سیستم موقعیت یابی QZSS نوعی سیستم ماهواره ای محلی است که توسط کشور ژاپن طراحی شده است. این سیستم با هدف یافتن موقعیت دقیق اشیاء و افراد در سطح کشور فعالیت می‌کند. در ادامه این مقاله از رادار به بررسی سیستم تعیین موقعیت کواسی زنیث خواهیم پرداخت.
تعریف سیستم موقعیت یابی QZSS
امروزه سیستم های موقعیت یابی مختلفی در سطح جهان فعالیت می‌کنند. قطعا راه‌اندازی و نگهداری از این سیستم‌ها هزینه‌های زیادی برای دولت‌ها به همراه خواهد داشت. زیرا هر یک از آن‌ها، علاوه بر ایستگاه‌های مجهز زمینی، ماهواره های متعددی نیز در مدارهای زمین دارند که نگهداری از آن‌ها شامل هزینه‌های فراوانی می‌باشد. برخی از کشورها نظیر هند و ژاپن به جهت کاهش هزینه‌ها اقدام به راه‌اندازی سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای محلی (Regional Navigation Satellite Systems) نموده‌اند. این سیستم‌ها نسبت به مدل‌های جهانی تعداد ماهواره کمتری داشته و با صرف هزینه کمتر، امکان یافتن موقعیت را در سطح کشور مورد نظر فراهم می‌آورند.
سیستم موقعیت یابی QZSS یکی از سیستم‌های محلی ماهواره ای است که توسط ژاپن در سال 2002 طراحی و پیاده‌سازی شده است. کلمه QZSS از مخفف عبارت Quasi-Zenith Satellite System برگرفته شده است. جالب است بدانید هدف اولیه از راه‌اندازی سیستم ماهواره ای کواسی زنیث بهبود شرایط دریافت سیگنال‌های GPS و در پی آن دقت بالاتر در یافتن موقعیت در مناطق شهری و کوهستانی بود. در این روش از ماهواره های Geostationary با سرعت چرخش برابر با دوره چرخش زمین استفاده می‌شود. به این ترتیب به نظر می‌رسد که ماهواره در تمام مدت بالای یک منطقه خاص به صورت ثابت قرار گرفته دارد.
تاریخچه سیستم موقعیت یابی کواسی زنیث
دولت ژاپن در سال 2002 تصمیم به راه‌اندازی سیستم موقعیت یابی کواسی زنیث گرفت تا از این طریق سیگنال‌های دریافتی از GPS را تقویت نموده و دقت تعیین موقعیت را در مناطق شهری و کوهستانی بیشتر کند. در این راستا قرار دادی با نام Advanced Business Business Corporation (ABBC) میان دولت ژاپن و شرکت‌های میتسوبیشی الکتریک، هیتاچی و GNSS Technologies Inc شکل گرفت. اما این قرارداد تنها تا سال 2007 پابرجا بود. پس از آن مرکز تحقیقات و توسعه سیستم های موقعیت یابی ماهواره ای (SPAC) کار راه‌اندازی کواسی زنیث را برعهده گرفت. این مرکز از تجمیع چهار وزارت ژاپن، وزارت آموزش و فرهنگ، وزارت امور داخلی و ارتباطات، وزارت اقتصاد و صنعت و در نهایت وزارت زیرساخت و حمل و نقل تشکیل شده است.
اولین ماهواره QZSS در 11 سپتامبر 2010 به مدار پرتاب شد. سپس در سال 2013 ژاپن اعلام کرد که پیکربندی سیستم موقعیت یابی خود را تا 4 ماهواره توسعه خواهد داد. به همین منظور دو ماهواره دیگر در ماه‌های آگوست و اکتبر سال 2017 به مدار ارسال شد. در نهایت در 1 نوامبر 2018 سیستم پایه چهار ماهواره ای کواسی زنیث عملیاتی گردید.
پیکربندی فناوری QZSS چگونه است؟
پیکربندی فناوری QZSS شامل دو نوع ماهواره Geostationary و IGSO است. در این سیستم به طور کلی 4 ماهواره قرار دارد که یکی از آن‌ها از نوع Geo و سه ماهواره از نوع IGSO می باشند. ماهواره های Geostationary در زنیث ناحیه قرار گرفته و سه ماهواره IGSO به صورت مایل خواهند بود.
ژاپن در سال 2010 اولین ماهواره سیستم موقعیت یابی زنیث کواسی را با نام QZS1 (یا Michibiki) در مدار قرار داده است. این کشور در سال 2011 اعلام کرد که دومین ماهواره خود را نیز تا سال 2018 به مدار پرتاب خواهد کرد. ژاپن در تلاش است تا تعداد ماهواره های خود را تا سال 2023 به 7 عدد ارتقا دهد. هر یک از این ماهواره ها دارای عمری بیش از 10 سال بوده و قدرت و دقت بیشتری در تعیین موقعیت نسبت به ماهواره های سیستم جهانی دارند. زیرا ارتفاع آن ها در مدار بالاتر بوده و اشراف بیشتری بر سطح زمین دارند.
سرویس‌ها و سیگنال‌های سیستم موقعیت یابی QZSS
ماهواره های فعال در سیستم موقعیت یابی QZSS سیگنال‌های مختلفی برای ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کنند. این سیگنال‌ها مربوط به سرویس‌های مختلفی است که کواسی زنیث در اختیار کاربران قرار می‌دهد. در ادامه برخی از مهم‌ترین سرویس‌های QZSS را با هم مطالعه می‌کنیم:
1- سرویس مکمل GPS
این سرویس 4 سیگنال با نام‌های L1 C/A، L1C، L2C و L5 و با طول موجی کاملا برابر با سیگنال‌های ارسالی توسط ماهواره های GPS ایجاد می‌کند. به این ترتیب می‌توان سیگنال‌های دریافتی از GPS را تقویت نمود تا کاربران در مناطق شهری و کوهستانی دسترسی بهتری به خدمات تعیین موقعیت داشته باشند.
2- سرویس تقویت‌کننده GPS
سیستم موقعیت یابی QZSS دو سرویس برای تقویت GPS ارائه می‌دهد. به کمک این دو سرویس و ارسال تصحیحات برای کاربر، دقت تعیین موقعیت تا حد چشمگیری افزایش می‌یابد. این دو سرویس عبارتند از:
- سرویس SLAS که مرتبط با مشاهدات کد بوده و دقت GPS را در حد چند ده سانتیمتر بهبود می‌دهد.
- سرویس CLAS که مرتبط با مشاهده فاز بوده و موجب بهبود دقت GPS در حد چند سانتیمتر می‌شود.
3- سرویس مربوط به کاربران مجاز
سیستم موقعیت یابی QZSS سرویسی مخصوص کاربران مجاز در نظر گرفته تا در صورتی که سامانه GPS به دلیل خرابکاری‌هایی نظیر Jamming و Spoofing قابل اعتماد نیست، بتوان از طریق آن موقعیت را شناسایی نمود. لازم به ذکر است که کاربران مجاز به سرویس‌های بالا نیز دسترسی دارند.
4- سرویس هشدار
در سامانه کواسی زنیث سرویسی وجود دارد که هنگام احتمال وقوع خطرهای ملی نظیر زلزله، سونامی، تهدیدهای امنیتی و … برای کاربران پیغام هشدار ارسال می‌کند.
5- سرویس ارتباط متنی
یکی دیگر از سرویس‌های جالب توجه سیستم موقعیت یابی QZSS ، سرویس ارتباط متنی آن است. به کمک این سرویس پس از وقوع خطرهای مهم مانند زلزله‌های بزرگ، پیغام‌های مخصوصی توسط دستگاه گیرنده کاربران تولید شده و از طریق ماهواره ها برای اعضای خانواده فرد ارسال می‌شوند. در این پیام‌ها، اطلاعاتی در رابطه با موقعیت شخص درج شده است.
ایستگاه‌های زمینی در سیستم موقعیت یابی کواسی زنیث
سیستم موقعیت یابی کواسی زنیث همانند دیگر سامانه های تعیین موقعیت ماهواره ای دارای چند ایستگاه زمینی است تا از این طریق سیگنال‌های دریافتی از ماهواره ها مورد پردازش قرار گیرد. این ایستگاه‌ها عبارتند از:
- ایستگاه کنترل اصلی در نزدیکی توکیو
- شبکه ایستگاه‌های مانیتورینگ که متشکل از 9 ایستگاه در قسمت‌های مختلف ژاپن، استرالیا و دیگر کشورهای آسیایی است.
- شبکه TT&C در جزیره اوکیناوا
- ایستگاه مدیریت زمان جهت کنترل سیستم زمانی QZSS با سایر سیستم‌های زمانی
آشنایی با دیگر سیستم های موقعیت یابی
در این مقاله با سیستم موقعیت یابی QZSS که توسط ژاپن برای تعیین موقعیت های محلی راه‌اندازی شده، آشنا شدید. در ادامه توضیح مختصری در رابطه سیستم های موقعیت یابی جهانی ارائه می‌دهیم:
1- سامانه موقعیت یابی گلوناس
روسیه طراح و پشتیبان سامانه موقعیت یابی گلوناس است و آن را با نام GNSS معرفی می‌کند. این سامانه بر پایه موج های رادیویی طراحی شده و هدف از ساخت آن، ردیابی دقیق موقعیت جغرافیایی برای تجهیزات نظامی روسی بوده است. اما با گذشت زمان این سیستم توسعه یافته و امروزه به عنوان رقیبی قدر برای سامانه GPS آمریکایی شناخته می‌شود.
2- سامانه موقعیت یابی GPS
سامانه موقعیت یابی جهانی GPS توسط آمریکا طراحی شده است. این سامانه دارای 24 ماهواره است که به طور مداوم در اطراف زمین گردش می‌کنند. این سامانه به گیرنده‌های تلفن یا اینترنت هیچ‌گونه وابستگی نداشته و به طور مستقل عمل می‌کند. به این ترتیب در سراسر جهان می‌توان به کمک این سامانه، موقعیت دقیق اشیاء و افراد را شناسایی نمود.
3- سامانه موقعیت یابی بیدو
چین دیگر کشوری است که اقدام به راه‌اندازی سامانه موقعیت یابی با نام بیدو (BEIDOU) نموده است. این سامانه ناوبری شامل 35 ماهواره در مدار زمین است که هنوز به طور کامل پیاده‌سازی نشده است. این سیستم فعالیت خود را از سال 2000 برای کاربران چینی و کشورهای همسایه آغاز نموده است.
4- سامانه موقعیت یابی گالیلئو
سامانه موقعیت یابی گالیلئو (Galileo) توسط اتحادیه اروپا و با هدف عدم وابستگی به سامانه GPS و GNSS برای تعیین موقعیت راه‌اندازی شد. دلایل ساخت این سامانه عبارتند از: افزایش دقت در موقعیت یابی برای تمام مصرف‌کنندگان، ایجاد پوشش فراگیر ماهواره ای حتی در عرض های جغرافیایی بالاتر همچون کشورهای اسکاندیناوی و ایجاد یک سیستم موقعیت یابی قدرتمند که در مواقع جنگ نیز بتوان به آن اعتماد نمود.
5- سامانه موقعیت یابی IRNSS
دولت هند در سال 2006 اقدام به طراحی و پیاده‌سازی یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای با نام IRNSS کرد. سامانه موقعیت یاب IRNSS با هدف ایجاد یک سیستم ناوبری مستقل و بومی برای کاربردهای ملی طراحی شده است. نام دیگر این سامانه NavIC است که در زبان سانسکریت به معنای ناوبری می‌باشد.
سخن پایانی
تعیین موقعیت در دنیای امروز امری ضروری و غیرقابل انکار است. در حال حاضر سامانه های ناوبری ماهواره ای مختلفی در سطح جهان برای تعیین موقعیت طراحی شده است. سیستم موقعیت یابی QZSS یکی از این سامانه‌هاست که توسط کشور ژاپن پیاده‌سازی شده است. البته این سامانه تنها در سطح محلی عمل نموده و برای شناسایی موقعیت جهانی به کار برده نمی‌شود.
آیا تجربه استفاده از سامانه های موقعیت یابی را دارید؟ به نظر شما وجود این سامانه‌ها تا چه اندازه در زندگی امروزی بشر لازم است؟
سوالات متداول💡