1397/01/27

سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای چگونه کار می‌کنند؟+ فیلم

سامانه ناوبری ماهواره‌ای جهانی که به اختصار GNSS نامیده می‌شود، سامانه‌ایست که از تعدادی ماهواره کوچک برای تشخیص موقعیت دقیق جغرافیایی دریافت‌کننده‌ای استفاده می‌کند که توسط کاربر حمل می‌شود. این فناوری ابتدا توسط نیروی هوایی ارتش آمریکا با عنوان سامانه موقعیت‌یابی جهانی (GPS) توسعه یافت. GPS در آغاز...
سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای چگونه کار می‌کنند؟+ فیلم

آیا می‌دانید که نحوه عملکرد سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای جهانی چگونه است؟ چگونه دسته‌هایی کوچک از ماهواره‌ها می‌توانند موقعیت دقیق یک هدف را بر روی زمین مشخص کنند؟ در این مطلب توضیح مختصری در مورد این سامانه‌های مفید و ارزشمند ارائه شده است.

سامانه ناوبری ماهواره‌ای جهانی که به اختصار GNSS نامیده می‌شود، سامانه‌ایست که از تعدادی ماهواره کوچک برای تشخیص موقعیت دقیق جغرافیایی دریافت‌کننده‌ای استفاده می‌کند که توسط کاربر حمل می‌شود.

این فناوری ابتدا توسط نیروی هوایی ارتش آمریکا با عنوان سامانه موقعیت‌یابی جهانی (GPS) توسعه یافت. GPS در آغاز فعالیت خود فقط در دسترس نیروهای دفاعی آمریکا بود اما امروزه شهروندان عادی در سرتاسر جهان به آن دسترسی دارند. ظهور و پیشرفت گوشی‌های همراه هوشمند، دسترسی به این فناوری را افزایش داد و همه‌گیر شدن استفاده از ناوبری ماهواره‌ای باعث ظهور سامانه‌های ناوبری جدید شد. از این جمله می‌توان به سامانه گلوناس (GLONASS) متعلق به روسیه و سامانه گالیله متعلق به اتحادیه اروپا اشاره کرد. گالیله در سال 2020 به صورت کامل عملیاتی خواهد شد.

غیر از سامانه‌های ذکرشده، سامانه‌های ناوبری کشورهای دیگر نیز راه‌اندازی شده‌اند که البته پوشش جهانی ندارند و فقط محدوده‌ای خاص را پوشش می‌دهند. سامانه بایدو (BeiDou) متعلق به چین، IRNSS متعلق به هند و سامانه QZSS ژاپن در این دسته قرار می‌گیرند. البته شنیده‌ها حای از آن است که چین قصد دارد تا سال 2020 پوشش بایدو را جهانی کند.

اما نحوه کار سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای چگونه است؟

با وجود اینکه ماهواره‌های سامانه GNSS، از لحاظ طول عمر و طراحی متفاوت هستند، اساس کار همه آن‌ها یکسان است. این ماهواره‌ها دو موج حامل را با عنوان L1 و L2 در باند L مخابره می‌کنند. امواج حامل، امواجی الکترومغناطیسی هستند که اطلاعات را از ماهواره به زمین منتقل می‌کنند.

اکثر گیرنده‌های زمینی GNSS دارای دو بخش هستند؛ آنتن و واحد پردازش، آنتن سیگنال‌های ماهواره‌ای را دریافت کرده و واحد پردازش آن را ترجمه می‌کند. برای مشخص کردن موقعیت دریافت‌کننده، جمع‌آوری اطلاعات از حداقل سه ماهواره مورد نیاز است.

ماهواره‌های GNSS هر ۱۱  ساعت و ۵۸ دقیقه و ۲ ثانیه یک بار در مدار MEO به دور زمین گردش می‌کنند. هر ماهواره سیگنال‌های کدگذاری‌شده‌ای مخابره می‌کند که شامل اطلاعات دقیق مداری ماهواره و زمان دقیق مشاهده هدف مورد نظر می‌باشد که توسط ساعت اتمی و فوق دقیق ماهواره مشخص می‌شود.

اطلاعات زمانی منتشرشده توسط ماهواره به صورت کد به دریافت‌کننده فرستاده می‌شوند و سپس دریافت‌کننده زمان دقیقی را که سیگنال از ماهواره فرستاده شده تشخیص می‌دهد. این سیگنال شامل داده‌هاییست که دریافت‌کننده به کمک آنها موقعیت ماهواره‌ها را تشخیص می‌دهد. سپس با توجه به اختلاف زمانی بین ارسال و دریافت سیگنال، فاصله از ماهواره تا دریافت‌کننده محاسبه می‌گردد. وقتی که دریافت‌کننده فاصله دقیق خود را نسبت به هر ماهواره محاسبه کند، موقعیت خود را در یک سیستم مختصاتی زمین-پایه ترجمه کرده و ارتفاع، عرض و طول جغرافیایی خود را بدست می‎دهد.

برای فهم بیشتر نحوه کار ماهواره‌های ناوبری می‌توانید ویدیو زیر را مشاهده کنید.

 

منبع: geospatialworld

ناوبری فضایی | عکس و فیلم و اینفوگرافیک |

نظر شما
اخبار مرتبط

ناوبری فضاپایه چاره‌ای برای تصادف کشتی‌ها

1396/10/28
حادثه دریایی را یک درام غم‌انگیز که به آهستگی اتفاق می‌افتد، می‌دانند زیرا برای ناخدا از چند دقیقه قبل از وقوع حادثه مشخص می‌شود که برخورد با کشتی مقابل اجتناب‌ناپذیر است اما دیگر شرایط...

سامانه ناوبری زمین‌پایه بریتانیا زیر سایه گالیله

1396/12/20
به تازگی سندی با عنوان "تاثیرات قطع شدن سامانه‌های ناوبری فضاپایه بر اقتصاد بریتانیا" منتشر شده و منجر به واکنش مثبت و حمایت دولت بریتانیا شده است. سند مذکور به این نکته اشاره دارد که با...

پربازدیدکننده ترین خبر

سفر فضاپیمای BepiColumbo به سمت سیاره عطارد آغاز شد

اولین مأموریت آژانس فضایی اروپا (ESA) به سیاره عطارد بامداد روز ۲۸ مهر از پایگاه فضایی گویان فرانسه آغاز شد. فضاپیمای بپی‌کلمبو (BepiColumbo ) رأس ساعت ۵:۱۵بامداد سوار بر ماهواره‌بر آریان ۵ پرتاب شد و سفری هفت ساله را به سمت نزدیک‌ترین سیاره منظومه شمسی به خورشید آغاز کرد. فاصله زمین تا عطارد ۲۴۰میلیون کیلومتر است ولی کل سفر فضاپیمای مورد بحث به حدود 9 میلیارد کیلومتر خواهد رسید. با وجود هوای نیمه ابری، عملیات پرتاب با تلاش مشترک آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی ژاپن (JAXA) به شکل بی نقصی انجام شد. دو دقیقه پس از پرتاب، دو بوستر اولیه از آریان ۵ جدا شدند. طی ۹دقیقه وظیفه موتور اصلی هم به پایان رسید و BepiColumbo سوار بر ماژول انتقال و مرحله بالایی به مدار پایینی زمین رسیدند. نهایتاً در زمان ۲۷دقیقه پس از پرتاب، فضاپیما به طور کامل از سامانه پرتاب جدا شد و سفرش را آغاز کرد. سیگنال‌های اولیه نشان می‌دهند که ماهواره مورد بحث کاملاً سالم و عملیاتی است. به خاطر نیروی گرانش عظیم خورشید، انرژی مورد نیاز برای رسیدن به عطارد تقریباً معادل انرژی برای رسیدن به پلوتو است. آریان ۵ قدرت کافی برای طی این مسیر ندارد و پیشرانه‌های یونی روی فضاپیما هم از عهده این کار بر نمی‌آیند. به همین دلیل بپی‌کلمبو مجبور است مانورهای خاصی را برای دستیابی به سرعت مورد نیاز انجام دهد. یکی از این مانورها در سال ۲۰۲۰ دور زمین انجام می‌شود، دو مورد در سال های ۲۰۲۰ و ۲۰۲۱ دور سیاره ناهید، و شش مانور بین سال های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۵ دور عطارد تا نهایتاً فضاپیما در تاریخ پنجم دسامبر ۲۰۲۵ در مدار مورد نظر قرار گیرد. پس از قرار گرفتن در مدار، بپی‌کلمبو به دو مدارگرد تقسیم می‌شود: مدارگرد مرکوری (MPO) متعلق به آژانس فضایی اروپا و مدارگرد مگنتوسفری مرکوری (MMO) متعلق به ژاپن. برای اولین بار است که دو فضاپیما به شکل همزمان به سمت عطارد ارسال می‌شوند تا در مورد ساختار، میدان مغناطیسی و فقدان اتمسفر این سیاره تحقیق کنند.