تغذي تقنية نظام تحديد المواقع العالمي أجهزة الملاحة الإلكترونية ببيانات الموقع التي تساعد في توجيه الطائرات أو السفن أو المركبات أو المشاة نحو وجهاتهم. يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بعض الحسابات المعقدة إلى حد ما ، والتي تعتمد إلى حد كبير على استخدام مساحي علم المثلثات. ترسل الأقمار الصناعية في الفضاء إشارات موقوتة بدقة إلى مستقبل GPS ، الذي يحدد خطوط الطول والعرض والارتفاع في غضون بضعة ياردات.
الأقمار الصناعية
يستخدم نظام GPS 24 قمراً صناعياً في مدار الأرض ، يرسل كل منها إشارة مشفرة فريدة إلى جهاز استقبال أرضي. يحتوي كل قمر صناعي على ساعة ذرية تقيس الوقت بدقة تصل إلى 8 مليارات جزء من الثانية في اليوم ، وفقًا لموقع GPS.gov. للحصول على موقع مناسب ، يجب أن يستقبل جهاز الاستقبال إشارات مباشرة من أربعة أقمار صناعية مختلفة في نفس الوقت. يشكل الخط الوهمي إلى قمر صناعي من وحدة GPS وبين كل قمر صناعي جوانب عدة مثلثات يستخدمها جهاز الاستقبال في الحسابات المثلثية.
الوقت والمسافة
لاستخدام حساب المثلثات لتحديد الموقع ، تحتاج إلى طول أحد أضلاع المثلث على الأقل. يقوم جهاز GPS بذلك عن طريق حساب الوقت الذي تستغرقه إشارة القمر الصناعي للوصول إليها. نظرًا لأن سرعة الإشارات اللاسلكية هي نفسها سرعة الضوء ، فإن الوحدة تحدد بدقة المسافة إلى قمر صناعي واحد عن طريق ضرب وقت انتقال الإشارة في سرعة الضوء.
قانون جيب التمام
تسمح القاعدة المثلثية المسماة قانون جيب التمام لمستقبل GPS بحساب المسافة بينه وبين كل قمر صناعي. ينطبق قانون جيب التمام على تقنية GPS على النحو التالي:
د ^ 2 = إعادة ^ 2 + روبية ^ 2 + 2إعادةروبية * كوس (L)
هنا ، "d" هي المسافة من القمر الصناعي إلى جهاز الاستقبال ، و "Re" هو نصف قطر الأرض ، و "Rs" هو نصف قطر مدار القمر الصناعي ، و "L" هي الزاوية المتكونة بين الخطوط المستقيمة من مركز الأرض إلى القمر الصناعي ومن مركز الأرض إلى مستقبل GPS.
مجالات متقاطعة
المسافة إلى أحد الأقمار الصناعية تحدد موقع مستقبل GPS داخل كرة خيالية نصف قطرها هو المسافة. يضيق قمر صناعي ثان هذا إلى الدائرة التي تتكون عند تقاطع كرتين. المسافة من ثلاثة أقمار صناعية تنتج ثلاثة مجالات تتقاطع عند نقطة ما. قمر صناعي رابع يحدد موقع مستقبل GPS على الأرض ، جنبًا إلى جنب مع ارتفاع الجهاز.
