امروز : چهارشنبه , ۰۹ آذر ۱۴۰۱

موقعیت یابی وسایل نقلیه با استفاده از سیستم GPS

استفاده از سیستم GPS در خودرو می تواند با تعیین موقعیت لحظه ای خودرو در زمانهای متفاوت، سفری سلامت و ایمن را برای سرنشینان فراهم آورد. بر طبق بررسی های انجام گرفته این سیستم می تواند با ارسال اطلاعات لحظه ای و کنترل سرعت خودرو در موارد بحرانی، موقعیت خودرو را جهت رسیدن خودروهای امدادی به راحتی تعیین کرده و به واحد مربوط ارسال نماید.

اهمیت  استفاده از GPS

ایمنی سرنشینان خودرو و تحقیقات پیرامون پارامترهای وابسته به آن همواره از موارد بسیار مهم در طراحی خودرو می باشند. در این میان استفاده از سیستم های کنترل سرعت جاده ای باعث شده است تا با محدود کردن حرکت خودرو ها در جاده، سفری ایمن را برای سرنشینان به وجود آورد. استفاده از سیستم GPS در خودرو ها می تواند با تعیین موقعیت های لحظه ای خودرو و ارسال آن به واحد های مربوط، سرعت خودرو را کنترل نمایند. لذا بررسی پیرامون سیستم GPS با توجه به اهمیت بالای آن، همواره مورد توجه پژوهشگران بسیاری بوده است.

باریل و پوستورینو بر روی کنترل ترافیکی خودرو با استفاده از سیستم GPS و GIS تحقیق و پژوهش کرده اند. آن ها بیان کردند که با کنترل موقعیت خودروها می توان ایمنی ماشین ها را افزایش داد. این محققان بر روی تراکم خودرو در جاده های مختلف تحقیق کرده و در نهایت اعلام کردند که با موقعیت یابی خودرو در محورهای مختلف می توان وضعیت ترافیکی را در محورهای پر ترافیک بهبود بخشید.

بنجاماز و همکاران نیز بر روی کاربرد سیستم GPS جهت ایجاد سیستم حمل و نقل هوشمند تحقیق کرده اند. آنها بیان کردند که با توجه به اطلاعات سیستم GPS، طول و عرض جغرافیایی، سرعت خودرو و نقشه های جاده ای، عملیات هوشمندسازی حمل و نقل انجام می شود. این محققان در نهایت اذعان داشتند که این سیستم هوشمند می تواند در شرایط مختلف جاده ای مفید واقع شود.

در این تحقیق در مرحله اول، سیستم GPS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و چگونگی عملکرد آن تشریح شده است. در مرحله بعد طرحی جهت بهره وری از این سیستم بر روی خودروها پیشنهاد شده و مزایای استفاده ازاین سیستم بر روی خودروهای فاقد آن بیان شده است.

 

سیستم موقعیت یابی GPS

سیستم تعیین موقعیت(GPS)، یک سیستم موقعیت یاب و ردیاب می باشد که می تواند تعیین موقعیت، تعیین مسیر، ردیابی، نقشه برداری، تنظیم زمان، اندازه گیری مسافت پیموده شده و تعیین سرعت را کنترل نماید. این سیستم برای اولین بار در دهه 1960 میلادی برای کاربردهای نظامی در کشور آمریکا مورد استفاده قرارگرفت. اما از سال 1983 میلادی به بعد در کاربردهای غیرنظامی نیز این سیستم استفاده گردید. یکی از مهمترین کاربردهای سیستم تعیین موقعیت(GPS)، مسیریابی و تعیین موقعیت در وسایل نقلیه هوایی، دریایی و زمینی می باشد. در گذشته ازسیستم GPS فقط در کشتی ها، هواپیماها وسفینه های فضایی استفاده می شد. اما به تدریج در خودروهای تجاری و مسافربری نیز مورد استفاده قرار گرفت. امروزه استفاده از GPS در خودروهای سواری نیز رایج گردیده است.

در خودروهای امروزی که دارای سیستم تعیین موقعیت(GPS) می باشند، این امکان وجود دارد که در هر لحظه، موقعیت خودرو، سرعت لحظه ای، مسیر پیموده شده، زمان های توقف، زمان و مکان مبداء و مقصد و غیره ردیابی و تعیین گردد. کاربردهای دیگر سیستم تعیین موقعیت(GPS)، کنترل سیستم های حمل و نقل، کنترل ترافیک، ردیابی محموله های قاچاق، مدیریت سیستم های توزیع کالا و غیره می باشد.

سیستم تعیین موقعیت(GPS) از سه بخش کلی قسمت فضایی (ماهواره ها)، قسمت کنترل کننده و گیرنده ها (استفاده کننده ها) تشکیل گردیده است. به منظور پشتیبانی این سیستم و تبادل اطلاعات، تعدادی ماهواره فضایی وجود دارد که به دور زمین در حال گردش هستند. اولین ماهواره GPS در سال 1978 میلادی به فضا ارسال شد. تعداد این ماهواره ها تا سال 1994 میلادی به 24 عدد و در سال 2007 میلادی به 30 عدد رسید.

هر ماهواره بیش از 900 کیلوگرم وزن و در حدود 5/18 متر طول دارد. عمر مفید هر ماهواره نیز در حدود 10 سال می باشد و پس از آن نیاز است که با ماهواره دیگری جایگزین گردد. انرژی مورد نیاز این ماهواره ها نیز از طریق باتری های خورشیدی که با تابش نور خورشید شارژ می شوند، تامین می گردد. انرژی ذخیره شده در باتری ها برای مواقعی که ماهواره در سایه زمین و یا خورشید گرفتگی قرار دارد نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این ماهواره ها که در مداری به شعاع 20000 کیلومتر در گردشند، در هر روز یک مرتبه به دور زمین گردش می نمایند. وظیفه این ماهواره ها، ارسال اطلاعات مربوط به موقعیت ها می باشد.

به منظور دریافت اطلاعات ارسال شده از سوی ماهواره ها، چندین ایستگاه در نقاط مختلف سطح زمین وجود دارد. این ایستگاه ها، اطلاعات ارسال شده از سوی ماهواره ها را دریافت نموده و به یک ایستگاه کنترل کننده مرکزی مخابره می نمایند تا در آنجا کلیه اطلاعات، مدیریت و سازماندهی گردد. هر سیستم، وسیله نقلیه و یا شخصی که دارای گیرنده سیستم GPS باشد، میتواند اطلاعات مورد نیاز خود از قبیل موقعیت، مسیر، سرعت و غیره را از طریق گیرنده اش دریافت نماید. هر یک از این گیرنده ها، به عنوان یکی از کاربران سیستم تعیین موقعیت (GPS) محسوب میگردند. برای تعیین موقعیت هر شئ در فضای سه بعدی، لازم است که فاصله آن شئ از چهار نقطه معین مشخص باشد. بنابراین برای تعیین موقعیت گیرنده GPS، حداقل نیاز به دانستن فاصله آن گیرنده از چهار ماهواره می باشد. برای این منظور هر ماهواره را می توان در مرکز یک کره فرضی در نظر گرفت که شعاع آن کره، فاصله گیرنده تا ماهواره باشد. با داشتن موقعیت دو ماهواره، موقعیت محدود به دایره ای می شود که از تداخل دو کره به دست می آید. دانستن فاصله آن نقطه از سه ماهواره، موقعیت را صرفا محدود به دو نقطه می نماید و با داشتن فاصله ماهواره چهارم از آن نقطه، کره چهارمی نیز به دست می آید که از تقاطع آن با سایر کره ها، موقعیت دقیق گیرنده مشخص می شود.

 

استفاده از سیستم GPS در خودروهای داخلی فاقد این سیستم

 با توجه به اهمیت سیستم GPS در کنترل و امنیت خودرو ها، در این مرحله، بررسی ها پیرامون استفاده از این سیستم در خودروهای مختلف داخلی که فاقد این سیستم می باشند، انجام گرفته است. شکل 1، نمای شماتیک طرح پیشنهادی استفاده از سیستم GPS در خودرو های فاقد این سیستم را نشان می دهد.

 

منبع: cmspardaz