سیستم Glonass یکی از سامانه های پیشرفته در عرصه موقعیت یابی است که توسط روس ها توسعه داده شده است. ردیابی موقعیت ماهواره ها، ناوها و … از منظر فاصله جغرافیایی و زمانی از جمله مهم ترین کاربردهایی است که موقعیت یاب روسی از عهده آن بر می آید.
با ما تا انتهای مقاله همراه شوید تا اطلاعات بیشتر و جذاب تری در رابطه با سیستم موقعیت یاب روس ها معروف به Glonass به دست آورید!
Glonass چیست؟
دانشمندان فعال در نیروی هوا-فضای روسیه، سامانه ناوبری ماهواره ای بر پایه موج های رادیویی طراحی کرده اند که به نام Glonass شناخته می شود. هدف از ساخت گلوناس ردیابی دقیق موقعیت جغرافیایی تجهیزات نظامی روس ها بود. اما رفته رفته این سیستم چنان پیشرفت کرد که امروزه می تواند با سامانه موقعیت یابی آمریکایی مشهور به gps رقابت تنگاتنگی داشته باشد. به طوری که بسیاری معتقدند Glonass تنها سیستم ناوبری است که از جهت سطح پوشش کره زمین و دقت در عملکرد می توان آن را همپای جی پی اس دانست. gnss نام اختصاری ایست که برای گلوناس در نظر گرفته شده است.
گلوناس چگونه کار می کند؟
Gnss بر مبنای امواج دریافتی از ماهواره ها فعالیت می کند. به این صورت که وضعیت ماهواره های نسبت به صور فلکی در نهایت دقت می سنجد و اقدام به جمع آوری اطلاعات از ماهواره های سراسر جهان می کند. در نهایت این اطلاعات را تحت پردازش های سنگین قرار می دهد تا آن ها را به داده های یکپارچه تبدیل کند. این داده ها، تمام اطلاعاتی است که برای یافتن موقعیت جغرافیایی و مختصات مورد استفاده قرار می گیرند.
تفاوت gps با gnss چیست؟
هر فناوری ای که طراحی و ساخته می شود، با دیگر مدل های مشابه خود در نحوه عملکرد و یا پاسخ دهی به نیاز کاربران تفاوت هایی دارد. سامانه های gnss و gps نیز از این قاعده مستثنی نیستند. این دو رقیب در حوزه های مختلفی نسبت به یک دیگر متفاوت عمل می کنند که مهم ترین آن ها تا به امروز تعداد ماهواره هایی است که هر یک از آن برای پشتیبانی موقعیت سنجی استفاده می کند. سیستم gps از 40 ماهواره برای این کار بهره می برد، در حالی که گلوناس از 30 ماهواره کمک می گیرد.
نکته جالب توجه این است که Glonass از برنامه نویسی بسیار قدرتمندی استفاده می کند که با وجود ماهواره های پشتیبان کمتر، امکان ارائه اطلاعات دقیق تری به کاربران دارد. حال تصور کنید در آینده نزدیک جی ان اس موفق شود ماهواره های خود را در جو کره زمین افزایش دهد، آن وقت رقیبی سرسخت و قدرتمند در انتظار gps آمریکایی خواهد بود.
یکی دیگر از تفاوت هایی که می توان میان این دو رقیب یافت، تفاوت در قیمت تجهیزات ساخته شده بر پایه هر یک است. در واقع دستگاه های مجهز به موقعیت یاب Glonass از قیمت بالاتری نسبت به سیستم های شنود gps برخوردارند.
گلوناس از چه سیستم هایی تشکیل شده است؟
تا اینجا دریافتیم گلوناس سامانه ای مبتنی بر امواج ماهواره ای است که می تواند نسبت به سنجش موقعیت و ردیابی اشیا اقدام کند. این ردیاب قدرتمند از سیستم های متعددی تشکیل شده است که برخی از مهم ترین های آن را در ادامه بررسی می کنیم.
سیستم مرجع GLONASS
یک سامانه ردیابی پیش از همه نیازمند سیستمی جهت سنجش مختصات ماهواره ها و … است. گلوناس از 90PZ به عنوان سیستم مختصات مرجع خود کمک می گیرد. مرکز 90PZ منطبق بر مرکز جرم زمین تعیین شده است. محور X آن بر محل برخورد نصف النهار مبدا و صفحه استوایی و محور Z هم به طرف قطب قراردادی در نظر گرفته می شود. سیستم مرجع Glonass برای تبدیل مختصات هر یک از سامانه ها به دیگر از تبدیل هفت پارامتری هلمرت بهره می برد.
سیستم زمانی GLONASS
سامانه موقعیت یابی روس ها برای تعیین زمان از سیستم زمانی به خصوصی استفاده می کنند که مبدا آن روز اول ژانویه در سال 1966 می باشد. این سیستم زمانی بر پایه زمان UTC در شهر مسکو طراحی شده است و اختلافی در حدود 3 ساعت با زمان UTC استاندارد دارد.
برای به دست آوردن زمان gnss از زمان اتمی حاصل از ساعت های اتمی هیدروژن-میزر استفاده می شود که در بخش زمینی سامانه قرار دارند. در گذشته یکسان سازی زمان اتمی با زمان UTC دارای اختلافی در حدود چند صد نانومتر بود اما با گذشت زمان و بهبود سیستم زمانی در گلوناس این اختلاف دقت به کمتر از چند ده نانومتر رسیده است.
مرکز کنترل GLONASS
یکی دیگر از بخش های اصلی سامانه گلوناس، سیستم کنترل آن است. قسمت کنترل موظف است تمام عملکردهای سامانه را با یک دیگر هماهنگ کند. این وظایف شامل هدایت ماهواره ها در زمان پرتاب، قرار گرفتن صحیح در مدار، از بین بردن آن ها پس از اتمام عملیات، نظارت بر وضعیت ایستگاه ها در زمین، تولید و ارسال اطلاعات مداری و ساعت برای ماهواره ها، کنترل عملیات موقعیت یابی، ایجاد ارتباط با موسسات عملی و … می باشد.
آشنایی با مکانیزم عملکرد گلوناس
موقعیت یاب روسی Glonass دارای سرویس های مختلفی است که از هر یک برای بهبود دقت خود در ردیابی و موقعیت یابی بهترین استفاده را می برد. این سامانه با تشخیص وضعیت ماهواره ها نسبت به صور فلکی اولین قدم خود را برای تعیین مکان جغرافیایی انجام می دهد. به این طریق می تواند اطلاعاتی دقیق در رابطه با مسیرهای روی زمین به دست آورد و نقشه ای یکپارچه و گسترده به کاربران ارائه کند. در این راه ایستگاه های زمینی هم تاثیر شگفت آوری در نتیجه نهایی به جای می گذارند. در حال حاضر گلوناس دارای پایگاه های متعددی در سطح زمین اعم از کشورهای روسیه، کوبا، برزیل، قطب جنوب و حتی چین است.
دقت ردیاب Glonass چقدر است؟
عوامل مختلفی در تعیین نتیجه نهایی موقعیت یابی توسط یک سامانه موثر هستند که بهبود هر یک از آن ها می تواند بهبود دقت در ردیابی را نیز موجب شود. سامانه موقعیت یابی گلوناس از دقتی در حدود 2.8 متر برخوردار است که در سال 2011 توسط سازمان فضایی روسیه مشهور به Rescosmos اعلام شد. این سازمان نتیجه کار gnss را قابل قبول خواند.
در حال حاضر دقت سیستم Glonass در نیم کره شمالی زمین اندکی بالاتر از نیم کره جنوبی است که علت آن تعداد بیشتر پایگاه های زمینی در بخش شمالی می باشد.
تاریخچه خلق گلوناس
سامانه Glonass که عبارت کامل نام آن Global Navigation Satellite System می باشد، همزمان با رقیب دیرینه خود gps در سال 1978 طراحی شد. اما عدم همه گیر شدن آن در طول این سال ها بر مبنای تصمیمات نیروی دفاعی روسیه است. زیرا استفاده از گلوناس تا سال 2007 تنها در انحصار ارتش این کشور بود.
تا به امروز گلوناس پر هزینه ترین برنامه سازمان فضایی روسیه بوده است که تا سال 2010 تنها خاک کشور روسیه را پشتیبانی می کرد. اما از سال 2011 موفق شد تمام سطح کره زمین را به نقشه خود بیفزاید.
کاربردهای Glonass در صنایع چیست؟
گلوناس در اوایل عمر خود تنها در اختیار ارتش روسیه بود و با هدف کنترل و هدایت ناوهای نظامی و کاهش ریسک در زمان پرتاب موشک ها طراحی گردید. اما در طول زمان ماهیت آن تغییرات اساسی به خود دید و امروزه برای استفاده روزانه عموم مردم به خصوص در روسیه به کار گرفته می شود. هدایت ناوها، وسایل نقلیه سنگین، به روزرسانی نقشه های جغرافیایی، تنظیم زمان، علوم ژئو فیزیک، عملیات نجات، موقعیت یابی عادی مردم و حتی در صنایعی مانند پتروشیمی و نفت به هدف نقطه گذاری از جمله کاربردهای gnss در عصر حاضر می باشد.
جنبه های موقعیت یاب گلوناس در زندگی روزانه
در سال های اخیر و با همه گیر شدن استفاده از gnss در سراسر جهان، این سامانه موقعیت یابی روسی به زندگی روزانه مردم عادی نیز قدم گذاشت. به طوری که امروزه اغلب سیستم های ردیاب خودرو و دیگر موقعیت یاب ها به طور همزمان از gps و gnss استفاده می کنند. این به کار بردن دوگانه رقیب های رهگیری سبب افزایش قدرت و دقت در سنجش مسیر و ردیابی شده است.
کاربرد ردیاب Glonass در صنعت تلفن همراه
صنعت گوشی های تلفن همراه نیز با تغییر ماهیت gnss و خروج آن از انحصار ارتش روسیه به سوی آن رجوع کردند. گوشی iPhone 11 اولین تلفن همراهی بود که از سامانه gnss استفاده کرد. پس از آن نیز iPhone X در این راه قدم گذاشت. با موفقیت اپل در استفاده از سامانه گلوناس دیگر کمپانی های سازنده تلفن همراه نیز gnss را در گوشی های موبایل خود به کار گرفتند.
بهبود داده های GNSS چگونه رخ می دهد؟
سامانه های موقعیت یابی در سال های اخیر پیشرفت های چشم گیری داشته اند. به طوری که دقت آن ها در یافتن فاصله مکانی و زمانی بسیار به واقعیت نزدیک است. اما هنوز تا بی نقص شدن این سیستم ها راه طولانی در پیش است.
برخی از محققان معتقدند با ترکیب سامانه های gps و gnss می توان دقت اندازه گیری و موقعیت یابی را تا حد کمی بهبود بخشید. از جمله دلایلی که تا کنون نتایج این ترکیب اطلاعات را محدود کرده است، خطای اطلاعات تولید شده در سامانه Glonass و تعداد کم ماهواره های آن معرفی شده است.
سامانه های همپوشانی ردیابی جهانی
موقعیت یابی یکی از امور پر اهمیت در دنیای امروز است که نیازمند دقت بالا و فناوری های پیشرفته می باشد. بزرگ شدن شهر و افزایش ساختمان های بسیار بلند در کنار نقاط کوهستانی دید مامواره ها را تا حدودی کاهش می دهد. این امر موجب افت دقت در سنجش موقعیت جغرافیایی نقاط مختلف جهان می گردد. از این رو سامانه هایی برای پشتیبانی از سیستم های ناوربری جهانی طراحی شده اند که با کمک ماهواره های مجزا، اطلاعات و داده های موقعیت یاب ها را بررسی و بهبود می بخشند. در ادامه برخی از معروف ترین سامانه های همپوشانی موقعیت سنجش ها را شرح می دهیم.
EGNOS
آژانس فضایی اروپا با همکاری یوروکنترل اقدام به راه اندازی سرویس همپوشانی ناوبری ماهواره ای اروپا ملقب یه EGNOS نموده است.
EGNOS در واقع نوعی سیستم تقویت ماهواره ای است که مبتنی بر gps عمل می کند. هدف از طراحی این سامانه گزارش گیری در رابطه با صحت داده های موقعیت سنجی gps و کشف و ارسال خطاهای آن می باشد. آژانس فضایی اروپا قصد دارد به زودی از سامانه تقویت ماهواره ای خود برای سرویس گالیله نیز بهره بگیرد.
سامانه EGNOS در حال حاضر دارای 3 ماهواره زمین ثابت و 40 ایستگاه زمینی است که داده های سیستم های ناوربری ماهواره ای را به طور دقیق پردازش کرده و به ماهواره های خود ارسال می کنند. دسترسی به این اطلاعات برای کاربران از طریق اینترنت و یا گیرنده فعال مجهز به EGNOS امکان پذیر می باشد. مهمترین کاربرد سامانه همپوشانی ناوربری اروپا در حوزه هوانوردی است.
WAAS
امروزه خلبانان از ابزارهای ناوبری متعددی برای موقعیت یابی استفاده می کنند که مهم ترین و ارزشمند ترین آن ها سیستم افزایش سطح وسیع مشهور به WAAS است. این سامانه از سال 2003 به طور کامل وارد مرحله عملیاتی شد. سیستم WAAS بیشترین دقت را برای ارائه مکان و موقعیت در آمریکای شمالی دارا است.
شبکه نظارتی WAAS بر ماهواره های gps متشکل از 38 ایستگاه مرجع Wide-Area زمینی در آمریکای شمالی و 3 ماهواره زمین ثابت می باشد. وظیفه پایگاه های زمینی جمع آوری داده های مرجع از ماهواره ها و ارسال آن برای یکی از سه پایگاه اصلی است. این داده ها در پایگاه های اصلی اصلاح شده و سپس برای ماهواره های زمین ثابت منتقل می شوند. در نهایت این اطلاعات اصلاح شده به گیرنده های gps که مجهز به فناوری WAAS هستند ارسال می گردد.
MSAS
وزارت زمین، زیر ساخت و حمل و نقل ژاپن با همکاری اداری هواپیمایی این کشور، سیستم افزایش ماهواره ای چند منظوره MSAS را در سال 2007 طراحی نموده اند. این سیستم که برخی آن را MTSAT نیز می نامند نوعی سامانه ناوبری ماهواره ای است که پشتیبان gps دیفرانسیل می باشد. در واقع MSAS در رابطه با اطلاعات موقعیتی به سامانه gps گزارش ارسال می کند. این گزارشات اغلب با داده های سیستم پردازش شده و بهبود می یابند. به این طریق جی پی اس م یتواند در رابطه با اطلاعات و سیگنال های خود اطمینان حاصل کند.
سوالات متداول💡