنها در داخل خودرو قابل استفاده هستند. ویژگی جالبی که معمولاً در این دستگاه‌ها وجود دارد، راهنمایی‌های صوتی دستگاه است و به راننده اجازه می‌‌دهد بدون اینکه چشم خود را از جاده بردارد، با گوش دادن به صدای دستگاه طبق نقشه پیش برود. قیمت این دستگاه از 500 دلار آمریکا شروع می‌شود. بسیاری از کارخانه‌های تولید خودرو با سفارش مشتری، یک دستگاه جی‌پی‌اس بر روی خودروهای فروشی خود نصب می‌‌کنند. آن‌ها ثابت هستند و از زیبایی و نیز ایمنی بیشتری برخوردارند. قیمت تمام شدهٔ آن‌ها بیشتر از گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای است که بعدا خودتان در خودرو نصب می‌‌کنید. • گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای یک دستگاه پی‌دی‌ای: برتری استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای (PDA) به‌عنوان یک جی‌پی‌اس، نمایشگری بزرگ است که افزون بر راحتی در مطالعهٔ نقشه، جزئیات بیشتری را نیز قابل مشاهده می‌‌سازد. همچنین همانند جی‌پی‌اس‌هایی که در داخل خودرو نصب می‌‌شوند، می‌‌توانند به صورت صوتی راهنمایی کنند. برای استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای به‌عنوان جی‌پی‌اس و اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس چندین راه مختلف وجود دارد: - استفاده از Sleeve: وسیله‌ای است که با قرار دادن پی‌دی‌ای در آن، عملکردهای متفاوتی را می‌‌توان برای پی‌دی‌ای فراهم ساخت. برای این کار به حافظهٔ CF و یا اسلات PCMCIA هم احتیاج داریم. یک Sleeve می‌‌تواند کارت حافظهٔ اضافی، باتری اضافی، یک دوربین و یک تلفن را به دستگاه شما متصل کند و مهم تر از همه به‌عنوان یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه شما عمل کند. همچنین یک اسلات CF دیگر هم برای شما فراهم می‌‌کند که این اجازه را به شما می‌‌دهد تا بتوانید به کارهای دیگری در کنار استفاده از جی‌پی‌اس بپردازید. عملکرد یک Sleeve جی‌پی‌اس درست همانند عملکرد یک CF جی‌پی‌اس است. - حافظهٔ CF: یکی از حافظه‌های متداول برای پی‌دی‌ای است که می‌‌تواند مستقیما به‌وسیلهٔ اسلات مخصوص CF که در پی‌دی‌ای وجود دارد یا با استفاده از Sleeve به دستگاه متصل شود. یک کارت CF جی‌پی‌اس انتخاب نسبتاً ارزان قیمتی است. ولی مشکلی در اینجا وجود دارد و آن این است که یک CF جی‌پی‌اس به سرعت باتری‌های پی‌دی‌ای شما را مصرف می‌‌کند و باید به فکر چاره باشید. - بلوتوث جی‌پی‌اس: فن آوری بلوتوث این اجازه را به ما می‌‌دهد ارتباطی بدون سیم را بین چند دستگاه فراهم کنیم. شما می‌‌توانید پی‌دی‌ای خود را در دست گرفته و به گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای که در کوله پشتی تان قرار داده اید بصورت بی سیم متصل شوید. استفاده از یک بلوتوث جی‌پی‌اس همچنین برای داخل خودرو بسیار مناسب است چرا که با قرار دادن آن در جلوی داشبورد دید بهتری از آسمان را برای گیرندهٔ تان فراهم می‌‌کنید. o اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ دستی جی‌پی‌اس با استفاده از کابل: به بیشتر گیرنده‌های دستی، کابلی جهت اتصال به پی‌دی‌ای وصل می‌شود. با این روش می‌‌توانید با قیمتی مناسب هم در داخل خودرو و هم در خارج آن از دستگاه موقعیت یاب خود استفاده کنید. دستگاه پی‌دی‌ای با نمایشگر خوب و نسبتاً بزرگی که دارد برای مشاهدهٔ نقشه‌ها مناسب است.  - اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس خودرو با استفاده از کابل: می‌‌توانید با انتخاب گیرنده‌ها ی موسوم به موشواره (mouse) برای خودرو و یک پی‌دی‌ای از یک جی‌پی‌اس خوب بهره مند شوید. اگر می‌‌خواهید از جی‌پی‌اس خود تنها درون خودرو استفاده کنید، این مورد بهترین انتخاب است. گیرندهٔ موشواره برق خود را از خودرو تأمین می‌‌کند و باتری‌های پی‌دی‌ای شما بیشتر دوام خواهند آورد. همچنین این گیرنده یک کابل دوشاخه (Y) دارد که برق پی‌دی‌ای شما را نیز تأمین می‌‌کند. گذشته از این ها، ویژگی بسیار خوب گیرنده‌های موشواره، حداقل قیمت آن‌ها است.  • گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای رایانه کیفی (لپ‌تاپ): تقریباً همانند یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه پی‌دی‌ای است با این تفاوت که در اینجا دیگر نیازی به استفاده از Sleeve یا چیزی شبیه به آن نیست. بخاطر داشته باشید که اگر شما بخواهیداز یک CF جی‌پی‌اس به‌عنوان گیرندهٔ لَپ‌تاپ خود استفاده کنید، CF جی‌پی‌اس شما با اتصال مستقیم به لپ‌تاپ از آن بیرون می‌‌زند و بنابراین اگر بخواهید در حالی که روی صندلی خودرو نشسته اید از جی‌پی‌اس هم استفاده کنید ،گیرندهٔ جی‌پی‌اس شما دید خوبی از آسمان نخواهد داشت و به خوبی وضعیتی که گیرنده را مستقیما زیر آسمان قرار می‌‌دهید عمل نخواهد کرد. اصول كارگيري GPS وظيفه يك گيرنده GPS درست بعداز روشن شدن آن را مي توان بصورت زير خلاصه كرد. الف) نرم افزار سيستم بايدبتواند ماهواره هاي موجود درديد كاربر را تعيين كند و سپس ازبين ماهواره ها , چهار ماهواره را كه داراي بهترين آرايش هندسي هستند به منظورمينيمم شدن خطاي فاصله  منبعي انتخاب كند. مل تعيين كابل ماهواره هاي موجود درديد كاربراغلب توسط اطلاعات قبلي موجود درحافظه خراب نشدني دستگاه (14) انجام مي شود اگرچنين اطلاعات معتبري درحافظه نباشد سيستم بايد عمل جستجو را برروي تك تك 24 ماهواره GPS انجام داده وليستي ازماهواره هاي در ديدتهيه كند كه مسلماً اين كاروقت زيادي ازگيرنده را پس ازروشن شدن به خوداختصاص مي دهد . ب) پس ازتعيين 4 ماهواره موردنظر بايدسيگنال آنها را بدست آوريم .اين كار با ساختن كدشبه تصادفي نظير كدماهواره موردنظر درگيرنده وانجام عمل همبستگي با سيگنال رسيده انجام مي شود .كد داخلي گيرنده را آنقدر شيفت زماني مي دهيم تا خروجي همبستگي‌ساز ماكزيمم گردد. دراين صورت كد بدلي وكد دريافتي ازماهواره كاملاً سنكرون هستند .به اين عمل , جستجوي سيگنال ماهواره درحوزه زمان مي گويند: لازم به ذكراست كه بايستي عمل جستجو در حوزه فركانس نيز انجام شود ازآنجا كه ماهواره هاي GPS درمدار زمين ثابت (ژئو سنكرون)قرار نداشته ونسبت به زمين درحال حركت هستند وهمچنين چون گيرنده نيز معمولاً روي يك جسم متحرك نظيراتومبيل ويا هواپيما نصب مي شود درنتيجه فركانس دقيق كاربر ارسالي به علت اثر دوپلر ,مشخص نيست پس بايد فركانس كاربر محلي را نيز آنقدر تغيير دهيم تا خروجي همبستگي ساز ازحد آستانه اي بيشتر شود.و نهايتاً فركانس كاربر نيز با فركانس دريافتي سنكرون شود . ج) پس از عمل جستجو وارد مرحله رديابي سيگنال مي شويم دراين مرحله اولاً هدف اين است كه سيگنال سنكرون توليد شده دربرگيرنده همچنان با سيگنال ماهواره سنكرون بماند اين عمل توسط يك حلقه كنترلي خاص تحت عنوان COSTASLOOP كه درواقع يك نوع خاص (15) VCO انجام مي شود .ثانياً عمليات دمودلاسيون (16) BPSK سيگنال رسيده اطلاعات ناوبري D(t) و عمليات شبه فاصله سنجي (تعين فاصله كاربر وماهواره توسط زمان انتشار سيگنال ) نيز دراين مرحله انجام شود. د) مراحل بوت بايدعيناً براي 3 ماهواره ديگر انجام شود. درنهايت چهار شبه فاصله كه ازمراحل فوق محاسبه شده است دراختيار داريم . حال نرم افزار گيرنده بايدبتواند به كمك اين چهارشنبه فاصله يك دستگاه چهار معادله وچهار مجهول را حل كند واين معادلات طول وعرض جغرافيايي, ارتفاع وهمچنين زمان دقيق را بدست آورد ازمراحل چهارگانه فوق مراحل الف و د بيشتر به جنبه هاي نرم افزاري يك گيرنده برمي گردد. كاربردهای GPS چیست؟ بطوركلي ازمهمترين زمينه هاي كاربد GPS مي توان به مواردزير اشاه كرد.  الف – درزمينه هاي نظامي 1- كاربردهوايي : ازهدايت موشك ها تا تمام هواپيماهاي جنگنده و بمب افكن , هلي كوپتر .موشك كروز , چتر بازي و پروازهاي نظامي و .... 2- كاربرد هاي دريايي: زيردريايي , كشتي و تمام انواع قايق ها ودريانوردي نظامي . 3- كابردهاي زميني :  مكان توپخانه ها, ناوبري خودروها , هدايت پياده نظام , سيستم موشك زمين به زمين , شناخت نوع وجنس خاك . ب: كاربرد هاي نقشه برداري :  از GPS به طريق مختلف درنقشه برداري مي توان استفاده كرد .مهمترين كاربردهاي GPS درنقشه برداري عبارتنداز : 1) نقشه برداري هيدرو گرافيك . 2) نقشه برداري سينما تيكي خيلي دقيق برروي زمين . 3) فتو گرامتري بدون كنترل زميني 4) انبوه سازي شبكه ژئو دتيك 5) نقشه برداري كارامتري 6) فتو گرامتري بصورت REAL .TIME ج: كاربردهاي تجاري : 1)ناوبري هوايي : دردهه هشتاد , چهل سال پس از كنوانسيون شيكاگو كه منجر به تأسيس سازمان بين المللي هواپيماهاي كشوري ايكائو گرديد نگراني جامعه هواپيمايي ازمحدوديتهاي سيستم هاي ناوبري موجود به طور روزافزوني افزايش يافت .  پيش بيني هاي به عمل آمده نيز نشان دهنده رشدسريع مسافرت هاي هوايي تاسال 2001 خصوصاً درمناطقي مانند آسيا , اقيانوسه بودتعداد 18 ميليارد مسافر وبيش از 10000هواپيما ي درحال تردد درهرلحظه اين نگراني را تاييد مي نمود .لذا پيشنهاد شد كه ازتكنولوژي ماهواره براي مبادله صوتي وداده هاي موردنياز با خطوط ارتباطي مستقيم از هواپيمابه ماهواره وازآن طريق به كنترل ترافيك هوايي استفاده شود. دراين حالت محدوديت ديد مستقيم درسيستم هاي (17) VHF و كيفيت درسيستم هاي (18) HF وجودندارد بعلاوه دريك مجموعه واحد مي توان بصورت همزمان داده هاي ضروري هواپيما مانند مشخصات پرواز, ارتفاع , سرعت و جهت را نيز به كنترلر مراقب پرواز اطلاع داد واز اين  طريق خطاي انتقال صحيح اطلاعات ناشي از عوامل انساني دروقوع سوانح را به كلي ازبين برد. امروزه تئوري پرواز آزاد انقلابي درصنعت حمل ونقل هوايي بوجود آورده است درپرواز هاي آزاد با توجه به قابليت انعطاف سيستم هاي ناوبري ونظارت مي توان به جاي استفاده ازمسيرهاي ثابت هوايي آنها را بصورت كاملاً ديناميكي بهينه نمود اين ايده جالب بهره برداري بسيارموثر ازفضا را دارد .بنابراين امروزه شركت هاي بزرگ هواپيما سازي مشغول نصب سيستمهاي GPS برروي هواپيما ها مي باشند . 2- ناوبري دريايي : درناوبري دريايي براي تعيين مسير , نقاط مبداء ومقصد وغيره از GPS مي توان بهره گرفت . د: كاربردهاي همگاني : سيستم موقعيت ياب GPS  كاربرهاي همگاني نيز دارد كه ازمهمترين اين كاربردها مي توان به موارد زيراشاره كرد. 1- حركت درفضاي باز: حركت درمناطقي كه راههاي چندان مناسبي ندارد يا به كلي فاقد راه است .گيرنده GPS  بسيارارزشمند خواهدبود. 2- ماهيگيري 3- پروازبا گلايدر . 4- استفاده حرفه اي درعمليات زميني 5- اسكي , كوهنوردي 6- قايقراني 7- عمليات جستجو و نجات 8- حركت اتومبيل درجاده 9- مسابقات اتومبيل راني رالي البته كاربرهاي GPS روزبه روز بيشتروبيشتر مي شود ونيزنبايد اين نكته را ازنظر دورداشت كه اين سيستم با تمام مزاياي خودممكن است دچار اختلال گردد ويا گيرنده اي كه دردست شماست دچارخرابي گردد .پس بايدروشهاي موقعيت يابي كلاسيك را كه كار با قطب نما ونقشه است ازيادنبرد واول اين روش را يادگرفت وبعدبسراغ GPS رفت تا درمواقع نيازدچار وابستگي به سيستم موقعيت يابي جهاني نباشيم .  البته مطالب گفته شده دراين مقاله بطور كامل تمام جزئيات را موردبررسي قرار نداده .زيرا بسياري ازموارد مسائل فني ويا محرمانه سيستم مي باشد كه كمتر دردسترس افرادعادي مي باشد و نيز بررسي آن نياز به دانستن بساري ازروابط پيچيده فيزيك و.... دارد. GPSچگونه کار می کند؟       ماهواره های این سیستم، در مداراتی دقیق هر روز 2 بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند. از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد. حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز ، معین می کند . گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره برای محاسبه 2 بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی – ارتفاع-  نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت(قطب نما)، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطلاعات مفید دیگر، می نماید.  چه کسانی به GPS نیاز دارند ؟ بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های GPS بهره ببرید. امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود.                     هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد. برای مثال، می توان از GPS مسیر نزدیکترین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکان یابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند. از سیستم موقعیت یابی جهانی می توان در کارهایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، برف نوردی ، صحرانوردی ،  شکار،  کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، اتومبیلرانی ، کشتیرانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و  زمین لرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محل یابی باشد، بهره برد . از مهمترین قابلیتهای این دستگاه ثبت دقیق مسیر پیموده شده، نمایشگر ارتفاع، ثبت سرعت لحظه ای و سرعت متوسط، محاسبه مساحت، قطبنمای الکتریکی و ... می باشد. هر کس که بخواهد بداند کجاست و به کجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت. روش تعيين موقعيت توسط GPS اگرفاصله ما ازماهواره 1 درحدود 10 كيلومتر باشد بنابراين مكان ما درفضا برمحيط كرده به مركزيت ماهواره اوشعاع 10 كيلومتر منطبق مي باشد حال فرض مي كنيم فاصله ما ازماهواره 20 درحدود 11 كيلومتر باشد دراين حالت نيز مكان ما درفضا برروي محيط كره اي به مركز ماهواره 2 وشعاع 11 كيلومتر واقع  است فصل مشترك اين دوكره مي تواند يك دايره باشد كه مكان ما بطورقطع برروي محيط اين دايره قراردارد . حال اگر ماهواره سوم را نيز درنظربگيريم كه فاصله اش با ما 12 كيلومترباشد دراين صورت فصل مشترك كره مربوط به ماهواره 3 با فصل مشترك كره هاي ماهواره اي 1و2 حداكثر دونقطه مي باشد كه قطعاً يكي ازاين دو مبين مكان واقعي ما خواهد بود.اما بطورقطعي يكي از اين دو نقطه نامعقول مي باشد . بطورمثال داراي ارتفاع بيشتري از سطح زمين است . لذا كامپيوترهاي داخل گيرنده هايGPS با استفاده ازتكنيك هاي گوناگون قادر به تشخيص نقطه غلط مي باشند. ازنظر تئوري با استفاده از3 ماهواره مي توانيم مكان خودرا به دست آوريم ولي به دليل فني اگرچنانچه ماهواره چهارم را همانند ماهواره هاي 1و2 انتخاب كنيم بطورقطع فصل مشترك اين چهار كره يك نقطه خواهد بود واين نقطه مختصات مكاني مارا نشان مي دهد استفاده كنندگاني كه درارتفاعي مششخص قراردارند (مانندكشتي هايي كه درسطح دريا واقع باشند)به سهولت ميتوانند با استفاده ازدوماهواره مكان خودرا تعيين نمايند . دراين حالت كره زمين را مي توان جايگزين ماهواره سوم كردوازيك مرحله محاسبه مسافت صرفنظر نمود بدين ترتيب اين فرصت جهت انجام سايرمحاسبات قابل بهره برداري بوده وعملاً مكان يابي افزايش مي يابد . بطورخلاصه مي توان بيان كرد كه مبناي كار GPS استفاده ازماهواره به عنوان مرجعي جهت يافتن موقعيت درهرنقطه زمين مي باشد ساير مسايل اين سيستم صرفاً جزئيات تكنيكي هستند كه به سرعت و دقت وسهولت عمل موقعيت يابي كمك مي كند. روش محاسبه مسافت ازماهواره درسيستم موقعيت ياب جهاني GPS قدم اساسي دانستن ميزان مسافت ازماهواره است بنابراين استفاده ازتكنيك هاي پيشرفته به منظور محاسبه مسافت امري اجتناب ناپذير است ايده اصلي اين موضوع براساس همان معادله سرعت نوردرمدت زمان تاخيراستواراست سيستم GPS بدين صورت كارمي كند كه گيرنده كاربر مدت زماني را كه طول ميكشد تا امواج راديويي ازماهواره به اوبرسد را اندازه گيري مي كند. همانطوركه مي دانيد امواج راديويي با سرعت نورحركت مي كند وبدين ترتيب با حاصلضرب اندزه گيري شده درسرعت نور مسافت خود را تاماهواره بدست مي‌آورد و اين كارحداقل بايستي براي 3 ماهواره مشخص، صورت گيرد بنابراين بايد براي اندزه گيري زمان رسيدن به سيگنال ازساعتهاي خيلي كوتاه باشند زيرا امواج با داشتن سرعت نورخيلي سريع حركت مي كنند.  مثلاً اگرماهواره اي دقيقا دربالاي سرما باشد حدود 60 ميلي ثانيه طول مي كشد تا امواج راديويي آن به ما برسد دقت ساعت گيرنده هاي GPS حدود نانو ثانيه مي باشد. يك اختلاف زماني بين كپي كدGPS ايجاد شده دربرگيرنده بااصل كد رسيده ازماهواره وجود دارد كه با ضرب كردن آن درسرعت نور, شبه فاصله به دست مي آيد اين روش با هردو كد A/C,P امكان پذيرهستند . كدهاي توليدشده دربرگيرنده ازساعت خودگيرنده منتج مي شوند وكدهاي ارسالي ماهواره نيز توسط ماهواره ايجاد ميشود . خطاي زماني درهردوساعت گيرنده وماهواره باعث مي شود كه فاصله اندازه گيري شده با فاصله هندسي بين ماهواره و گيرنده فرق داشته باشد  اين ساعتها بسيار دقيق وگران قيمت مي‌باشند وماهواره ها جهت قابليت اطمينان بيشتر داراي 4 ساعت اتمي هستند ولي در گيرنده ها به دليل گران قيمت بودن اين ساعتها نمي توان ازآنها استفاده نمود لذا ازساعتهاي ارزانتري استفاده مي شود كه درعمل ايجاد اختلاف جزئي دراندازه گيري زمان مي نمايند .البته با استفاده از راه حلهايي تصحيح صورت مي گيرد: 2