أساسيات وتاريخ تحديد المواقع العالمي
النظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) هو نظام ملاحة لاسلكي يعتمد على الأقمار الصناعية، يوفر تحديد المواقع الجغرافية والسرعة ومزامنة الوقت بدقة على مستوى العالم على مدار الساعة وفي جميع الأحوال الجوية.
انطلق المشروع في السبعينيات لأغراض دفاعية وملاحية عسكرية، لكن إتاحة الإشارات عالية الدقة للاستخدام المدني حوّلت GPS إلى العمود الفقري للوجستيات العالمية والملاحة البحرية وتلماتيات المركبات.
يشير مصطلح GPS تحديدًا إلى تشكيلة الأقمار الصناعية الأمريكية. أما GNSS (النظام العالمي لأنظمة الملاحة بالأقمار الصناعية) فيشمل GPS (الولايات المتحدة) وGLONASS (روسيا) وGalileo (أوروبا) وBeiDou (الصين). توفر الأجهزة متعددة GNSS أقصى تغطية وموثوقية.
المكونات الثلاثة الرئيسية لنظام GPS
يعتمد تشغيل نظام GPS على التنسيق السلس بين ثلاثة مكونات أساسية:
- القطاع الفضائي: من 24 إلى 31 قمرًا صناعيًا نشطًا يدور في 6 مدارات على ارتفاع حوالي 20,200 كم.
- قطاع التحكم: محطات المراقبة الأرضية حول العالم، ومراكز التحكم الرئيسية، والهوائيات التي تراقب سلامة الأقمار الصناعية ومعايرة الساعات.
- قطاع المستخدم: أجهزة الاستقبال المخصصة، ووحدات تلماتية المركبات، والهواتف الذكية التي تستقبل إشارات الأقمار الصناعية.
كيف يتم حساب الموقع: تثليث الأقمار الصناعية
يحسب جهاز تتبع GPS موقعه الدقيق من خلال قياس زمن وصول الإشارات اللاسلكية من 4 أقمار صناعية مختلفة على الأقل. ومع معرفة سرعة الضوء، يحسب جهاز الاستقبال المسافات ويحدد نقطة تقاطع حدود المسافات الكروية بدقة.