الاخوة في الله
السلام عليكم
موضوعنا اليوم هو عن الأخطاء في نظام الـ
GPS
من المعلوم ان اجهزة الاستقبال تتكون من جهاز استقبال من الاقمار وبرنامج لحساب واعطاء المعلومات اللازمة (
الإحداثيات والوقت) ولقد تطورت أجهزة الاستقبال خلال العشر السنوات الأخيرة، حيث تناقص وزنها واستهلاكها للطاقة، واصبح بالإمكان تشغيلها باستخدام بطاريات جافة من القطع الصغير، هذا بالإضافة الى رخص ثمنها.
ولا يفوتنا هنا ان نذكر ان كل نظام مهما بلغت الدقة في بنائه الا ان له أخطاء ومن مصدر الاخطاء في النظام تحديد الاحداثي الاقمار الصناعية نفسها وما يتعلق بالغلاف الجوي ولهذا السبب لا يمكن الاعتماد على نظام الـ GPS في الملاحة الجوية لعدم ثبات دقته واستمرار ارسال الاشارات، وان كانت هنالك محاولات جادة في التغلب على اي اخطاء في النظام لجعله المصدر الوحيد لمعرفة الاحداثيات.
من المعلوم ان الطائرات العمودية تستعمل نظام الجيرو وهو نظام يعتمد على الشمال المغناطيسي.
الخطأ المكتشف
اما اهم مسببات الاخطاء فهي العوائق الطبعية مثل الجبال، والمباني الطويلة، ,وان اظيفة خاصية(
WAAS : لزيادة الدقة ) وكذالك الاجسام المعدنية، حيث ان اجهزة الاستقبال لا تعمل بشكل جيد وكامل داخل السيارة اذا كان (
الاريل) مشترك مع الجهاز، ولا بداخل المنازل ولا ننس هنا ان نذكر ان نسبة من الاخطاء تحدث بسبب سوء استخدام جهاز الاستقبال او عدم المعرفة التامة به وبطريقة استخدامه.
الاخطاء غير المكتشفة
اما مصادر الأخطاء غير المكتشفة من قبل المستخدم في تحديد الاحداثي فهي مرور الاشارات عبر
الطبقة الايونية
وهي طبقة مليئة بالجزيئات المشحونة والتي تؤثر على الاشارات عند مرورها بها وكذلك الحال عند مرور الاشارات
بالغلاف الجوي الذي يحتوي على نسبة من بخار الماء الذي يسبب بعض
الانكسارات المؤثرة ومما يزيد الامور تعقيدا صعوبة قياس هذا الخطأ. وشرح هذه الاخطاء طويل جدا ربما ياخذ اشهرا من الكتابة
بلغت تكلفة نظام الـ gps اكثر من اثني عشر(12) بليون دولار امريكي حتى تاريخ ارسال اخر قمر من اقمار هذا النظام ،
هذا بالاضافة الى تكلفة التشغيل وصيانة النظام والتي تقدر بملايين الدولارات.
ويوجد في كل قمر اربع ساعات ذرية تكلف الواحدة منها
مائة الف دولار وتصل دقتها الى
جزء من المليون من الثانية (م ثانية) ولذا فاحد اسباب الخطأ في اجهزة الاستقبال ناتج عن عدم تطابق الساعة الرقمية الداخلية لجهاز الاستقبال مع الساعة الذرية للقمر الصناعي.
بعض المعلومات العامة عن مواصفات اقمار نظام الـ Gps
الشركة المصنعة روكويل امريكية
الارتفاع 20,000 كيلو متر تقريبا عن الارض
الوزن 4000 كيلو غرام
الطول 6 متر مع اجنحة الطاقة
زمن الدورة الواحدة 12 ساعة حول الارض
مسطح الدورة 55 لمستوى خط الاستواء
العمر 7.5 سنوات تقريبا
الاقمار الموزعة 24 قمر
الاحتياط 3 أقمار
تقرير الاخطاء
مصدر الخطا النموذجي 0 صفر
خطا الساعة الذرية للعمر 1 متر
خطا فلكي 1 متر
اخطاء جهاز الاستقبال 1 متر
الخطا الناتج عن الطبقة الايونية والغلاف الجوي 4 متر
الخطا المقصود المدني اقصى حد 100 متر
الخطا المقصود العسكري غير معروف.
هنالك اخطاء تصدر من اجهزة تحديد الموقع اليدوية نفسها فبعضها دقيق جدا حيث يعكس القراءة التي تصله من الاقمار الصناعية مباشرة وبعضها يحمل بعض التاخير مما يجعل القراءة التي يعرضها تحمل خطأ مضاعفا مثل الاجهزة القديمة
(
الخطا المقصود والخطا الناتج من الاقمار نفسها والخطا الناتج من جهاز الاستقبال) ومهما كانت نسبة هذه الاخطاء الا انها في حدود المعقول و المقبول حيث ان تحديد الاحداثي في الصحراء ليست مسالة دقيقة جدآ في النظام المدني وان كانت مطلوبة في النظام العسكري فالخطا لو وصل الى هذه الحدود لا يمكن الاستفادة من الاحداثيات بفاعلية كبيرة حيث ان المطلوب هو الوصول إلى مواطن الاهتمام مثل الفياض والقرى والصحاري والدحول وموطن الصيد وغيرها وهي في مجملها واسعة واكبر من نسبة الخطا بكثير.
اما دقة الوقت العالمي الذي يظهره الجهاز فهو دقيق للغاية وتصل دقته الى عشر الثانية.
وقد كتب احد الاخوة يستفسر عن عملية ايجاد مساحة ارض بواسطة جهازgps وقد اجبرني سؤاله الى كتابة هذا الموضوع والبحث في المراجع الصحيحة حيث يجب الاشارة هنا الى انه لا يمكن استخدام جهاز تحديد الاحداثيات Gps مثل
القارمن والماجلان الصغيرة في رفع المساحات للاغراض المدنية والعقارية داخل المدن لاحتمال وجود الاخطاء المذكورة سابقاً
وهنالك اجهزة اخرى (معدة لهذا الغرض تسمى اجهزة التباين
differential Receiver) يمكن اضافتها لاجهزة تحديد الاحداثيات لتصحيح القراءات منها جهاز (االتوتل ستيشن).. وسوف نكتب عنه ان شاء الله
وتختلف اجهزة الاستقبال في تحديد الاحداثيات في عدد الاقمار التي يمكنها استقبال اشارتها حيث يصل بعضها إلى امكانية الاستقبال من عشرة اقمار
كما تشاهدون في الصورة رقم (
8)
في آن واحد ولكن ليست كلها صحيحة حيث ان الجهاز يحدد القمر كامل المعلومات ويستقبل منه لأن بعضها تكون اشارته ضعيفة او ان زاويته غير جيدة وكل جهاز يحتوي في ذاكرته على سجل كامل للأماكن يحتوي على مواقع الاقمار في اي وقت واي مكان.
كما نشاهد في الصورة رقم (
1)
من المعلوم ان الاقمار مملوكة لوزارة الدفاع الامريكية وهي في تطور مستمر وقد يصل التطور في تقنية الاقمار الصناعية وطريقة بثها درجة لا تستطيع فيها استخدام بعض
الاجهزة القديمة ولذا فالعمر الافتراضي لاجهزة التحديد يعد قصير ويجب
التاكد عند شراء الجهاز انه حديث الصنع حتى يمكن الاستفادة منه مدة طويلة
ولا يوجد شركة من الشركات الصانعة لأجهزة التحديد قادرة على ضمان سلامة الاجهزة من الاخطاء او عدم الفاعلية نظراً لان وزارة الدفاع الامريكية
تعلن للجمهور باستمرار بان الاقمار تخضع للتطوير والتحسين المستمر على طول السنين ولا تلتزم بدقة ما يوجد لدى المستخدمين من اجهزة كما ان شركات صناعة اجهزة تحديد المواقع تؤكد ذلك للمستخدمين
بنشره في الصفحات الاولى من ادلة الاستخدام، تؤكد بانها لا تضمن استمرارية اجهزتها في
اعطاء القراءات الصحيحة لفترة زمنية طويلة وكذلك في مجلة الـ Gps الامريكية
هذا مالدي والله اعلم
اخوكم
خشم الحصان
ادعو له بالمغفرة
المصادر
الكاتب خشم الحصان
كتاب الرحلات البرية تاليف الاستاذ عبد الله بن علي الدبيخي
مجلة الـ gps
كتيب الاجهزه