كيف يعمل نظام GPS

نظام التوقيع العالمي

نظام التوقيع العالمي ويرمز له بالرمز GPS وهو نظام ملاحة من خلال الأقمار الصناعية، وظيفته الأساسية هي توفير معلومات دقيقة عن الموقع الجغرافي لشخص معين، ومما لا شكَّ فيه أنّ النظام ساهم في تطوير مجالات عديدة مثل الرحلات البرية والملاحة البحرية والمهام العسكرية المختلفة، كما يلعب النظام دوراً مميزاً في مجالات المساحة، لهذا يُعتبر النظام من أكثر أدوات القياس المستخدمة من قِبَل مهندسي المساحة الجيوديسية نظراً لدقته وصحة بياناته.

كيف يعمل نظام GPS

فكرة نظام التوقيع العالمي

ترجع فكرة إطلاق الأقمار المرتبطة بنظام التوقيع العالمي إلى عام 1960م من قِبَل الولايات المتحدة الأمريكية، حيث كان البرنامج في بداية الأمر متعلقاً بالجيش الأمريكي فقط، ومع زيادة نسبة حوادث الطائرات في العالم، وتفاقم المشكلات والصعوبات المتعلقة بتحديد مواقع تحطيم الطائرات فكَّرت هيئة أمريكية في نظام متطور يحدد مواقع الطائرات بشرط أن يتم تعميم النظام على جميع الناس، وبحلول عام 1995م استطاعت الإدارة الأمريكية تجهيز عدد الأقمار اللازم لتغطية كامل سطح الأرض.

طريقة عمل نظام التوقيع العالمي

خصص لنظام التوقيع العالمي 24 قمراً صناعياً تعمل بشكلٍ مستمر لتغطية جميع المساحات في كوكب الأرض، وتمَّ إرفاق 4 أقمار على ارتفاع 20200 كيلومتر من سطح الكرة الأرضية كاحتياط في حالة تعطل أي من الأقمار الرئيسية، وفي وقتنا الحالي تتكفل الولايات المتحدة الأمريكية بموضوع صيانة الأقمار وتبدييلها في حالة تعرضها للخراب أو التلف أو غير ذلك.

تكمن آلية عمل النظام من خلال تشغيل جهاز استقبال خاص بالـ GPS ، حيث يستقطب الجهاز إشارات أربعة أقمار صناعية كحد أدنى، فيتمكن من حساب المسافة التي تفصل الجهاز عن الأقمار مما يؤدي إلى تحديد الموقع الجغرافي بالنسبة للأقمار، وبشكلٍ عام فإنّ نظام التوقيع العالمي العادي يحدد هذه العملية بدقة تتراوح بين 3 إلى 50 متراً، ويُمكن أن تحدد بعض الأنظمة العملية بدقة مليمتر، لكنّها لا تكون متاحة للاستخدامات العمومية العادية.

سبب استخدام أربعة أقمار صناعية

تخيل أنّ شخصاً معيناً فقد الاتجاهات كلياً في منطقة صحراوية، وعندما قابل أحد الأشخاص وسأله عن مكانه، فأجابه أنّه على بعد 500 كيلومتر من المدينة، فلا شكَّ أنّ هذه المعلومة لن تفيد الشخص كثيراً في تحديد موقعه بدقة لأنّه يستطيع رسم دائرة حول المدنية 1 نصف قطرها 500 كيلومتر في أي جزء من المنطقة الصحراوية، ولكن لو سأل شخص آخر وأجابه بأنّه على بعد 550 كيلومتراً من المدينة 2 ستصبح الأمور أكثر سهول، لأنّها ستكون في إحدى نقطتي التقاطع بين الدائرتين حول المدينة 1 والمدينة 2، وبالحصول إلى معلومتين إضافيتين من شخص ثالث ورابع سيُصبح الإنسان قادراً على تحديد مكان وجوده على الكرة الأرضية.

انطلاقاً من هذا المبدأ تعمل الأقمار الصناعية الأربعة بهدف تحديد الموقع على سطح الكرة الأرضية، حيث يصنع كل قمر سطح كروي ومن تقاطعات هذه الأسطح مع سطح الكرة الأرضية يتم تحديد الموقع الجغرافي بدقة عالية.