جی پی اس (GPS) دقیقا چیست و در تلفن‌های هوشمند چطور کار می‌کند؟

امروزه تکنولوژی جی پی اس (GPS) در تمام تلفن‌های هوشمند وجود دارد که از آن برای موقعیت یابی استفاده می‌کنند. ولی آیا می‌دانید جی پی اس چطور کار می‌کند؟ بیایید مفهوم جی پی اس و نحوه کارکرد آن را دقیق بررسی کنیم.

جی پی اس چیست؟

جی پی اس (GPS) مخفف عبارت سیستم موقعیت یاب جهانی (Global Positioning System) است و شامل ۲۷ ماهواره می‌شود (۲۴ ماهواره فعال‌اند و ۳ ماهواره دیگر در صورت غیرفعال شدن آنها جایگزین می‌شوند) که در اطراف زمین در ارتفاع حدود ۱۲۰۰۰ مایلی قرار دارند. این ماهواره‌ها هر روز دو چرخش کامل به دور زمین انجام می‌دهند به طوری که حداقل ۴ و حداکثر ۱۲ ماهواره بر روی دستگاهی که جی پی اس فعال دارد قابل مشاهده است. خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام شبانه‌روز در دسترس است و استفاده از آن رایگان است.

ارتش ایالات متحده در ابتدا از سیستم جی پی اس برای اهداف نظامی استفاده می‌کرد که بعدها به اهداف غیرنظامی تغییر کرد و در دسترس تمام کشورها قرار گرفت. علاوه بر جی ‌پی ‌اس، 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 جی ‌پی‌ اس ساخته‌اند.

بد نیست اگر برخی مشخصه‌های جالب این سیستم را بدانید:

* اولین ماهواره جی پی اس (GPS) 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 می‌شود.

* 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.

جی پی اس (GPS) چطور کار می‌کند؟

دستگاه‌های هوشمند از طریق جی پی اس و طی فرآیندی به نام ” سه گوشه سازی” یا ” trilateration ” موقعیت افراد را ردیابی می‌کنند. ماهواره‌ها در مدار زمین دارای ساعت اتمی هستند و به طور مداوم سیگنال‌های رادیویی را با زمان به عنوان داده پخش می‌کنند. برنامه‌های جی پی اسی تلفن‌های هوشمند توانایی تجزیه و تحلیل امواجی با فرکانس بالا را دارند؛ سیگنال‌های رادیویی کم قدرت از سه یا تعداد بیشتری ماهواره ارسال می‌شوند و فاصله بین ماهواره‌ها و دستگاه شما را محاسبه می‌کنند. پس از اینکه موقعیت مکانی شما مشخص شد، برنامه‌های جی پی اس اطلاعاتی درباره موقعیت شما از جمله ارتفاع از سطح مبنا و سرعت حرکت می‌دهند. جی پی اس تلفن هوشمندتان با محاسبه فاصله شما از هر ماهواره موقعیت دقیق‌تان را تعیین می‌کند البته تا زمانی که از حداقل سه ماهواره بتوانند سیگنال دریافت کنند.

تصور کنید از هر کدام از سه ماهواره‌ای که موقعیت جغرافیایی شما را پوشش می‌دهند، یک مخروط به سمت شما کشیده شده باشد. انتهای این مخروط‌ها وقتی به زمین می‌رسند، دایره‌هایی به وجود می‌آورند. حالا سه دایره منقطع روی زمین تشکیل شده است.

سپس در تناسب سه گوشه سازی از مراکز این دایره‌ها برای تشخیص موقعیت جغرافیایی شما استفاده می‌شود. نقطه‌ای که هر سه دایره یکدیگر را قطع می‌کنند، همان موقعیت شماست.

آیا جی پی اس همیشه دقیق است؟

جی پی اس (GPS) دقتی به اندازه ± ۵۰۰ فوت دارد. جی پی اس ابزاری بسیار قدرتمند است ولی همیشه هم بی‌نقص عمل نمی‌کند. جی پی اس با محاسبه زمان از طریق سیگنال‌هایی که با سرعت ثابت به گوشی هوشمند شما می‌رسد، موقعیت مکانی‌تان را مشخص می‌کند. ولی گاهی سرعت این سیگنال ها هنگام عبور از تراکم‌های مختلف در اتمسفر کم می‌شود. موانع مختلفی مثل ساختمان‌های بلند و سطوح سنگی می‌تواند بر سر راه سیگنال‌های رادیویی قرار بگیرد و حتی امواج را بازتاب دهد. حتی اگر ساعت روی دستگاهی که جی پی اس آن فعال است با ساعت‌های اتمی ماهواره‌ها هماهنگ باشد، باز هم ممکن است شاهد یک تفاوت زمانی خیلی کم باشید. دقت جی پی اس نیز به گوشی هوشمند شما و تعداد ماهواره‌هایی که با آن ارتباط برقرار کرده‌اند، بستگی دارد؛ هر چقدر تعداد این ماهواره‌ها کمتر باشد، احتمال خطا در تعیین دقیق موقعیت بیشتر می‌شود. موقعیت ماهواره همچنین بر دقت سه گوشه سازی تاثیر می‌گذارد؛ هر زمان که ماهواره‌ها در یک خط و یا در یک گروه نزدیک به هم قرار بگیرند، عملکرد خوبی نخواهند داشت.

استفاده از برنامه‌های جی پی اس (GPS)

برنامه جی پی اسی که روی گوشی هوشمند شما نصب شده است قابلیت‌های یک دستگاه جی پی اس کامل را دارد و صفحه لمسی گوشی به شما در مسیریابی کمک می‌کند. این برنامه‌ها می‌توانند حتی از طریق بلندگو یا هندزفری مسیر را به شما نشان دهند. بعضی از آن ها نقشه را دانلود کرده و بر روی گوشی ذخیره می‌کنند تا در حالت آفلاین هم بتوانید از آنها استفاده کنید. با وجود محدودیت‌های هر چند جزئی که دارند،

اگر گوشی شما جی پی اس داشته باشد اما از ماهواره‌ها برای سه گوشه سازی استفاده نکند، بدین معنی است که این تلفن همراه از برج‌های مخابراتی شبکه‌های سلولی و یا حتی شبکه Wi-Fi برای تعیین موقعیت جغرافیایی شما استفاده می‌کند. همه این روش‌ها یک اصل مشترک دارند، اما فناوری‌های متفاوتی را به کار می‌گیرند.

برنامه‌های جی پی اس بسیار محبوب‌اند و به کاربران در مسیریابی بخصوص در مواقع اضطراری کمک می‌کنند. به لطف جی پی اس برنامه‌های مسیریابی جزو پرکاربردترین برنامه‌های تلفن‌های هوشمند هستند و پیدا کردن بهترین برنامه از میان آنها بسیار اهمیت پیدا کرده است.