GPS  يا (Golobal Positining System) يك سيستم ماهواره‌اي است كه توسط وزارت دفاع امريكا ساخته شده است


gps  اطلاعات دقيقي از محل، و زمان را در سراسر دنيا در اختيار كاربرها قرار مي‌دهد. سيستم GPS  سيگنال‌هايي را ارسال مي‌نمايد كه توسط گيرنده‌هاي GPS  دريافت مي‌شود و موقعيت مكاني،‌ سرعت و زمان را در هر جاي كره زمين در هر موقع از روز يا شب و در هر شرايط آب و هوايي محاسبه مي‌نمايد. سيستم مكان‌ياب جهاني يا GPS  يك منبع ملي و مورد استفاده بين‌المللي براي يافتن موقعيت محل،‌ مسيريابي و زمان سنجي مي‌باشد. و از سه قسمت تشكيل يافته است.

فضا، كاربر، كنترل( Space , User , Control  )

سيستم GPS  شامل  3  بخش،‌ فضا، كنترل و كاربري مي‌باشد. بخش فضايي شامل آرايش ماهواره‌ها در فضا با (Constellation) مي‌باشد. اولين سري اين ماهواره‌ها در سال  1978  در مدار قرار داده شد. و در سال  1986  توسعه و تكميل آرايش ماهواره‌اي سيستم GPS  به علت جلوگيري از خطرات ناشي از عدم مسيريابي انجام پذيرفت. در فوريه  1989  آرايش ماهواره‌اي سيستم GPS  با  24  يا تعداد بيشتري ماهواره در مدار كامل و فعال گرديد. سيستم كنترل توسط ارتش آمريكا انجام مي‌گيرد كه رديابي و نگهداري آنها را در مدار كنترل مي‌نمايد.

بخش كاربرها، شامل كاربرهاي نظامي و شخصي هر دو مي‌باشد. كاربرهاي نظامي از سيستم GPS  به عنوان، مسيريابي،‌ شناسايي، و سيستم هدايت موشكي استفاده مي‌نمايند و كاربرهاي شخصي هم مي‌توانند همانند نظامي‌ها و براساس نياز از اين سيستم استفاده كنند.

بخش فضايي( Space Segment  )

ماهواره‌هاي GPS  در حدود  900  kg  وزن و  5  متر با نيل‌هاي خورشيدي طول دارند. عمر مفيد اين ماهواره‌ها براي5/7  سال طراحي شده است اما اغلب مدت زمان بيشتري در مدار مورد استفاده قرار مي‌گيرند. پنل‌هاي خورشيدي نيروي اوليه را تهيه مي‌نمايند و نيروي (تغذيه) ثانويه توسط باطري‌هاي Nicod  تأمين مي‌شود. در هر ماهواره چهار ساعت (Clock) اتمي فوق‌العاده دقيق نصب گرديده است. در سپتامبر  2001  تعداد ماهواره‌هاي مورد استفاده در مدار  27  عدد بوده است.

مدارات ماهواره‌ها( Satellite orbits  )

شامل  6  مدار با فاصله  60  درجه و در هر مدار  4  ماهواره وجود دارد و اين امكان را فراهم مي‌سازد كه با وجود اشكال و خرابي  2  ماهواره در هر مدار سيستم كار نرمال خود را انجام دهد. هر سطح مداري شيبي برابر با  55  درجه با سطح مدار استوايي دارد. ارتفاع زياد مدار (km 20000) باعث ثابت ماندن ماهواره‌ها در مدارشان مي‌شود. همچنين ارتفاع زياد ماهواره باعث پوشش منطقه وسيعي در روي زمين مي‌شود.

ماهواره‌هاي GPS  هر نقطه در روي زمين را  2  بار در روز پوشش مي‌دهند (از هر نقطه در روي زمين دوبار در روز مي‌گذرند).

سيگنال‌هاي ماهواره( Satellite Signals  )

هر ماهواره يك سيگنال مسيريابي كه شامل عناصر مداري، وضعيت ساعت (Clock)‌‌، زمان سيستم و وضعيت پيام‌ها مي‌باشد را ارسال مي‌نمايد. به علاوه يك تقويم نجومي (almanac) تهيه مي‌شود كه اطلاعات (تقريبي) را براي هر ماهواره فعال ارسال نمايد. سيگنال‌هاي راديويي با سرعت نور منتشر مي‌شوند. سيصد هزار كيلومتر در ثانيه، مدت زمان  06/0  ثانيه طول مي‌كشد كه سيگنال ارسالي از ماهواره GPS  به زمين برسد. اين سيگنال‌ها با قدرت كم (حدود  300  تا  350  وات در طيف مايكروويو) ارسال مي‌گردند.

كد C/A (Coarse A qwsition Cood) براي استفاده كاربرهاي شخصي در دسترس مي‌باشد و به عنوان (SPS) (Standard Positining Service) مسيريابي استاندارد. PPS  يا Precise Positioning Service  سرويس مكان يابي دقيق كه منحصراً در دسترس كاربرهاي نظامي و كاربرهاي مجاز مي‌باشد. سيگنال‌هاي ماهواره به خط مستقيم جهت رسيدن و استفاده گيرنده‌هاي GPS  نيازدارند. درخت، ساختمان،‌ كوه و حتي دست و يا بدن مي‌تواند سيگنال‌هاي ماهواره‌ها را بلوكه نمايد.

تقويم نجومي يا Almanac  شامل اطلاعاتي راجع به مدارات  24  ماهواره مي‌باشد. يك گيرنده GPS  از تقويم نجومي كه در پيام‌هاي ديتاي ماهواره وجود دارد براي موقعيت هر ماهواره‌اي كه رديابي مي‌كند استفاده مي‌نمايد. نرم افزار mission planning  براي تهيه گراف و موقعيت ماهواره‌هاي قابل رؤيت و بهترين زمان بررسي در منطقه مخصوص،‌ از تقويم نجومي استفاده مي‌نمايد. تقويم نجومي براي مدت  30  روز معتبر مي‌باشد،‌ اما هر بار كه گيرنده GPS  روشن مي‌شود بطور اتوماتيك تقويم نجومي را دريافت مي‌كند (در مدت زمان  15  دقيقه). استفاده از تقويم نجومي به روز يا up-to-date  براي استفاده از ماهواره‌هايي كه در ديد گيرنده‌هاي GPS  قرار مي‌گيرند بسيار مهم مي‌باشد.
بخش كنترل Control Segment  

بخش كنترل شامل پنج ايستگاه مونيتور در اقصا نقاط جهان شامل هاوايي، كواجالين،‌ جزيره اسنشن، ديوگوگارسيا و كلورادو مي‌باشد. ايستگاه (MCS) يا مركز كنترل در كلورادو قرار دارد. ايستگاه‌هاي مونيتور، ماهوار‌هاي در معرض ديد را رديابي مي‌نمايد و اطلاعات فاصله را جمع‌آوري و اين اطلاعات را در ايستگاه MCS  تجزيه و تحليل و سپس مدارات ماهواره‌ها را مشخص مي‌نمايد و پيام‌هاي هر ماهواره مكان‌ياب را به روز مي‌نمايد. اطلاعات به روز شده از طريق آنتن‌هاي زميني به ماهواره‌ها ارسال مي‌گردد. ماهواره‌هاي GPS 1- پيام‌هاي اطلاعاتي ماهواره (موقعيت و زمان) 2- تقويم نجومي  3- اصلاح مداري را كه از ايستگاه MCS  دريافت مي‌نمايند، ارسال مي‌كنند و گيرنده‌هاي GPS  از تمامي اين اطلاعات جهت محاسبه موقعيت استفاده مي‌نماييد.