الجمعة، 19 فبراير 2016
الجمعة، 5 فبراير 2016
الأحد، 3 يناير 2016
مجموعة برامج مجانية
مناسبة حلول السنة الجديدة 2016اطلقت العديد من المواقع الكبرى عروض لتخفيضات وهدايا لزوارها ومتابعيها ومن بين هذه المواقع نجد watermark-software الذي أطلق عرضا محدودا لتحميل 7 برامج احترافية مفعلة لسنة كاملة مجانا.
الثلاثاء، 29 ديسمبر 2015
الأحد، 27 ديسمبر 2015
السبت، 19 ديسمبر 2015
السبت، 18 يوليو 2015
نظام تحديد الموقع العالمي GPS
نظام تحديد الموقع العالمي GPS
نظام تحديد الموقع العالمي (بالإنجليزية: Global Positioning System) أو جي
بي أس (بالإنجليزية: GPS). عادة ماتستعمل لفظة جي بي أس للإشارة إلى
النظام الموضوع من قبل الولايات المتحدة الأمريكية NAVSTAR-GPS.
NAVSTAR-GPS هي اختصار ل Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System
و هو نظام تحديد المواقع العالمي التابع لوزارة الدفاع الأمريكية و الذي
تقوم عليه معظم التطبيقات المدنية المعروفة. دخل نظام تحديد المواقع
العالمي الأمريكي نطاق الخدمة في 17.07.2007 إلا أنه ليس الوحيد من نوعه
عالمياً فهناك عدة أنظمة مماثلة مثل النظام الروسي غلوناس Glonass أو
النظمة قيد التطوير والبحث مثل غاليليو في أوروبا وبعض الأنظمة المشابهة في
الصين والهند واليابان.
التطبيقات
كانت التطبيقات الأولى لنظام تحديد المواقع عسكرية بحتة. حيث كان يستعمل في الأسلحة الموجهة أو ما يسمى بالأسلحة الذكية وفي الملاحة البحرية والجوية العسكرية. وقد استخدمه البنتاجون في تحريك القوات الأمريكية خلال الهجوم على العراق ولا تزال تستخدمة في العراق وأماكن أخرى . وسيتخدم اليوم النظام في تطبيقات مدنية أيضاً. في توجيه الطائرات المدنية والملاحة البحرية . و أصبحت في الأسواق أجهزة استقبال جي بي إس للاستخدام الشخصي ، ودخلت التقنية إلى بعض الهواتف المحمولة الحديثة ، ووجدت شعبية كبيرة في أنظمة ملاحة السيارات و إرشاد السائق إلى الهدف. كما أن للنظام تطبيقات في ميدان الجيولوجيا وقياسات التصدعات الأرضية و حركة القارات ، بالإضافة إلى إمكانية استعماله لتحديد سرعة العربات . ويمكن استعماله لتحديد مواقع اللآلات الفلاحية في الحقول الكبيرة. و توجد فوارق في دقة نظام تحديد المواقع العالمي حيث أن التطبيقات العسكرية أكثر دقة من الجي بي أس المدني الذي يمكن من الوصول إلى دقة بضعة أمتار (نحو 10 مترا). حيث أن الولايات المتحدة الأمريكية كانت تقوم عمدا بالتشويش على إشارات الجي بي أس لمنع استعماله مدنيا و الحد من جودتها في التطبيقات المدنية ، إلا أنها يبدو أنها توقفت عن ذلك منذ سنة 2000 موجهة التركيز على التشويش على رقع جغرافية محدودة. و تبث الأقمار الصناعية الأمريكية بتدفق قدره 50 بت في الثانية على موجتين:
الموجة للاستعمال المدني بذبذبة قدرها 1575,42 MHz
الموجة للاستعمال العسكري بذبذبة قدرها 1227,6 MHz
شرح مبسط لطريقة عمل الجي بي أس
يتكون نظام تحديد الموقع من 24 قمر صناعي تحوم حول الأرض على ارتفاع 19000 كيلومتر . يقوم قمر صناعي ببث إشارة تحمل موقعه أي موقع القمر الصناعي كما تحمل زمن أو لحظة بث الإشارة ، حيث يعين كل قمر صناعي منها زمنه بواسطة ساعة ذرية بالغة الدقة . يقوم جهاز الاستقبال باستقبال ثلاث إشارات قادمة من ثلاثة أو أكثر من تلك الأقمار الصناعية ، وعن طريق تسجيله لحظة الإستقبال و سرعة انتقال الموجة أو الإشارة فإنه يمكنه أن يحدد المسافة التي تفصله عن القمر الصناعي (ليس الموقع). والآن باستقبال ثلاث إشارات من ثلاث أقمار مختلفة فإن نقطة تقاطعهم تحدد موقع جهاز استقبال . لهذا السبب فإنه لتحديد موقع شيء ما فإن نظام جي بي أس يحتاج نظريا إلى 3 أقمار صناعية على الأقل.
هذا نظرياً. النقطة التي تجعل عمليا يجب دائما الإستعانة بقمر صناعي رابع هو أن طريقة تحديد لموقع هذه تحتاج إلى ساعة عالية الدقة (ساعة ذرية). عمليا لا يمكن و لا يحبذ من منطلق اقتصادي تزويد أنظمة إستقبال الجي بي أس بساعات ذرية. لذلك فإن مستقبلات الجي بي أس عمليا لا يمكنها تحديد لحظة الإستقبال بالهاردوير بل تستعين بإشارة رابعة من قمر صناعي رابع لحساب زمن الإستقبال. وفي ما يلي بعض المعادلات الرياضية التي توضح هذه العملية.
نموذج رياضي مبسط لنظام تحديد المواقع
إذا كان المستقبل موجود في الإحداثيات و بمعرفة أن سرعة إنتشار الإشارة ثابتة (سرعة الضوء) و أن الإشارة تنتشر خطيا على خط مستقيم بين القمر الصناعي والمستقبل .
و إذا سلمنا أن الاٌقمار الصناعية الأربعة الباثة موجودة في الإحداثيات وأنها تبث في اللحظة tn موقعها و لحظة البث. فإننا نتحصل على المعادلات الأربع التالية:
حيث c هي سرعة انتشار الإشارة (سرعة الضوء) وذلك لتحديد المجهولات الثلاث أي موقع المستقبل والمجهول الرابع t0 أي لحظة الإستقبال دون الحاجة لساعة ذرية.
الأن سنتحدث بالتفصيل عن GPS
ماهو ال GPS؟
هذه الأحرف الثلاثة GPS هي اختصار للكلمات : Global Positioning System والتي تعني : نظام تحديد المواقع العالمي .
وهو عبارة عن نظام ملاحي مكون من شبكة أقمار صناعية يصل عددها إلى 24 قمراً مثبتة في مدارات محددة من الفضاء الخارجي من قبل وزارة الدفاع الأمريكية . كان الهدف الأساسي من هذه الشبكة من الأقمار الصناعية هدفاً عسكرياً بحتاً ، ولكن في عام 1980م سمحت الحكومة الأمريكية بأن يكون هذا النظام متاحاً للاستخدامات المدنية . ونظام ال GPSيعمل تحت جميع أنواع الظروف الجوية ، وفي كل مكان في العالم ، وعلى مدار 24 ساعة في اليوم ، ولا يجب الاشتراك من أجل الحصول على هذه الخدمة كما أنها مجانية .
هذه الأقمار تدور في مدارات حول الأرض بسرعة تبلغ 7.000 ميل في الساعة ، وتعتمد على الطاقة الشمسية ، كما أنها مزودة ببطاريات قابلة للشحن من أجل ضمان استمرار عملها في حالة انعدام الطاقة الشمسية ، ويوجد على كل قمر صاروخ صغير من أجل أن يسيّر القمر في طريقة الصحيح
بعض الحقائق عن تلك الأقمار الصناعية :
1- أول قمر صناعي أطلق كان في عام 1978م .
2- تم الانتهاء من اطلاق جميع الأقمار وعددها 24 قمراً في عام 1994م .
3- العمر الافتراضي لكل قمر هو عشر سنوات . علماً بأن البدائل لهذه الأقمار أطلقت في مداراتها .
4- يزن القمر الصناعي ما يقارب الطن الواحد ، وقطره 6 أمتار تقريباً بما في ذلك شرائح الطاقة الشمسية الممتدة على جانبي القمر .
5- يستهلك القمر فقط 50 وات أو أقل من الطاقة في حالة الارسال .
6- هذه الأقمار الصناعية تبث نوعين من الإشارات المنخفضة : L1 و L2 . و L1 للاستخدامات المدنية بذبذبة مقدارها 1575.42 MH على UHF .
كيف تعمل ؟
أقمار ال GPS تدور حول الكرة الأرضية في مدارات محددة ودقيقة جداً مرتين في اليوم الواحد (24 ساعة) وخلال دورانها تبث إشارات تحمل معلومات عن الأرض . جهاز الاستقبال لديك يستقبل هذه المعلومات ويعمل بعض العمليات الحسابية ليحدد بالضبط موقع المستخدم . هناك أيضاً محطات أرضية تستقبل المعلومات من القمر الصناعي وعلى أساسها تقوم هذه المحطات بتزويد القمر بمعلومات مهمة من أجل أن يعمل على الوجه الأفضل مثل التوقيت والمدار والموقع .. الخ وهذا يعني أن الاتصال مزدوج بين هذه المحطات الأرضية والأقمار الصناعية . (انظر الصورة أدناه)
أما ما يخص جهاز الاستقبال (GPS) لديك فإنه يجب أن يعرف شيئين أساسيين ومهمين :
1- أين هذه الأقمار الصناعية ؟ (الموقع)
2- كم تبعد هذه الأقمار عن الجهاز ؟ (المسافة)
وللإجابة على السؤال الأول يقوم الجهاز بالتقاط معلومات من الأقمار الصناعية تتضمن مواقع تلك الأقمار التقريبية ، وهذه المعلومات ترسل باستمرار ويقوم الجهاز بتخزينها في ذاكرته من أجل معرفة مدار كل قمر ، وأين يجب أن يكون ، وهذا النوع من المعلومات يحدث باستمرار من قبل المحطات الأرضية التي تحدثنا عنها سابقاً ، فهي تزود القمر بموقعه الصحيح ومساره والقمر بدوره يرسل هذه المعلومات إلى جهاز الاستقبال لديك .
(إذن من خلال استلام المعلومات يحدد الجهاز مواقع الأقمار طوال الوقت)
أما إجابة السؤال الثاني والذي يختص بالمسافة فإن الجهاز بعد تحديد مواقع الأقمار في الفضاء بكل دقة – كما أسلفت أعلاه – لا يزال يحتاج أن يعرف كم تبعد عنه هذه الأقمار (المسافة) ويستطيع عمل ذلك عن طريق معرفة الوقت الذي استغرقته الإشارة للوصول ، وهذا يتم تحديده بمعرفة وقت انطلاق الإشارة من القمر ووقت استلامها وفارق الوقت بينهما هو الوقت الذي استغرقته الإشارة في الفضاء من أجل الوصول إلى الجهاز ، طبعاً القمر الصناعي مزود بتوقيت دقيق جداً ، وكذلك الجهاز لديك وإن كان أقل دقة .. ولتبسيط الأمر أقول : كأن القمر يقول للجهاز إن هذه الإشارة انطلقت في الساعة ... والجهاز ينظر إلى ساعته متى استلم هذه الإشارة الآن وقد حدد الزمن الذي أخذته الإشارة للوصول فإن القاعدة تقول : الزمن×السرعة = المسافة . تذكر عندما كنا صغاراً إذا أردنا أن نعرف هل السحاب بعيد أو قريب بأن نحسب الوقت بين مشاهدة البرق وسماع الرعد فإن كان الزمن بينهما كبير فإن السحاب بعيد ، وإن كان الفرق قليل فإن السحاب قريب ؟ هذه نفس الفكرة : الجهاز لديك يضرب الزمن في سرعة موجات الراديو البالغة 186.000 ميل في الثانية والنتيجة هي المسافة بين القمر الصناعي والجهاز .
الآن حددنا أهم شيئين في العملية وهما : موقع القمر والمسافة بننا وبينه ، وبذلك يستطيع الجهاز أن يحدد موقعه كما يلي :
لنفرض أننا على بعد 11.000 ميل من القمر الصناعي الأول بهذه الحالة سيكون موقعنا في أي نقطة من ملايين النقاط على محيط دائرة نصف قطرها 11.000 ميل يكون القمر الصناعي في وسطها ، ولذلك فإن قمراً واحداً لا يكفي لتحديد موقع الجهاز .. ولتقريب هذه الفكرة انظر إلى الصورة التالية :
ولنفرض أننا على بعد 12.000 ميل من قمر ثانٍ ، هذا القمر الثاني سيرسل إشارات تتقاطع مع إشارات القمر الأول مكونة دائرة ، والموقع سيكون على أي نقطة من محيط هذه الدائرة ، مرة أخرى يستحيل تحديد الموقع بقمرين فقط .. انظر الصورة
ولذلك نحن بحاجة إلى أن نضيف قمراً ثالثاً ولنفرض أنه على بعد 13.000 ميل سيصبح لدينا نقطتان : (أ) و (ب) جراء تقاطع الدوائر الثلاث للأقمار الصناعية الثلاثة ، لكن النقطتين بعيدتان عن بعضهما بعداً شاسعاً ، انظر الصورة :
ومع العلم إنه أصبح لدينا نقطتان فقط فإن تحديد أيهما موقع الجهاز يتطلب منك إدخال الارتفاع في موقعك من أجل ان يعرف الجهاز أي النقطتين هو فيها . وعلى كل لو قمنا بإضافة قمر رابع يستطيع الجهاز أن يحدد ثلاثة أبعاد (3D) وهي ( خط الطول + خط العرض + الارتفاع ) .
مصادر الخطأ في إشارة ال GPS :
أجهزة ال GPS في السنوات الأخيرة اصبحت دقيقة جداً بشكل فائق حتى أن معدل نسبة الخطأ انخفض إلى 15 متراً فقط !! ، وذلك بفضل تطور برامج وقطع الاستقبال داخل الجهاز ، على أن الأمر لا يخلو من بعض العوائق التي تؤثر على دقة أجهزة ال GPS ، ولعل أهم مصادر الخطأ في هذا المجال مايلي :
1- أخطاء ناتجة عن بطء الإشارة من القمر الصناعي ، وذلك لأن الإشارة تقل سرعتها عندما تجتاز الغلاف الجوي في طريقها إلى الجهاز ، وعادة تكون أجهزة الاستقبال مزودة بنظام يقوم بحساب معدل التأخير من أجل تصحيح هذا الخطأ .
2- أخطاء ناتجة عن انعكاس أو ارتداد الإشارة نتيجة اصطدامها بعوائق مثل البنايات الطويلة أو الصخور والجبال .. إلخ . وهذا من شأنه أن يزيد من سرعة انتقال الإشارة وبالتالي يسبب أخطاء .
3- أخطاء ناتجة بسبب الساعة الداخلية للجهاز ؛ لأن هذه الساعة ليست بالدقة التي عليها الساعة الذرية الموجودة في القمر الصناعي ، ومن أجل ذلك قد يكون هناك أخطاء بسبب التوقيت .
4- أخطاء تحدث بسبب عدم دقة المعلومات التي يرسلها القمر الصناعي عن موقعه في الفضاء .
5- عدد الأقمار الصناعية التي يستطيع الجهاز رؤيتها ؛ فكلما زاد عدد الأقمار زادت الدقة والعكس صحيح ؛ فالمباني والمجالات الكهربائية والمغناطيسية تسبب عدم رؤية الجهاز للأقمار وبالتالي تسبب قطع الإشارة وتسبب الأخطاء في التحديد أو حتى احتمال عدم قدرة الجهاز على تحديد الموقع نهائياً .
التطبيقات
كانت التطبيقات الأولى لنظام تحديد المواقع عسكرية بحتة. حيث كان يستعمل في الأسلحة الموجهة أو ما يسمى بالأسلحة الذكية وفي الملاحة البحرية والجوية العسكرية. وقد استخدمه البنتاجون في تحريك القوات الأمريكية خلال الهجوم على العراق ولا تزال تستخدمة في العراق وأماكن أخرى . وسيتخدم اليوم النظام في تطبيقات مدنية أيضاً. في توجيه الطائرات المدنية والملاحة البحرية . و أصبحت في الأسواق أجهزة استقبال جي بي إس للاستخدام الشخصي ، ودخلت التقنية إلى بعض الهواتف المحمولة الحديثة ، ووجدت شعبية كبيرة في أنظمة ملاحة السيارات و إرشاد السائق إلى الهدف. كما أن للنظام تطبيقات في ميدان الجيولوجيا وقياسات التصدعات الأرضية و حركة القارات ، بالإضافة إلى إمكانية استعماله لتحديد سرعة العربات . ويمكن استعماله لتحديد مواقع اللآلات الفلاحية في الحقول الكبيرة. و توجد فوارق في دقة نظام تحديد المواقع العالمي حيث أن التطبيقات العسكرية أكثر دقة من الجي بي أس المدني الذي يمكن من الوصول إلى دقة بضعة أمتار (نحو 10 مترا). حيث أن الولايات المتحدة الأمريكية كانت تقوم عمدا بالتشويش على إشارات الجي بي أس لمنع استعماله مدنيا و الحد من جودتها في التطبيقات المدنية ، إلا أنها يبدو أنها توقفت عن ذلك منذ سنة 2000 موجهة التركيز على التشويش على رقع جغرافية محدودة. و تبث الأقمار الصناعية الأمريكية بتدفق قدره 50 بت في الثانية على موجتين:
الموجة للاستعمال المدني بذبذبة قدرها 1575,42 MHz
الموجة للاستعمال العسكري بذبذبة قدرها 1227,6 MHz
شرح مبسط لطريقة عمل الجي بي أس
يتكون نظام تحديد الموقع من 24 قمر صناعي تحوم حول الأرض على ارتفاع 19000 كيلومتر . يقوم قمر صناعي ببث إشارة تحمل موقعه أي موقع القمر الصناعي كما تحمل زمن أو لحظة بث الإشارة ، حيث يعين كل قمر صناعي منها زمنه بواسطة ساعة ذرية بالغة الدقة . يقوم جهاز الاستقبال باستقبال ثلاث إشارات قادمة من ثلاثة أو أكثر من تلك الأقمار الصناعية ، وعن طريق تسجيله لحظة الإستقبال و سرعة انتقال الموجة أو الإشارة فإنه يمكنه أن يحدد المسافة التي تفصله عن القمر الصناعي (ليس الموقع). والآن باستقبال ثلاث إشارات من ثلاث أقمار مختلفة فإن نقطة تقاطعهم تحدد موقع جهاز استقبال . لهذا السبب فإنه لتحديد موقع شيء ما فإن نظام جي بي أس يحتاج نظريا إلى 3 أقمار صناعية على الأقل.
هذا نظرياً. النقطة التي تجعل عمليا يجب دائما الإستعانة بقمر صناعي رابع هو أن طريقة تحديد لموقع هذه تحتاج إلى ساعة عالية الدقة (ساعة ذرية). عمليا لا يمكن و لا يحبذ من منطلق اقتصادي تزويد أنظمة إستقبال الجي بي أس بساعات ذرية. لذلك فإن مستقبلات الجي بي أس عمليا لا يمكنها تحديد لحظة الإستقبال بالهاردوير بل تستعين بإشارة رابعة من قمر صناعي رابع لحساب زمن الإستقبال. وفي ما يلي بعض المعادلات الرياضية التي توضح هذه العملية.
نموذج رياضي مبسط لنظام تحديد المواقع
إذا كان المستقبل موجود في الإحداثيات و بمعرفة أن سرعة إنتشار الإشارة ثابتة (سرعة الضوء) و أن الإشارة تنتشر خطيا على خط مستقيم بين القمر الصناعي والمستقبل .
و إذا سلمنا أن الاٌقمار الصناعية الأربعة الباثة موجودة في الإحداثيات وأنها تبث في اللحظة tn موقعها و لحظة البث. فإننا نتحصل على المعادلات الأربع التالية:
حيث c هي سرعة انتشار الإشارة (سرعة الضوء) وذلك لتحديد المجهولات الثلاث أي موقع المستقبل والمجهول الرابع t0 أي لحظة الإستقبال دون الحاجة لساعة ذرية.
الأن سنتحدث بالتفصيل عن GPS
ماهو ال GPS؟
هذه الأحرف الثلاثة GPS هي اختصار للكلمات : Global Positioning System والتي تعني : نظام تحديد المواقع العالمي .
وهو عبارة عن نظام ملاحي مكون من شبكة أقمار صناعية يصل عددها إلى 24 قمراً مثبتة في مدارات محددة من الفضاء الخارجي من قبل وزارة الدفاع الأمريكية . كان الهدف الأساسي من هذه الشبكة من الأقمار الصناعية هدفاً عسكرياً بحتاً ، ولكن في عام 1980م سمحت الحكومة الأمريكية بأن يكون هذا النظام متاحاً للاستخدامات المدنية . ونظام ال GPSيعمل تحت جميع أنواع الظروف الجوية ، وفي كل مكان في العالم ، وعلى مدار 24 ساعة في اليوم ، ولا يجب الاشتراك من أجل الحصول على هذه الخدمة كما أنها مجانية .
هذه الأقمار تدور في مدارات حول الأرض بسرعة تبلغ 7.000 ميل في الساعة ، وتعتمد على الطاقة الشمسية ، كما أنها مزودة ببطاريات قابلة للشحن من أجل ضمان استمرار عملها في حالة انعدام الطاقة الشمسية ، ويوجد على كل قمر صاروخ صغير من أجل أن يسيّر القمر في طريقة الصحيح
بعض الحقائق عن تلك الأقمار الصناعية :
1- أول قمر صناعي أطلق كان في عام 1978م .
2- تم الانتهاء من اطلاق جميع الأقمار وعددها 24 قمراً في عام 1994م .
3- العمر الافتراضي لكل قمر هو عشر سنوات . علماً بأن البدائل لهذه الأقمار أطلقت في مداراتها .
4- يزن القمر الصناعي ما يقارب الطن الواحد ، وقطره 6 أمتار تقريباً بما في ذلك شرائح الطاقة الشمسية الممتدة على جانبي القمر .
5- يستهلك القمر فقط 50 وات أو أقل من الطاقة في حالة الارسال .
6- هذه الأقمار الصناعية تبث نوعين من الإشارات المنخفضة : L1 و L2 . و L1 للاستخدامات المدنية بذبذبة مقدارها 1575.42 MH على UHF .
كيف تعمل ؟
أقمار ال GPS تدور حول الكرة الأرضية في مدارات محددة ودقيقة جداً مرتين في اليوم الواحد (24 ساعة) وخلال دورانها تبث إشارات تحمل معلومات عن الأرض . جهاز الاستقبال لديك يستقبل هذه المعلومات ويعمل بعض العمليات الحسابية ليحدد بالضبط موقع المستخدم . هناك أيضاً محطات أرضية تستقبل المعلومات من القمر الصناعي وعلى أساسها تقوم هذه المحطات بتزويد القمر بمعلومات مهمة من أجل أن يعمل على الوجه الأفضل مثل التوقيت والمدار والموقع .. الخ وهذا يعني أن الاتصال مزدوج بين هذه المحطات الأرضية والأقمار الصناعية . (انظر الصورة أدناه)
أما ما يخص جهاز الاستقبال (GPS) لديك فإنه يجب أن يعرف شيئين أساسيين ومهمين :
1- أين هذه الأقمار الصناعية ؟ (الموقع)
2- كم تبعد هذه الأقمار عن الجهاز ؟ (المسافة)
وللإجابة على السؤال الأول يقوم الجهاز بالتقاط معلومات من الأقمار الصناعية تتضمن مواقع تلك الأقمار التقريبية ، وهذه المعلومات ترسل باستمرار ويقوم الجهاز بتخزينها في ذاكرته من أجل معرفة مدار كل قمر ، وأين يجب أن يكون ، وهذا النوع من المعلومات يحدث باستمرار من قبل المحطات الأرضية التي تحدثنا عنها سابقاً ، فهي تزود القمر بموقعه الصحيح ومساره والقمر بدوره يرسل هذه المعلومات إلى جهاز الاستقبال لديك .
(إذن من خلال استلام المعلومات يحدد الجهاز مواقع الأقمار طوال الوقت)
أما إجابة السؤال الثاني والذي يختص بالمسافة فإن الجهاز بعد تحديد مواقع الأقمار في الفضاء بكل دقة – كما أسلفت أعلاه – لا يزال يحتاج أن يعرف كم تبعد عنه هذه الأقمار (المسافة) ويستطيع عمل ذلك عن طريق معرفة الوقت الذي استغرقته الإشارة للوصول ، وهذا يتم تحديده بمعرفة وقت انطلاق الإشارة من القمر ووقت استلامها وفارق الوقت بينهما هو الوقت الذي استغرقته الإشارة في الفضاء من أجل الوصول إلى الجهاز ، طبعاً القمر الصناعي مزود بتوقيت دقيق جداً ، وكذلك الجهاز لديك وإن كان أقل دقة .. ولتبسيط الأمر أقول : كأن القمر يقول للجهاز إن هذه الإشارة انطلقت في الساعة ... والجهاز ينظر إلى ساعته متى استلم هذه الإشارة الآن وقد حدد الزمن الذي أخذته الإشارة للوصول فإن القاعدة تقول : الزمن×السرعة = المسافة . تذكر عندما كنا صغاراً إذا أردنا أن نعرف هل السحاب بعيد أو قريب بأن نحسب الوقت بين مشاهدة البرق وسماع الرعد فإن كان الزمن بينهما كبير فإن السحاب بعيد ، وإن كان الفرق قليل فإن السحاب قريب ؟ هذه نفس الفكرة : الجهاز لديك يضرب الزمن في سرعة موجات الراديو البالغة 186.000 ميل في الثانية والنتيجة هي المسافة بين القمر الصناعي والجهاز .
الآن حددنا أهم شيئين في العملية وهما : موقع القمر والمسافة بننا وبينه ، وبذلك يستطيع الجهاز أن يحدد موقعه كما يلي :
لنفرض أننا على بعد 11.000 ميل من القمر الصناعي الأول بهذه الحالة سيكون موقعنا في أي نقطة من ملايين النقاط على محيط دائرة نصف قطرها 11.000 ميل يكون القمر الصناعي في وسطها ، ولذلك فإن قمراً واحداً لا يكفي لتحديد موقع الجهاز .. ولتقريب هذه الفكرة انظر إلى الصورة التالية :
ولنفرض أننا على بعد 12.000 ميل من قمر ثانٍ ، هذا القمر الثاني سيرسل إشارات تتقاطع مع إشارات القمر الأول مكونة دائرة ، والموقع سيكون على أي نقطة من محيط هذه الدائرة ، مرة أخرى يستحيل تحديد الموقع بقمرين فقط .. انظر الصورة
ولذلك نحن بحاجة إلى أن نضيف قمراً ثالثاً ولنفرض أنه على بعد 13.000 ميل سيصبح لدينا نقطتان : (أ) و (ب) جراء تقاطع الدوائر الثلاث للأقمار الصناعية الثلاثة ، لكن النقطتين بعيدتان عن بعضهما بعداً شاسعاً ، انظر الصورة :
ومع العلم إنه أصبح لدينا نقطتان فقط فإن تحديد أيهما موقع الجهاز يتطلب منك إدخال الارتفاع في موقعك من أجل ان يعرف الجهاز أي النقطتين هو فيها . وعلى كل لو قمنا بإضافة قمر رابع يستطيع الجهاز أن يحدد ثلاثة أبعاد (3D) وهي ( خط الطول + خط العرض + الارتفاع ) .
مصادر الخطأ في إشارة ال GPS :
أجهزة ال GPS في السنوات الأخيرة اصبحت دقيقة جداً بشكل فائق حتى أن معدل نسبة الخطأ انخفض إلى 15 متراً فقط !! ، وذلك بفضل تطور برامج وقطع الاستقبال داخل الجهاز ، على أن الأمر لا يخلو من بعض العوائق التي تؤثر على دقة أجهزة ال GPS ، ولعل أهم مصادر الخطأ في هذا المجال مايلي :
1- أخطاء ناتجة عن بطء الإشارة من القمر الصناعي ، وذلك لأن الإشارة تقل سرعتها عندما تجتاز الغلاف الجوي في طريقها إلى الجهاز ، وعادة تكون أجهزة الاستقبال مزودة بنظام يقوم بحساب معدل التأخير من أجل تصحيح هذا الخطأ .
2- أخطاء ناتجة عن انعكاس أو ارتداد الإشارة نتيجة اصطدامها بعوائق مثل البنايات الطويلة أو الصخور والجبال .. إلخ . وهذا من شأنه أن يزيد من سرعة انتقال الإشارة وبالتالي يسبب أخطاء .
3- أخطاء ناتجة بسبب الساعة الداخلية للجهاز ؛ لأن هذه الساعة ليست بالدقة التي عليها الساعة الذرية الموجودة في القمر الصناعي ، ومن أجل ذلك قد يكون هناك أخطاء بسبب التوقيت .
4- أخطاء تحدث بسبب عدم دقة المعلومات التي يرسلها القمر الصناعي عن موقعه في الفضاء .
5- عدد الأقمار الصناعية التي يستطيع الجهاز رؤيتها ؛ فكلما زاد عدد الأقمار زادت الدقة والعكس صحيح ؛ فالمباني والمجالات الكهربائية والمغناطيسية تسبب عدم رؤية الجهاز للأقمار وبالتالي تسبب قطع الإشارة وتسبب الأخطاء في التحديد أو حتى احتمال عدم قدرة الجهاز على تحديد الموقع نهائياً .
منظومة "غلوناس"
(system Global Navigation Satellite – Glonass)، هي منظومة سوفيتية - روسية صممت بطلب من وزارة الدفاع السوفيتية آنذاك.
اطلق أول قمر للمنظومة في شهر اكتوبر/تشرين الأول عام 1982 واستمر اطلاق الأقمار الاصطناعية والأجهزة الفضائية حتى وصل عددها عام 1995 الى 24 قمرا اصطناعيا.
بعد ذلك ونظرا لتوقف تمويل المشروع بسبب الأوضاع الاقتصادية الصعبة التي مرت بها روسيا آنذاك، ولقصر مدة خدمة الأقمار الاصطناعية فقد انخفض عدد الأقمار العاملة عام 2001 الى 6 أقمار فقط . ولكن في شهر أغسطس/آب من السنة نفسها قررت الحكومة الروسية اعادة تمويل المشروع واطلاق العدد اللازم من الأقمار الاصطناعية لضمان عمل المنظومة ليغطي مساحة روسيا بكاملها بحلول عام 2008 ومناطق خارج روسيا عام 2010 . وفعلا بلغ عدد الأقمار الاصطناعية العاملة 24 قمرا في عام 2009 . وبلغ عددها 26 في سبتمبر/أيلول عام 2010 ، أي اصبحت المنظومة تغطي مجمل سطح الكرة الأرضية تقريبا.
الملاحة
ESA
تدور
أقمار منظومة "غلوناس" للملاحة حول الأرض خلال 11 ساعة و15 دقيقة ، وهذا
ملائم جدا لاستخدامها في خطوط العرض العليا (المناطق القطبية الشمالية
والجنوبية) حيث ان اشارات منظومة الملاحة الأمريكية "GPS" ضعيفة او لا
تستقبل هناك.تتكون منظومة "غلوناس" حاليا من 24 قمرا اصطناعيا تدور في ثلاثة مستويات مدارية، ارتفاعها 19400 كلم، وتميل 64.8 درجة، موزعة على المستويات بالتساوي (8 في كل مستوى)، لتغطية مجمل سطح الكرة الأرضية، في حين يكفي 18 قمرا لتغطية مجمل مساحة روسيا.
لتحديد احداثيات الجهاز المستقبل، يجب ان يلتقط على الأقل اشارات منبعثة من اربعة اقمار اصطناعية ليتمكن من احتساب المسافة بينه وبينها، بالدقة المطلوبة.
الاشارات المستخدمة في الملاحة
تستخدم اشارات "FDMA" التي تعمل بطريقة تقسيم الموجات، الى موجات مختلفة تتطابق مع تردد الموجات التي تستخدمها القنوات. جميع اقمار المنظومة تستخدم شيفرة عشوائية متسلسلة واحدة في ارسال الاشارات، ولكن كل قمر يرسلها بتردد يختلف عن الأقمار الأخرى.
ترسل الاشارات المكشوفة (العلنية) على مدى الوقت بسرعة تعادل 50 بيت\ثانية، فمثلا يستغرق استلام صورة تتكون من 7500 بيت 150 ثانية (2.5 دقيقة).
أما الاشارات المحمية (السرية) ذات الدقة العالية فترسل مع الاشارات المكشوفة، ولكن بشفرة محددة تخص مستقبِل معين، وسرعتها أعلى من الاشارات المكشوفة.
كما تستخدم في المنظومة حاليا اشارات نظام CDMA الأكثر تطورا، حيث ثلاثة منها مكشوفة واثنتين محمية. فمثلا الاشارة L3OC المكشوفة ترسل بتردد 1202.25 ميغا هرتز، في حين ترسل الاشارة المكشوفة L1OC والاشارة المحمية L1SC ترسل بتردد 1600.995ميغاهيرتز، وL2OC المكشوفة وL2SC المحمية بتردد 1248.06 ميغاهيرتز، مما يغطي نطاق نظام "FDMA".
الوسائل التقنية المستقبلة
RIA NOVOSTI
Grigory Sysoev
أول
جهاز يستقبل اشارات منظومتي الملاحة الروسية والأمريكية " Glonass و GPS"
كان 24 GG انتجته شركة Ashtech عام 1955. وأول جهاز ملاحة عبر الأقمار
الاصطناعية للمستهلكين يعمل بالمنظومتين الروسية والأمريكية عرض في الأسواق
في شهر ديسمبر/كانون الأول عام 2007 اطلق عليه اسم "Glospace".كما تنتج مؤسسة "بروغريس" الروسية العلمية الانتاجية اجهزة حديثة يمكن استخدامها في العديد من الآليات والمعدات العسكرية. وهناك اجهزة مختلفة عديدة تستخدم في مختلف وسائط النقل العامة والخاصة، وفي اجهزة الهواتف الذكية.
منظومة الملاحة الفضائية الأوروبية "Galileo"
إضافة الى ذلك لن تكون المنظومة الأوروبية خاضعة لوزارات الدفاع خلافا للمنظومتين الأمريكية والروسية. إلا أن الاتحاد الأوروبي لا يستبعد الاعتماد عليها عند القيام بعمليات عسكرية. عموما يمكن القول ان المنظومة الأوروبية لن تكون أفضل من المنظومتين الروسية والأمريكية من الناحية التقنية.
منظومة الملاحة الفضائية الصينية "بايدو"
كانت هذه المنظومة الى قبل عشرة أعوام تقريبا متأخرة عن منظومتي "جي بي إس" الأمريكية و"غلوناس" الروسية بجيل كامل، وكانت كلفتها أغلى بعشرات المرات، وتعمل ببطء، وأقل دقة، ولم تكن أقمار الجيل الأول من هذه المنظومة مزودة بساعات نووية عالية الدقة كما لدى منافستيها.
أما اليوم فتخطط الصين للدخول الى السوق العالمية بعد عدة سنوات، بمنظومة "بايدو-2" ومنافسة المنظومتين الأمريكية والروسية، وهذا ما أقلق المحللين الغربيين من الأهداف العسكرية لهذه المنظومة، خاصة وان الصين لن تبقى رهينة المنظومة الأمريكية.
من جانب آخر، تمت خلال اجتماع منتدى "تكنوبروم – 2014 " الذي انعقد يوم 6 يونيو/حزيران 2014 في سيبيريا، مناقشة مسألة التكامل بين منظومتي الملاحة الروسية "غلوناس" والصينية "بايدو"، وفي حالة الاتفاق بشأن هذه المسألة فسوف تظهر منظومة جديدة قوية منافسة للمنظومة الأمريكية، خاصة وان المنظومة الروسية موجهة نحو المناطق الشمالية والمنظومة الصينية نحو المناطق الجنوبية.
وكان مصدر روسي قد أعلن ان الصين وافقت على نشر انظمة السبر والتصحيح التفاضلي لمنظومة "غلوناس" على اراضيها، مما سيزيد من دقة الاشارات التي سيستلمها المستخدمون الى متر واحد.
وتجدر الاشارة الى أن لمنظومة غلوناس حاليا 19 محطة ارضية داخل روسيا وثلاث محطات في المنطقة القطبية الجنوبية ومحطة واحدة في البرازيل. ويخطط لإنشاء محطات ارضية أخرى في الصين وكازاخستان وبيلاروس قريبا.
مقارنة بسيطة بين ميزات منظومات الملاحة
Wikimedia Commons
هناك
حاليا ثلاث منظومات عالمية للملاحة هي " GPS" الأمريكية و" Glonass"
الروسية و"Galileo" الأوروبية، التي ستبدأ العمل في بداية عام 2015.Galileo GPS Glonass
عدد الأقمار الاصطناعية العاملة 24 وقد تزاد الى 27 24 حاليا يعمل فيها 30 27 + 3 احتياط
ارتفاع الأقمار. كلم 19400 20180 24000
درجة ميل المدارات. درجة 64.8 55 55
عدد المدارات وعدد الأقمار في كل منها 8\3 4\6 9\3
يفهم من المذكور أعلاه، ان استخدام وسائل الاتصال بالأقمار الاصطناعية لم يعد مقتصرا على الطائرات والسفن، بل امتد الى وسائط النقل البرية المختلفة العامة والخاصة. كما ان رواد الفضاء في المحطة الفضائية الدولية يستخدمون هذه الوسائل في الاتصال مع فرق البحث والانقاذ في حال هبوطهم في غير المكان المحدد.
كل منظومة من المنظومات الثلاث تتميز بخصوصية معينة. فمثلا المنظومة الأمريكية " GPS" التي تعتبر الأقدم بين منظومات الملاحة الفضائية، مبنية على ثلاثة مبادئ اساسية هي: اولا - الوقاية "Preservation" اي الحفاظ على جودة الخدمات التي تقدم للمستخدمين المدنيين خارج مسرح العمليات العسكرية. ثانيا – الحماية "Protection" للمعدات العسكرية الحديثة في اثناء العمليات العسكرية. ثالثا- "Prevention" أي منع العدو من استخدام تكنولوجيا " GPS"، من خلال تشويه اشارات الأقمار الاصطناعية في مناطق معينة.
أما منظومة غلوناس الروسية، فمن المحتمل ان تتفوق على المنظومة الأمريكية من ناحية الدقة في تحديد المواقع التي تصل الى متر واحد، في حين درجة الدقة للمنظومة الأمريكية 4 أمتار في حالة عمل 48 قمرا اصطناعيا مع بعض.
وتجدر الاشارة هنا الى ان 9 بالمائة من الأسلحة الأمريكية الدقيقة تستخدم نظام " GPS" وان 75 بالمائة من ضرباتها الموجه ضد يوغسلافيا و90 بالمائة من ضرباتها ضد العراق استخدم فيها هذا النظام. ومع ذلك لم يجد الخبراء تفسيرا مقنعا لعدم اصابة صواريخ "توما هوك" اهدافها بالدقة المطلوبة. ان تفسير هذا الفشل بسيط جدا، حيث توجد أجهزة تعطل اجهزة استقبال هذه الصواريخ مما يفقدها القدرة على اصابة اهدافها بدقة.
لقد تمكن خبراء روسيا من ابتكار مثل هذه الأجهزة، التي عند عرضها في معرض الطيران الدولي "ماكس – 97 " خلقت ضجة كبيرة بين المستخدمين العسكريين لمنظومة " GPS" والمنظومة الروسية كذلك. أي اصبح واضحا ان المنظومتين لن تعملان بالدقة المطلوبة على "اراضي" الغير.
الجمعة، 3 أبريل 2015
أفضل الأغذية لمحاربة السمنة والدهون
الكثير من الناس يعانى من السمنة وما يترتب عليها من الأمراض العديدة، لذلك يقدم لنا د. أحمد مختار أستاذ أمراض السمنة والنحافة، بعض الأطعمة التى تساهم بشكل كبير فى محاربة السمنة والدهون ولكن هذا لا يمنع من ممارسة الرياضة واتباع نظام غذائى سليم.
تعتبر القرفة من الأعشاب التى لها تأثير على مستويات السكر فى الدم وبالتالى إمكانية تقليل الشهية، ويمكن إضافة القليل منها إلى القهوة والشاى والزبادى أو مغلية باللبن الخالى من الدسم
أما الشاى الأخضر فيساعد على تحفيز حرق الدهون بالبطن، وذلك لاحتوائه على مواد تسمى الكتيكين، وهى مواد كيميائية نباتية تؤثر على عملية الأيض وهى مقدرة الجسم على استخدام وتحويل الطاقة وللاستفادة من هذا التأثير يجب شربه عدة مرات يوميا.
وفاكهة الجريب فروت تحتوى على الألياف الطبيعية التى تعطى الجسم الشعور بالشبع والامتلاء.
ومن الخضراوات التى تساهم فى تقليل الشهية الفلفل الأخضر الحار، حيث يحتوى على مادة تسمى الكابسيسين، وتقوم هذه المادة بالإحساس بالشبع، وتزيد من سرعة عملية الأيض ولكن لفترة قصيرة.
وتحتوى الكمثرى والتفاح على كميات كبيرة من الماء، ولكن يفضل تناولها بالقشرة الخارجية لاحتوائها على الألياف مما يشعر الشخص بالشبع لفترة طويلة، كما أن تناول الفواكه أفضل من شربها كعصير لأن مضغها يتطلب بعض الجهد مما يساعد على حرق قليل من السعرات.
وفاكهة البطيخ أيضا من الفواكه التى تعطى إحساسا بالشبع لاحتوائها على كميات كبيرة من السوائل كما أنها تحتوى على مضادات الأكسدة وفيتامين AوC.
وتعتبر الخضراوات النية خفيفة ومفيدة مثل الجزر والخس والخيار والجرجير، بالإضافة أنها تحتوى على سعرات حرارية قليلة، جدا وتحتوى على الماء والألياف التى تقلل الشعور بالجوع.
أما البيض المسلوق فهو من أكثر الأطعمة التى تساعد الجسم على حرق الدهون، حيث يحتوى على 75 سعرا حرارية فقط، وتحتوى البيضة الواحدة على 7 جرامات من البروتين عالى الجودة.
ويعتبر السمك من أفضل مصادر البروتين التى تحتوى على نسبة قليلة من الدهون أو الدهون المفيدة للجسم مثل أوميجا 3 التى لها خصائص تحمى من أمراض القلب.
وهناك أطعمة أخرى كثيرة تساعد فى حرق الدهون وتعطى الجسم الإحساس بالشبع مثل الزبادى منزوع الدسم ودقيق الشوفان وسلطة التبولة لاحتوائها علة البرغل الغنى بالألياف وخل التفاح والمكسرات.
منقول
الاشتراك في:
الرسائل (Atom)
تابعنا على الفيسبوك
المشاركات الشائعة
-
موسوعة شاملة MP3 لجميع إصدارات الدكتور أحمد الدعيج الدكتور أحمد الدعيج من المؤرخين المعروفين بأسلوبهم الجميل وطرحهم الرائع والممتع …...
-
هل تعرف ما هي اللغة الأكثر استخداماً في العالم؟ وهل تعتقد بأن اللغة العربية قد احتلت حيزاً ضمن قائمة العشر لغات الأكثر تداولاً؟
-
بسم الله الرحمن الرحيم قصة التتار كاملة من البداية إلى عين جالوت عبارة عن 12 مقطع صوتي بصيغة mp3 الدكتور راغب السرجاني
-
بسم الله الرحمن الرحيم صور من زواج /علي زايد زياد العتيبي يوم الاحد 1434/10/4هـ . ...
-
الملك يعتمد 18 سلما وجدولا لرواتب الموظفين المدنيين صدر أمر خادم الحرمين الشريفين الملك عبدالله بن عبدالعزيز رقم 4097/م ب وتاريخ 25 / ...
-
نظام تحديد الموقع العالمي GP S نظام تحديد الموقع العالمي (بالإنجليزية: Global Positioning System) أو جي بي أس ...
-
المملكة العربية السعودية تعتبر الدولة الوحيدة في العالم التي لا يُنكس علمها مهما كان السبب و السبب يرمز الى أن العلم السعودي يحتوي على...
-
المجاهدين العرب في البوسنه والهرسك بدأت الحرب في البوسنه والهرسك على غفلة من العالم الاسلامي اللذي كان يتابع بإحباط تام ما آلت ...
-
مجموعه من نسخ الويندوز الاصلية مباشرة من قلب شركة مايكروسوفت وبأخر اصدار ( SP1 ) ويندوز اصلي برابط مبا...
-
صور من زواج / راكان محمد صالح العتيبي يوم الخميس 1436/5/29هـ نسأل الله التوفيق له في حياته الزوجية وأن يجعلها بداية ...