سامانه موقعیت‌یاب جهانی
سامانهٔ موقعیت‌یابی جهانی (به انگلیسی: Global Positioning System) با سرواژه جی‌پی‌اس (به اختصار: GPS) سامانه‌ای برای یافتن موقعیت جغرافیایی است. این سامانه از ۲۴ ماهواره است که زمین را دور می‌زنند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد. راکتهای کوچکی این ماهواره‌ها را در مسیر درست نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها نَو اِستار (NAVSTAR) گفته می‌شود. این ماهواره‌ها از محاسبات ریاضی ساده‌ای برای پخش اطلاعات استفاده می‌کنند که به عنوان طول و عرض و بلندی جغرافیایی گیرنده‌های روی زمین نشان داده می‌شوند.
سامانه جی‌پی‌اس بدون وابستگی به گیرنده‌های تلفن یا اینترنت عمل می‌کند. با این فناوری‌ها می‌توان اطلاعات دریافتی از این سامانه موقعیت‌یاب را بهتر و کاربردی‌تر کرد. سامانه جی‌پی‌اس می‌تواند توانایی حیاتی در زمینه موقعیت‌یابی برای کاربری نظامی یا همگانی در سراسر جهان فراهم کند.
پروژه جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۳ و توسط ایالات متحده آمریکا برای غلبه بر محدودیت‌های سامانه‌های موقعیت‌یابی پیشین، آغاز شد. وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا سامانه‌ای را توسعه داد که به شکل پیش‌فرض ۲۴ ماهواره را به کار می‌برد. طراحی و توسعه و پشتیبانی این سامانه بر عهده وزارت دفاع ایالات متحده است.
جی‌پی‌اس در هر زمان و در همه جهان قابل استفاده‌است و هیچ هزینه‌ای برای این خدمات گرفته نمی‌شود.
پیشینه
از آغاز دهه ۱۹۶۰ (میلادی)، نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا و نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا همواره در حال بررسی یا اقدام برای دستیابی به یک سامانه ناوبری ماهواره‌ای بودند. نیروی دریایی دو طرح عمده Transit و Timation را در دست داشت. Transit توسط آزمایشگاه‌های فیزیک کاربردی جان هاپکینز (APL) طراحی و در سال ۱۹۶۴ به حالت عملیاتی درآمد. این سامانه اکنون اطلاعات ناوبری سطح را به‌صورت ۲ بعدی (طول و عرض جغرافیایی) و بر مبنای اصول شیفت داپلر برای کاربران دریانوردی فراهم می‌آورد. سامانه Timation طرحی پژوهشی با فناوری پیشرفته از آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده (NRL) بود که یک سامانه ناوبری دوبعدی (طول و عرض جغرافیایی) را بر مبنای زمان‌سنجی دقیق ارائه می‌کرد. در همین دوره زمانی، نیروی هوایی نیز پژوهشی را برای ارائه یک سامانه ناوبری سه‌بعدی (طول و عرض جغرافیایی و بلندی) به نام 621B انجام می‌داد. این سامانه بر مبنای فاصله‌یابی ماهواره‌ای به کمک «دنباله‌های دیجیتال قابل تکرار» و «نویز شبه تصادفی» (PRN) پایه‌ریزی شده بود.[۲]
نخستین ماهواره جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضای بیرونی پرتاب شد. هدف اصلی و نخستین از طراحی جی‌پی‌اس، اهداف نظامی بود. اما از سال ۱۹۸۰ به بعد برای استفاده‌های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت. این سامانه در سال ۱۹۹۵ و با تکمیل شمار ماهواره‌ها به توان پیش‌بینی شده خود دست یافت. افتخار اختراع این سامانه به راجر ال ایستون، ایوان ای گتینگ و برادفورد پارکینسون از آزمایشگاه فیزیک پیشرفته ایالات متحده تعلق دارد.
در آغاز، نیروی هوایی آمریکا تلاش کرد دو سیگنال دقیق و واضح برای استفاده نظامی و یک سیگنال ضعیف شده و با کیفیت پایین‌تر برای کاربردهای همگانی بفرستد. اما شرکت‌ها راه‌های هوشمندانه‌ای برای دریافت سیگنال‌های باکیفیت، پیدا کنند؛ زیرا دستیابی به سیگنال‌های باکیفیت، به توسعه کار این شرکت‌ها کمک می‌کرد. در نهایت در سال ۲۰۰۰ (میلادی) ریاست‌جمهوری بیل کلینتون سیگنال با کیفیت بالا را در اختیار همگان قرار داد.
ساختار جی‌پی‌اس
جی‌پی‌اس امروزی از سه بخش اساسی بخش فضایی، بخش کنترل و بخش کاربر تشکیل شده‌است.
بخش‌های کنترل و فضایی توسط نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا پایه‌گذاری شده و توسعه یافته‌اند و اکنون نیز به کار خود ادامه می‌دهند. امواج منتشر شده از فضا توسط ماهواره‌های جی‌پی‌اس، توسط گیرنده‌های جی‌پی‌اس دریافت می‌شوند؛ این گیرنده‌ها در اختیار انواع کاربران قرار دارند و برای محاسبه موقعیت سه‌بعدی (طول و عرض جغرافیایی و بلندی) محل مورد نظر و زمان به کار می‌روند.
- بخش فضایی (Space Segment): از ۲۴ تا ۳۲ ماهواره تشکیل شده که در مدار میانی زمین (Medium Earth Orbit) قرار گرفته‌اند و همچنین شامل تأسیساتی هم می‌شود که برای آماده‌سازی و پرتاب آن‌ها به کار می‌روند.
- بخش کنترل (Control Segment): از یک ایستگاه اصلی کنترل زمینی MCU) Master Control Station)، یک ایستگاه اصلی کنترل زمینی دیگر به عنوان پشتیبان، یک میزبان آنتنهای اختصاصی و اشتراکی برای سامانه و ایستگاه‌های پایش تشکیل شده‌است.
- بخش کاربری (User Segment): از صدها هزار کاربر نظامی آمریکایی و متحدان آن که از جی‌پی‌اس کدگذاری شده برای تعیین موقعیت دقیق استفاده می‌کنند و صدها میلیون کاربر مدنی، عمومی یا علمی تشکیل شده‌است که از امکانات موقعیت‌یابی استاندارد استفاده می‌کنند.
جی پی اس – ردیاب – gps – ردیاب ماهواره ای