الدرس الثالث والثلاثون: التقنيات الحديثة: نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

نظام تحديد المواقع العالمي هو نظام مترابط يساعد على تحديد إحداثيات أي مكان على سطح الأرض بدقة عالية وفق خطوط الطول وددوائر العرض. يتكون النظام من ثلاثة أقسام: قسم الأاقمار الصناعية، وقسم التحكم، وقسم المستخدم الذي يضم أجهزة الاستقبال في السيارات والطائرات والهواتف. ترسل الأاقمار إشارات تلتقطها محطات المتابعة الأرضية لتحديد موقع القمر ومقدار بعده، ثم تعيد المعلومات للقمر الصناعي الذي يبثها مرة أأخرى لاستقبالها عبر أجهزة الاستقبال. من فوائد النظام تحديد المواقع، وتحديد اتجاه القبلة، وإرشاد السفن والطائرات، وتوجيه فرق الطوارئ. كمثال، حين تريد الانتقال إلى موقع ما، تستخدم جهازا يحوي إحداثيات الموقع ليتصل بالأاقمار الصناعية ويظهر لك سهم الاتجاه والمسافة الفاصلة والارتفاع والسرعة.

الفكرة الأساسية

نظام تحديد المواقع العالمي هو نظام مترابط يساعد على تحديد إحداثيات أي مكان على سطح الأرض بدقة عالية وفق خطوط الطول وددوائر العرض.

الشرح

يتكون نظام تحديد المواقع العالمي من ثلاثة أقسام رئيسية تعمل معا بتناسق:

1. قسم الأاقمار الصناعية: يتألف من مجموعة من الأاقمار الصناعية التي تدور حول الأرض.
2. قسم التحكم: مهمة هذا القسم متابعة عمل الأاقمار ومراقبتها مراقبة مستمرة من أجل أن يكون حساب الإحداثيات دقيقا.
3. قسم المستخدم: يشمل أجهزة استقبال موجودة في الطائرات، والسفن، وبعض السيارات، وأجهزة الاتصال، وقد تكون أجهزة فردية في متناول أي شخص وتتفاوت دقتها بين جهاز وآخر.

طريقة عمل النظام تبدأ بأن ترسل الأاقمار الصناعية إشارات تلتقطها محطات المتابعة الأرضية لتحديد موقع القمر ومقدار بعده عن المحطة، ثم تعيد هذه المعلومات للقمر الصناعي الذي يبثها مرة أأخرى. تستقبل هذه الإشارات أجهزة استقلال مخصصة ليظهر على شاشاتها الموقع والإحداثي والارتفاع عن سطح البحر وسرعة حركة المستخدم، بالإضافة إلى وجود سهم يشير إلى جهة المكان المراد الوصول إليه.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا أردنا الوصول إلى موقع ما، فنحن بحاجة إلى:

1. أولا: جهاز تحديد المواقع.
2. ثانيا: معرفة إحداثيات الموقع.
3. ثالثا: اتصال الجهاز بالأاقمار الصناعية.
4. رابعا: إدخال إحداثيات الموقع وإعطاء الجهاز أأمر بالتوجيه إلى ذلك الموقع. عند ذلك ستظهر على الشاشة معلومات أأهمها:

• سهم يشير إلى جهة الموقع.
• مقدار المسافة الفاصلة بين مكاننا والموقع.
• ارتفاع المكان الذي نسير فيه عن سطح البحر.
• سرعة المركبة.

أخطاء شائعة

• الاعتقاد بأن جهاز تحديد المواقع يحتاج إلى شبكة اتصال خلوية ليعمل بشكل كامل، بينما يعتمد أساسا على الاتصال المباشر بالأاقمار الصناعية عبر إحداثيات خطوط الطول وددوائر العرض.
• الخلط بين مكونات النظام والظن أأن محطات المتابعة الأرضية هي التي تحدد الموقع وحدها دون الاستعانة بالأاقمار الصناعية وقسم المستخدم.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما المقصود بنظام تحديد المواقع العالمي؟ الإجابة: نظام مترابط يساعد على تحديد إحداثيات أي مكان على سطح الأرض بدقة عالية وفق خطوط الطول وددوائر العرض.

السؤال الثاني: ما هي الأاقسام التي يتكون منها نظام تحديد المواقع العالمي؟ الإجابة: يتكون من قسم الأاقمار الصناعية، وقسم التحكم، وقسم المستخدم.