تبیان، دستیار زندگی
همانطور که تا این جا بحث شده، قدیمی ها روش های بسیاری را برای یافتن جهات در شب، روز، بیابان، دریا و ... یافته بودند. اما این روزها کار بسیار آسان تر و دقیق تر از این شده است! امروزه با هزینه ای در حدود 100 هزار تومان می توانید صاحب دستگاهی کوچک و جیبی شوی
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

جهت یابی، جلسه چهارم

اهداف: ------------------

وسائل مورد نیاز: ----------------------

درس چهارم : GPS چیست؟

همانطور که تا این جا بحث شده، قدیمی ها روش های بسیاری را برای یافتن جهات در شب، روز، بیابان، دریا و ... یافته بودند. اما این روزها کار بسیار آسان تر و دقیق تر از این شده است! امروزه با هزینه ای در حدود 100 هزار تومان می توانید صاحب دستگاهی کوچک و جیبی شوید که با داشتن آن هرگز راه را گم نخواهید کرد! بله درست حدس زدید مادامیکه شما گیرنده GPS را در جیب خود دارید، در هر زمان و هر مکان می توانید موقعیت دقیق جغرافیایی خود را از جمله طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا را به عنوان ساده ترین نوع اطلاعات داشته باشید.

جهت یابی، جلسه چهارم

هنگامی که در روزمره صحبت از GPS می شود منظور اکثر افراد همان گیرنده GPS است. خود GPS مخفف سه واژه Global Positioning System به معنای سیستم مکان یابی جهانی است. این سیستم در واقع مجموعه ای از 27 عدد ماهواره مدار گرد است (24 عدد در حال کار و 3 عدد هم آماده باش در صورت بروز اشکال و خرابی). این مجموعه ابتدا برای اهداف نظامی راه اندازی و توسعه یافت، اما به تدریج فناوری آن در اختیار همگان قرار گرفت. هر یک از این ماهواره ها وزنی در حدود 1000 تا 2000 کیلوگرم وزن داشته و با استفاده از انرژی خورشید در ارتفاع حدود 19300 کیلومتری مدار زمین در گردش هستند. سرعت گردش این ماهواره ها طوری است که در هر روز دو دور کامل را طی می کنند و نقشه حرکتشان به گونه ای است که در هر لحظه حداقل تعداد چهار ماهواره قابل مشاهده در آسمان هر نقطه از زمین وجود داشته باشد!

اطلاعات بیشتر:

برای آشنایی بیشتر با این ماهواره ها در اینترنت به جستجو پرداخته و نام تعدادی از آن ها را پیدا کنید. مسلماً اگر این نام ها همراه با تعدادی عکس و اطلاعات جانبی باشند این جستجوی شما به یک تحقیق جذاب تبدیل می شود!

کار یک گیرنده GPS این است که این ماهواره ها را در آسمان شناسایی نموده و فاصله خود تا آن ها را تعیین کند و از این اطلاعات برای شناسایی موقعیت خود استفاده نماید. این فرآیند بر اساس یک اصل ساده ریاضی (Trilateration) صورت می گیرد که در زیر به زبان ساده برای شما شرح داده می شود.

جهت یابی، جلسه چهارم

فرض کنید شما در سفر هستید و هیچ تابلویی هم راهنمای شما نیست و به صورت خیلی غمناکی گم شده اید! ناگهان یک نفر بومی آن منطقه سر راه شما قرار میگیرد. شما بسیار خوشحال شده و به سوی او می دوید و از وی می پرسید : "این جا کجا است؟" . آن فرد به شما می گوید که شما به عنوان مثال تهران تا در حدود 500 کیلومتر فاصله دارید! این اطلاعات که بدست آورده اید برای شما در آن شرایط بسیار ارزشمند است اما همچنان برای شما کافی نیست! شهر تهران در کدام سوی شماست؟ در این حالت شما می توانید روی هر نقطه از محیط دایره ای به شعاع 500 کیلومتری از تهران قرار گرفته باشید!

جهت یابی، جلسه چهارم

همانطور که آنجا ایستاده اید یک نفر دیگر از آنجا عبور می کند. این بار او در پاسخ سوال شما می گوید : " شما در فاصله 600 کیلومتری از مشهد قرار دارید!". حالا کم کم شما به نتایجی می رسید! اگر این دو اطلاعات از دو شهر را با هم ترکیب نمایید شما دو دایره متقاطع دارید.

جهت یابی، جلسه چهارم

با دقت در شکل فوق می توان این نتیجه را استنباط کرد شما قطعا در یکی از دو نقطه تقاطع قرار دارید. اما کدام یک از این دو؟!

پاسخ این سوال پیش نفر سومی است که از آن جا عبور می کند! وی با گفتن این موضوع که فاصله شما تا سمنان 650 کیلومتر است، شما را به یک دایره دیگر به مرکز این شهر راهنمایی می کند!

جهت یابی، جلسه چهارم

پس حال دیگر تنها یک نقطه مشترک وجود دارد که همان جایی است که دقیقا شما ایستاده اید!

به این ترتیب شما با داشتن فاصله تان تا سه شهر و دانستن موقعیت دقیق جغرافیایی آن ها، محل دقیق خودتان را تعیین نمایید. اساس و منطق موقعیت یابی فضایی نیز به همین صورت است با این تفاوت که در فضا شما با کره (سه بعدی) سر و کار دارید بنابراین به جای سه نقطه به چهار نقطه معیار نیاز خواهید داشت.

اساساً تفاوت چندانی در استفاده از این روش در فضای سه بعدی نیست فقط تصور آن کمی دشوارتر بوده و همچنین اینکه حداقل چهار نقطه مرجع لازم می باشد. در گیرنده های GPS، کار دستگاه این است که ماهواره ها را شناسایی کرده و موقعیت و فاصله خود را نسبت به آن ها بسنجد و از این اطلاعات برای شناسایی مکان خود استفاده کند. البته توجه کنید که انجام کار با استفاده از سه ماهواره نیز میسر است چون خود سطح زمین نیز به عنوان یک مرجع می تواند باشد اما معمولاً گیرنده ها برای افزایش دقت و کاهش خطا، از تعداد بیشتری ماهواره کمک می گیرند!

بنابراین گیرنده می بایست مختصات نسبی خود را نسبت به ماهواره پیدا کند. این کار از طریق دریافت سیگنال های رادیویی با فرکانس بالا و توان پایین که از سوی ماهواره ها ارسال می شود، صورت می گیرد. امواج رادیویی در واقع نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که با سرعت نور (حدود 300 هزار کیلومتر بر ساعت) در فضا منتشر می شوند. گیرنده فاصله خود تا ماهواره را بر اساس مدت زمان سفر سیگنال محاسبه می کند.

در جلسه بعد با روش دقیق محاسبه فاصله توسط گیرنده آشنا خواهیم شد.

جستجو:

فرکانس امواج رادیویی در چه بازه ای است؟

تکلیف:

ابتدا جدول "فاصله شهرها" را از لینک مربوطه دانلود نمایید و با استفاده از آن به سوال زیر پاسخ دهید.

دانلود جدول فاصله شهرها

فرض کنید شما در شهری قرار دارید که فاصله شما در آن شهر تا سه شهر اهواز، اصفهان، همدان به صورت زیر است:

فاصله تا اهواز 659 کیلومتر

فاصله تا اصفهان 485 کیلومتر

فاصله تا همدان 949 کیلومتر

با کمک جدول و با استفاده از روش گفته شده در درس، مکان خود را تعیین کنید.

محل بازدید/ اردو/ خرید: ------------------

منابع مطالعه: ----------------

مطالب مرتبط:

جهت یابی، جلسه اول

جهت یابی، جلسه دوم

جهت یابی، جلسه سوم

جهت یابی، جلسه چهارم

جهت یابی، جلسه پنجم

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نسرین صادقی