معرفی سامانه های موقعیت یابی ماهواره ای GPS
سامانه تعیین موقعیت ماهواره ای GNSS، سامانه های ناوبری مبتنی بر فضا، ۲۴ ساعته و دارای قابلیت کارکرد در تمام شرایط آب و هوایی هستند که عموماً توسط کشورهای توسعه یافته سرمایه گذاری، طراحی، راه اندازی ومدیریت می شوند. نمونه موفق این نوع سامانه ها، سامانه GPS بود که از اواسط ۱۹۹۳ بطور کامل عملیاتی شد و بهبود قابل ملاحظه ای در ناوبری و تعیین موقعیت بوجود آورد. هرچند که در دهه ۱۹۸۰ نیز سامانه GPS قبل از تکامل آرایش فضایی خود در خیلی از کشورها برای مقاصد نقشه برداری کنترلی به میزان خوبی معرفی و بکار گرفته شد. برخلاف مقاصد اولیه نظامی طراحی و راه اندازی GPS، اولین استفاده غیر نظامی از این سامانه در زمینه نقشه برداری کنترلی و شبکه های ژئودزی اتفاق افتاد.
امروزه فناوری نقشه برداری با GNSS بطور کامل جایگزین فناوری هایی نظیر تعیین موقعیت ماهواره ای داپلر و حتی فاصله یاب های الکترونیکی با برد بلند در شبکه های ژئودزی کلاسیک درجه یک گردیده است. البته بکارگیری GNSS در سایر کاربردها مانند نقشه برداری کاداستر، توپوگرافی و مهندسی راه و ساختمان بیش از پیش متداول شده است. همچنین هزینه های مربوط به تولید و استفاده از GNSS نیز بطور قابل ملاحظه ای نسبت به قبل کاهش یافته است و این روند همچنان ادامه دارد تا جاییکه پیش بینی می شود تمامی مهندسی نقشه برداری از آن برای اجرای اهداف خود استفاده نمایند.
اما در ادامه توسط آکادمی سامانه اطلاعات مکانی با چند سامانه تعیین موقعیت ماهواره ای آشنا شوید
سامانه های تعیین موقعیت ماهواره ای بر پایه آن دسته از ماهواره هایی که در حال چرخش به دور زمین هستند و با کمک دریافت امواج ارسالی یا انعکاسی از آن ها در گیرنده ها، موقعیت نقاط تعیین می شوند، تعریف می شود. سابقه ایجاد این نوع سامانه ها به دهه ۱۹۷۰ میلادی بر می گردد.
سامانه فاصله یابی لیزری ماهواره ای SLR با مفهوم Satellite Laser Ranging
سامانه SLR بر پایه اندازه گیری زمان رفت و برگشت یک پالس لیزری ارسالی از ایستگاه زمینی به ماهواره کار می کند. اولین ماهواره حال بازتابنده های لیزری BEACON-B، در ۹ اکتبر ۱۹۶۴ به فضا پرتاب شد و در مداری با ارتفاع ۱۰۰۰ کیلومتری و زاویه میل ۸۰ درجه قرار گرفت. اولین اندازه گیری های موفقیت آمیز همراه با نتایج در حد چند متر دقت در سال ۱۹۶۵ بدست آمد.
سرعت پیشرفت در این سامانه در سالهای بعد به اندازه ای بود که دقت فاصله یابی از چند متر به چند سانتی متر رسید. دقت قابل اکتساب در این سامانه شدیداً وابسته به طول پالس و قدرت تفکیک پالسهای لیزری است. به عنوان مثال اندازه گیری زمان رفت و برگشت پالس با دقت ۱ نانو ثانیه منجر به اندازه گیری فاصله با دقت ۱۵ سانتی متر خواهد شد. همگام با افزایش دقت این سامانه، کاربردهای جدیدتر و وسیع تری نیز پیدا شده است. بویژه با دسترسی به دقتی در حدود سانتی متر و بهتر. این سامانه مشارکت قابل توجهی در مطالعات ژئودیتانیک و حرکات پوسته زمین، تجزیه و تحلیل و تعیین دقیق مدارات ماهواره ها، تعیین پارامترهای توجیه زمین و بهبود دستگاه ها مختصات دارد. به همین دلیل اندازه گیری های فاصله ای لیزری از اهمیت ویژه ای در ژئودزی ماهواره ای برخوردارند و به طور پیوسته در مسائل علوم زمین مورد استفاده قرار می گیرند.
همانطور که اشاره شد اساس اندازه گیری فاصله در سامانه SLR بر پایه اندازه گیری زمان رفت و برگشت پالس لیزری از ایستگاه زمینی تا ماهواره مجهز به بازتابنده های مخصوص است. در واقع همزمان با ارسال پالس های لیزری یک شمارشگر زمانی نیز در ایستگاه زمینی شروع به ثبت زمان می کند و پس از دریافت، تشخیص، تقویت و تجزیه و تحلیل پالس برگشتی برای توقف شمارشگر الکترونیکی استفاده می شود.
اما در این سامانه اجزا اصلی ایستگاه زمینی عبارتند از:
۱- واحد تولید و ارسال پالس های لیزری
۲- واحد تشخیص و تجزیه و تحلیل پالس ها
ج: واحد اندازه گیری زمان رفت و برگشت پالس ها
بعنوان یک قاعده عمومی، تمام تصحیحات فیزیکی و هندسی می بایست با یک درجه دقت بالاتر از قدرت تفکیک پالس ها محاسبه و اعمال شوند. این بدین معنی است که برای فاصله یابی لیزری با دقت ۱-۳ سانتی متر باید تصحیحات با دقت ۱-۳ میلیمتر در نظر گرفته شود.
در جدول زیر نسل و دقت های مختلف SLR ارائه شده است.
طول پالس و دقت فاصله یابی متناظر با آن | نسل SLR |
۱۰ تا ۴۰ نانو ثانیه معادل ۱ تا ۶ متر در فاصله | اول ۱۹۶۵ |
۲ تا ۵ نانو ثانیه معادل ۳۰ تا ۱۰۰ سانتی متر در فاصله | دوم ۱۹۷۰۱۹۷۵ |
۰٫۱ تا ۰٫۲ نانو ثانیه معادل ۱ تا ۳ سانتی متر در فاصله | سوم ۱۹۸۰ – ۱۹۹۰ |
۱۰ تا ۲۰ پیکو ثانیه معادل ۱ تا ۳ میلی متر در فاصله | چهارم ۱۹۹۵ |
فاصله یابی لیزری تنها با ماهواره هایی امکان پذیر است که مجهز به بازتابنده های خاصی به نام Retro-reflector باشند. این نوع بازتابنده ها نور لیزر دریافتی را دقیقاً در همان مسیری که آمده است بر می گرداند. ابعاد این نوع بازتابنده ها باید به اندازه ای بزرگ باشد تا پالس های لیزری بتوانند با انرژی کافی به سوی ایستگاه های زمینی منعکس شوند، برای همین منظور در بیشتر موارد چندین بازتابنده با قطر ۲ تا ۴ سانتی متر با هم ترکیب می شوند و در یک رشته منظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند. در ماهواره هایی که صرفاً به منظور فاصله یابی لیزری پرتاب شده اند، بازتابنده ها به صورت یکنواخت روی پوسته خارجی کروی شکل ماهواره توزیع شده اند.این مورد را می توان در ماهواره های LAGEOS-1 و LAGEOS-2، پرتاب شده بوسیله آژانس فضایی آمریکا NASA به ترتیب در تاریخ های ۴ می ۱۹۷۶ و ۲۲ اکتبر ۱۹۹۲، و ماهواره STARLETTE، پرتاب شده بوسیله آژانس فضایی فرانسه در تاریخ ۶ فوریه ۱۹۷۵ مشاهده نمود.
سامانه فاصله یابی لیزری با ماه LLR یا Lunar Laser Ranging
مبانی و اصول کار سامانه فاصله یابی لیزری با ماه کاملا مشابه با سامانه فاصله یابی لیزری ماهوازه ای است با این تفاوت که بازتابنده های لیزری به جای ماهواره های مصنوعی بر روی کره ماه قرار گرفته اند. البته بر خلاف ماهواره های مصنوعی SLR که تقریباً تمام سطح خارجی آنها پوشیده از بازتابنده های لیزری است، در سامانه LLR تنها در چند نقطه معین در سطح کره ماه بازتابنده های لیزری به توجیه نسبت به زمین کار گذاشته شده اند. سامانه LLR از جولای سال ۱۹۶۹ با استقرار اولین مجموعه بازتابنده های لیزری (مجموعه ۱۰۰ تایی) در سطح کره ماه توسط ماهواره APOLLO11 و اندازه گیری دقیق فاصله بین زمین و ماه به کمک فناوری لیزری شروع به کار نمود. پس از آن دو مجموعه ۱۰۰ و ۳۰۰ تایی از بازتابنده های لیزری توسط ماهواره های APOLLO14 و Apollo15 به ترتیب در فوریه و جولای ۱۹۷۱ در دو محل متفاوت در سطح کره ماه نصب شده و مورد بهره برداری قرار گرفتند. آرایش بازتابنده های لیزری مستقر در سطح کره ماه با دو بازتابنده دیگر از کشور فرانسه بنام l17 و l21 در نوامبر ۱۹۷۰ و ژانویه ۱۹۷۳ کاملتر شد. دقت ها و کاربردهای این سامانه نیز مشابه سامانه SLR می باشد با این برتری که امکان مطالعه حرکات ماه و برآورد برخی پارامترهای هندسی و فیزیکی آن را فراهم می سازد.
سامانه تداخل سنجی فاصله خیلی بلند VLBI
درباره آسام
آکادمی سامانه اطلاعات مکانی یک مرجع تخصصی و کاربردی برای آموزشهای GIS و RS است.
نوشته های بیشتر از آسام
دیدگاهتان را بنویسید