جی پی اس (GPS) چیست و چطور کار میکند؟

یکی از بهترین قابلیت‌های هر گوشی هوشمند، عملکرد آن به کمک جی پی اس (GPS) در تشخیص موقعیتی است که در آن قرار دارید. البته باید بگوییم چنین قابلیتی نقاط منفی نیز دارد؛ از جمله تبلیغات آزاردهنده مبتنی بر موقعیت یا ردیابی حرکات کاربر.

اما باید نباید از حق بگذاریم، توانایی دیدن محلی که در آن قرار دارید، موقعیتی که باید در آن باشید و بررسی دقیق نحوه رسیدن به آن جا شگفت‌انگیز است. گوشی‌های هوشمند با چنین قابلیتی حالا تبدیل به نقشه‌های جهانی شدند که در جیب خود داریم.

جنبه مثبت ماجرا این است که چنین جادویی روی هر گوشی بدون توجه به شرکت سازنده و سیستم عامل آن، به یک شکل رخ می‌دهد.

البته باید دقت کنید چندین قطعه باید در همکاری با یکدیگر برای تشخیص موقعیت شما (اغلب با دقت عالی) باشند و بخش نرم‌افزاری می‌تواند به هوشمندانه‌ترین شکل ممکن این کار را انجام دهد.

اگر برای کارهایی مانند مسیریابی به اطلاعات دقیق موقعیت نیاز دارید، جی پی اس معمولا این وظیفه را به دوش می‌کشد. در ادامه این مطلب به بیان ساده توضیح خواهیم داد نحوه عملکرد GPS روی گوشی‌های هوشمند امروزی چگونه است. پس تا انتها با ما باشید.

تاریخچه جی پی اس

تاریخچه GPS تا حدی مبتنی بر سیستم‌های مسیریابی رادیویی زمینی مشابه مانند LORAN و Decca Navigator است که در اوایل دهه 40 توسعه یافتند و در طول جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفتند.

در سال 1957 زمانی که شوروی اولین ماهواره اسپوتنیک خود را به فضا فرستاد، اوضاع کمی فرق کرد. تیمی از دانشمندان آمریکایی پیام‌های رادیویی اسپوتنیک را تحت نظر قرار دادند.

آن‌ها متوجه شدند به علت اثر دوپلر، فرکانس سیگنال فرستاده شده توسط این ماهواره به گونه ای است که هرچه ماهواره به آن‌ها نزدیک‌تر می‌شود، بالاتر و هر چه از آن‌ها دورتر می‌شود، کمتر است.

آن‌ها با بررسی به این موضوع پی بردند چون موقعیت دقیق جهان را می‌دانستند، می‌توانند موقعیت ماهواره را در امتداد مدار خود با اندازه‌گیری تحریف دوپلر اندازه بگیرند.

اولین سیستم مسیریابی ماهواره‌ای به اسم ترانزیت (Transit) توسط نیروی ارتش دریایی آمریکا استفاده شد و اولین تست موفق آن در سال 1960 بود.

سیستم جی پی اس با استفاده از 5 ماهواره می‌توانست تقریبا هر یک ساعت یک مرتبه مسیریابی کند. در سال 1967 نیروی دریایی آمریکا ماهواره Timation را طراحی کرد که توانایی قرار دادن ساعت‌های دقیق در فضا را ثابت کرد. فناوری که سیستم GPS تکیه به استفاده از آن دارد.

در دهه 70 میلادی، سیستم زمینی مسیریابی امگا با مقایسه فاز سیگنال، به اولین سیستم مسیریابی رادیویی در جهان تبدیل شد.

اولین ماهواره آزمایشی Black-I که مربوط به همین سیستم بود، در 1978 فوریه به فضا پرتاب شد. ماهواره‌های GPS ابتدا توسط شرکت Rockwell International ساخته شدند و حالا کار ساخت آن‌ها را شرکت Lockheed Martin به عهده دارد.

جی پی اس چیست؟

در پاسخ به سوال جی پی اس موبایل چیست، باید بگوییم GPS مخفف عبارت Global Positioning System به معنی سیستم موقعیت یابی جهانی است. نیروی دریایی آمریکا این فناوری را توسعه داده است- و مالک آن محسوب می‌شود.

با این حال استفاده از این سیستم برای همه رایگان است. همچنین باید اشاره کنیم GPS یک سیستم مسیریابی رادیویی است.

جی پی اس موبایل چگونه کار می کند؟

این سیستم از امواج رادیویی بین ماهواره‌ها و یک دریافت‌کننده داخل گوشی همراه شما استفاده می‌کند تا بتواند اطلاعات زمانی و موقعیت را در اختیار نرم‌افزاری قرار دهد که نیاز به استفاده از آن دارد.

برای عمل کردن GPS در واقع نیاز نیست شما نیز داده‌هایی را به سمت فضا بفرستید، تنها باید بتوانید داده‌ها را از 4 تا 28 ماهواره‌ای که برای تعیین موقعیت کاربر اختصاص داده شدند دریافت کنید.

هر ماهواره ساعت اتمی داخلی خود را دارد و یک سیگنال زمانی رمزنگاری شده را با یک فرکانس خاص ارسال می‌کند. چیپ دریافت‌کننده داخل گوشی شما تعیین می‌کند کدام ماهواره در دسترس و بدون مزاحمت است (چنین مواردی را در ادامه خواهیم گفت که چرا اهمیت دارند) و پس از آن شروع به جمع‌آوری داده‌های دریافتی از ماهواره‌هایی با قوی‌ترین سیگنال‌ها می‌کند.

باید اشاره کنیم زمان دریافت داده‌های جی پی اس آهسته است، چون ماهواره‌ها با باتری‌های قابل شارژ کار می‌کنند و فرستادن یک سیگنال سریع به صدها هزار کیلومتر دورتر نیاز به توان زیادی دارد. بنابراین ممکن است تا یک دقیقه طول بکشد تا موقعیت خود را بدانید.

دریافت‌کننده GPS گوشی شما از داده‌های به دست آمده از این سیگنال‌ها برای مثلت سازی موقعیتی که در آن قرار دارید به همراه زمان، استفاده می‌کند.

به کلمه مثلت سازی توجه کنید و همچنین در بالا نیز گفتیم برای عملکرد GPS به 4 ماهواره نیاز است. از سیگنال چهارم برای ارتفاع استفاده می‌شود تا بتوانید با تنها 3 سیگنال داده‌های موقعیت دقیق خود را روی یک نقشه دریافت کنید.

دریافت‌کننده‌های GPS از توان زیادی استفاده می‌کنند و برای این که کار کنند باید چند ماهواره دید بدون مزاحمتی داشته باشند.

مزاحمت می‌تواند بناهای ساختمانی مرتفع باشد و به این معنا بوده که اکثر جاهایی که ما زندگی می‌کنیم مشکل دریافت این داده‌ها را دارند. در چنین شرایطی AGPS به کمک خواهد آمد که در مطلب دیگری به آن خواهیم پرداخت.

انواع کاربرد جی پی اس

اجازه دهید به کاربردهای جی پی اس روی دستگاه‌های گوناگون اشاره کنیم.

موقعیت یابی

برخی کارفرمایان از گوشی‌هایی که روی آن‌ها GPS فعال می‌شود برای ردیابی موقعیت کارمندان خود استفاده می‌کنند و بعضی از کسب‌وکارها خدمات ردیابی موقعیت را برای گوشی‌های دارای GPS ارائه می‌دهند.

والدین می‌توانند از چنین خدماتی برای موقعیت‌یابی گوشی به‌صورت آنلاین استفاده کنند و اگر گوشی از «منطقه امن» خارج شوند، یک نوتیفیکیشن به آن‌ها فرستاده شود. این موضوع را در ادامه بیشتر توضیح می‌دهیم.

مسیریابی دقیق هنگام حرکت

گوشی‌های دارای GPS می‌توانند موقعیت را روی نمایشگر خود نشان دهند و همچنین از طریق بلندگوهای خود آن را اعلام کنند.

به‌طور کلی، شرکت‌هایی که این خدمات را ارائه می‌دهند به‌صورت ماهیانه هزینه‌هایی را دریافت می‌کنند و از یک دیتابیس از نقشه‌ها برای فراهم‌سازی جهت‌ها استفاده می‌کنند.

کیفیت این خدمات را دیتابیس آن‌ها تعیین می‌کند؛ چون نقشه‌های قدیمی می‌توانند جهت‌ها را اشتباه نشان دهند.

خدمات موقعیت‌یابی در فضای باز

شرکت‌هایی مانند Trimble Outdoors خدمات مبتنی بر موقعیت و نقشه‌هایی را برای دوچرخه‌سواری کوهستان، کوهنوری، geocaching (یک فعالیت تفریحی در فضای باز است که شرکت‌کنندگان در آن با استفاده از یک دستگاه جی ‌پی ‌اس یا دستگاه هوشمند یا سایر روش‌های مسیریابی، چیزهایی را پنهان می‌کنند و سایر شرکت‌کنندگان به دنبال یافتن آن در یک مختصات جغرافیایی مشخص می‌روند) و سایر فعالیت‌های مخصوص فضای باز را ارائه می‌دهند.

سایر خدمات مبتنی بر موقعیت

بعضی از شرکت‌ها امیدوار هستند براساس موقعیت کاربران، اخبار، کوپن‌های تخفیف، تبلیغات و سایر اطلاعات را به گوشی همراه کاربران بفرستند.

همچنین باید به اپلیکیشن‌های پولی مسیریابی GPS اشاره کنیم که می‌توانید روی گوشی همراه خود نصب کنید تا سطح امنیت و محافظت از گوشی خود را افزایش دهید.

این اپلیکیشن‌ها اغلب در مقایسه با اپلیکیشن‌های داخلی خود گوشی حساس‌تر هستند و می‌توانند موقعیت دقیق را در اختیارتان قرار دهند.

چنین اپلیکیشن‌هایی روی صفحه هوم گوشی دیده نمی‌شوند و به همین دلیل غیرفعال کردن آن سخت‌تر خواهد بود. سارق گوشی شما ممکن است از حضور این اپلیکیشن مطلع نشود و بنابراین دنبال غیرفعال کردن آن نیز نخواهد بود. به عبارت دیگر اگر گوشی شما گم یا دزدیده شد، به راحتی می‌توانید آن را با دقت بیشتری پیدا کنید.

چطور والدین از اپلیکیشن‌های ردیابی جی پی اس می‌توانند استفاده کنند؟

والدین با نصب یک اپلیکیشن مسیریابی روی گوشی کودکان یا نوجوانان خود به چند روش مفید می‌توانند از آن استفاده کنند.

یک اپلیکیشن مسیریاب به کمک جی پی اس به شما آرامش خیال خواهد داد. چون خواهید دانست نوجوان شما در جایی که باید باشد هست یا خیر؛ حتی اگر نتوانید با او صحبت کنید. به‌عنوان مثال، گرچه فرزند شما زمان حضور در کلاس درس قادر به پاسخ‌گویی نیست، اما می‌توانید با بررسی ردیاب GPS مطمئن شوید که در مدرسه حضور دارد.

یک عادت نوجوانان و کودکان گم کردن چیزهای مختلف است و گوشی‌های هوشمند امروزه قیمت بالایی دارند. بنابراین به کمک یک ردیاب GPS می‌توانید از گوشی که برای کودک خریدید، محافظت کنید.

توانایی ردیابی موقعیت دقیق گوشی زمانی که گم می‌شود به این معنا است که احتمال پیدا کردن آن بیشتر خواهد شد، به جای این که بی‌خیال آن شوید یا برای خرید مجدد هزینه اضافه کنید.

با آن که دوست نداریم به چنین رویدادهای ناخوشایندی اشاره کنیم، ولی بدون شک نصب یک اپلیکیشن ردیاب جی پی اس روی گوشی فرزندتان می‌تواند به شما کمک کند اگر فرار کرد، دزدیده شد یا در یک موقعیت اورژانسی دیگر قرار داشت، به او کمک کنید.

به‌عنوان مثال، تصویر کنید فرزند شما با ماشین بیرون رفته است و نگران رخ دادن تصادف هستید. با کمک چنین اپلیکیشن‌هایی می‌توانید موقعیت کودک خود را تشخیص دهید و اگر در ماشین گیر کرده و قادر به تماس برای کمک نیست، به نجات جان او بروید.

بدون شک GPS و کاربردهای آن تنها به موارد بالا محدود نمی‌شوند و در آینده ممکن است کاربردهای بالقوه دیگری برای آن پیدا شود.

در بخش بعد به چند سوال رایج کاربران در مورد این سیستم موقعیت‌یابی دقیق پاسخ می‌دهیم.

آیا جی پی اس تحت کنترل وزارت دفاع آمریکا قرار دارد؟

سیستم مسیریابی جهانی که در ابتدا Navstar GPS نام داشت، همان‌طور که اشاره کردیم تحت مالکیت دولت آمریکا قرار دارد. اما همه از آن به رایگان می‌توانند در سراسر جهان استفاده کنند.

آیا آمریکا می‌تواند جلوی جی پی اس را بگیرد؟

اگر بخواهیم ساده پاسخ دهیم، باید بگوییم بله. گرچه دولت این کشور قول داده است چنین کاری را انجام ندهد. جواب پیچیده این است که GPS در دو حالت طراحی شده است: یک حالت با دقت بالای ارتشی و دیگری حالت شهروندی با قابلیتی به اسم دسترسی گزینشی (selective availability).

دقت سیستم جی پی اس چقدر است؟

اگر در محیط بیرون هستید و می‌توانید آسمان را ببینید، دقت جی پی اس گوشی شما تقریبا 5 متر است. اما با اندازه‌گیری‌های GNSS خام در گوشی‌ها، این دقت را می‌توان بهبود بخشید و همچنین با تغییرات در ماهواره و سخت‌افزار دریافت‌کننده، این بهبودها قابل توجه خواهند بود.