نقشه برداران دانشکده سازمان نقشه برداری کشور

 مقدمه :

ماهیت امواج GPS :

امواج ارسالی از فرستده هایGNSS  ها همگی امواجی الکترو مغناطیسی هستند با توجه به این که نور خود یک نوع

موج الکترو مغناطیس هست بنا براین این امواج خواصی مشابه امواج نوری دارند.

محل قرار گیری ماهواره های فرستنده :

ماهواره های GPS در ارتفاع 20800 کیلو متری از سطح زمین (یعنی خارج از جو) قرار دارند.

تعداد این ماهواره ها در حال حاضر 32 عدد است که در 6 مدار با زاویه میل 55 درجه نسبت به استوا در حال حرکت اند.

لایه های جوی :

لایه های جوی کره زمین را به چهار قسمت تقسیم می کنند .

1. تروپوسفر   2. استراتوسفر  3. مزوسفر    4. ترموسفر  و البته بیرونی ترین لایه 5. اگزوسفر با ارتفاع 800 KM

شکست نور و امواج الکترومغناطیسی :

میدانیم که هر موج الکترومغناطیسی با سرعتی ثابت در محیط منتشر می شود و اگر این موج وارد محیطی جدید با غلظتی

متفاوت گردد به دلیل تغیر ناگهانی سرعت مسیر آن نیز منحرف می شود.

امواج ارسالی از ماهواره های GPS نیز از این امر مستثنی نیستند و با عبور از لایه های جوی زمین دچار انحراف مسیر میگردند.

کدام لایه از لایه های جوی زمین بیشتر از همه بر روی امواج تاثیر گذارند :

بخشی از اتمسفر زمین، که توسط اشعه‌ های خورشیدی یونیزه شده را یونوسفر

می‌نامیم.   یونسفر دارای الکترون های آزاد است.

 یونوسفر به عنوان گستره‌ای از ترموسفر محسوب می‌شود  و نمی‌توان آن

را به عنوان جزء جدایی از لایه‌های اتمسفر زمین به حساب آورد.

این لایه به طور تقریبی در بازه 50 تا 1000 کیلومتری سطح زمین قرار دارد.

این لایه بدلیل خاصیت یونیزه بودن باعث شکست موج های الکترومغناطیسی

ارسال شده از ماهواره ها میگردد.

در ضمن لایه یونسفر به سه ناحیه کلی F . D . E تقسیم می‌شود .

شدت تاثیر لایه یونسفر بر امواج الکترومغناطیسی :

این لایه باعث انحراف امواج الکترومغناطیس میگردد و این خاصیتی متضرر کننده را برای ما متصور میشود در حالی که

اگر این خاصیت در لایه یونیسفر وجود نداشت انسان برای مخابره امواج الکترومغناطیس بر روی سطح زمین به فرستنده

 های تا هزار برابر قوی تر از فرستنده های کنونی نیاز داشت. در حق واقع خاصیت یونیزه بودن این لایه باعث میگردد

امواج رادیویی ارسال شده از دکل های زمینی که به سمت آسمان منتشر می شوند دوباره بازتاب کرده و به سطح زمین برگردند 

اهمیت انحراف امواج GPS ها در اندازه گیری فاصله :

سیستم های تعین موقعیت ماهواره ای بر اساس سرعت موج های ارسالی

و اندازه گیری اختلاف زمان ارسال و دریافت این امواج کار می کنند.

سرعت ثابت موج در یک ثانیه × (زمان ارسال از ماهواره - زمان دریافت توسط گیرنده) = فاصله ماهواره تا گیرنده

امواج الکترو مغناطیسی ارسال شده از ماهواره ها با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه منتشر می شوند.

هنگامی که به این عدد توجه کنید در می یابید که انحراف این امواج به چه میزان خطا را در اندازه گیری فاصله ایجاد می کنند.

بعنوان مثال اگر بدلیل قوسی شدن مسیر موج تا گیرنده

 0/001 ثانیه وقفه ایجاد گردد خطایی به اندازه 300 کیلو متر در

اندازه گیری فاصله ایجاد می شود که عددی غیر قابل قبول است.

خمیده شدن مسیر حرکت موج باعث طولانی تر شدن مسیر و در نتیجه

 اخلال در زمان پیمایش مسیر می گردد .

نتیجه گیری :

به دلیل خطای فاحشی که لایه یونسفر در اندازه گیری های این سیستم ایجاد می کند عملا کار آن را مختل نموده و

مشاهداتی سر تا سر اشتباه برای کاربر فراهم می نماید اما این پایان ماجرا نیست و می باید این اثر را در اندازه گیری ها

حذف نمود حذف این خطا ها کار چندان ساده ای نیست چرا که میزان انحرافات ایجاد شده هیچگاه یکسان نبوده و

نیستند پس نمی توان بصورت خطاهای سیستماتیک با آن ها بر خورد نمود بنا بر این می باید راه حلی دیگر اختیار کرد

در واقع راه حل به کار گرفته شده در اینجا همان ماهیت سیستماتیک بودن خطای یونسفر را در بر دارد با این تفاوت که

 تشخیص میزان آن با یک ترفند بسیار جالب و البته کاربردی است که نشات گرفته از خواص امواج الکترو مغناطیسی هست.

استفاده از دو موج با فرکانس های متفاوت بطورهمزمان :

دو موج  L1و L2 که اطلاعات ساعت ماهواره بر روی ان ها مدوله شده در یک زمان واحد ارسال می شوند هر دو موج با هم

وارد لایه یونسفر شده و منحرف می گردند اما انحراف آن ها به یک اندازه نیست سپس وارد تروپوسفر شده و نهایتا به آنتن

 گیرنده میرسند . گیرنده این دو موج را با اختلاف زمانی دریافت می کند و زمان ورود آن ها را ثبت کرده و با توجه به زمان

ارسال که توسط امواج مخابره گشته به محاسبه میزان وقفه ایجاد شده در یونسفر می پردازد و آن را از مشاهدات کسر می کند

 بدین ترتیب خطای یونسفر تصحیح می شود.

لطفا بر روی آیکن گوگل پلاس (g+1) کلیک نمایید و  ما را در گوگل محبوب کنید . 

:: برچسب‌ها: