ماهوارههای سامانه موقعیتیاب جهانی (GPS)
ماهوارههای سامانه موقعیتیاب جهانی (GPS)، به انتشار سیگنال های رادیویی می پردازند تا به گیرنده های جیپیاس این امکان را بدهند که به تعیین موقعیت و زمان همگام شده بپردازند.
• زیرساختار 1، تاریخ و زمان GPS به علاوه موقعیت و سلامت ماهواره را شامل می شود.
• زیرساختارهای 2 و 3، هنگامی که ترکیب می شوند، شامل انتقال داده های نجومی ماهواره می گردند.
• زیرساختارهای 4 و 5، هنگامی که ترکیب می شوند، 25/1ام تقویم نجومی را در بر می گیرد؛ بدین معنی که کل ارزش داده های 25 ساختار، برای کامل کردن 15000 بیتِ پیام تقویم نجومی مورد نیاز هستند.
بدون چنین اندازه گیری، یک گیرنده جیپیاس باید از یک طرح عام استفاده کند و یا از منبعی دیگر تصحیحات طبقه یونسفر را دریافت کند (منبعی همانند سیستم افزایش فضای پهناور یا EGNOS). پیشرفت ها در فناوری، که در هر دوی ماهواره های جیپیاس و گیرنده های جیپیاس استفاده می شود، تاخیر طبقه یونسفر را به منبعی بزرگتر برای خطا در سیگنال، تبدیل می کند. توانایی گیرنده در انجام این اندازه گیری می تواند به طور معنی داری دقیق تر باشد و به طور نمونه به آن به عنوان یک گیرنده فرکانس دوگانه اشاره شود.
• این پیام از تصحیح خطای ارسالی (FEC) در کد با نرخ 2/1 پیچیدگی، بنابراین هنگامی که پیام جهت یابی 25 بیت در ثانیه است، یک سیگنال 50 بیت در ثانیه ارسال می شود.
• اعداد هفته GPS اکنون با 13 بیت ارایه می شود، یا 8192 هفته، و تنها هر 157 سال تکرار می شود. بدین معنی که بازگشت بعدی به صفر، تا سال 2137 اتفاق نخواهد افتاد. این مقایسه بزرگتری است نسبت به استفاده پیام L1 LAN از یک عدد هفتگی 10 بیت که هر 6/19 سال به صفر بر می گردد.
• بسته ای وجود دارد که جابجاسازی زمانی جیپیاس به GNSS را در بر می گیرد. این امر به توانایی ردو بدل کردن اطلاعات با سایر سیستم های انتقال زمان جهانی منجر می شود، از قبیل Galileo و GLONASS که هر دوی آنها حمایت می شوند.
• پهنای باند بسیار زیاد، به گنجایش یک بسته برای تصحیح تفاضلی کمک می کند، که در یک شیوه ساده در ماهواده مستقر بر سیستم های افزایش استفاده می شود و می تواند برای تصحیح داده ساعت L1 NAV به کار گرفته شود.
• هر بسته یک نشانه هشدار را دارا می باشد که اگر به داده های ماهواره نتوان اعتماد کرد، مستقر می شود. این بدین معنی است که اگر ماهواره غیرقابل استفاده است، کاربران هر 6 ثانیه شناخته می شوند. چنین آگاه سازی سریعی برای کاربردهای سلامت زندگی مهم است، برای مثال در هواپیمایی.
• در نهایت، سیستم به گونه ای طراحی شده است تا 63 ماهواره را مورد حمایت قرار دهد، در مقایسه با 32 در پیام L1 NAV.
اطلاعات فرکانس کد M کد M در فرکانس های مشابه L1 و L2 منتقل می شود پیش از این که با کد نظامی قبلی، کد (P(Y، استفاده شود. سیگنال جدید به گونه ای که اکثر انرژی اش را در مرزها (دور از حامل های (P(Y و C/A موجود) جای دهد، شکل داده شده است.
در تغییری عمده از طرح های قبلی جیپیاس، کد M در نظر گرفته می شود تا علاوه بر انتنی که کل زمین را پوشش دهد، از یک انتن هدایتی با صرفه بالا، منتشر شود. این سیگنال انتن هدایتی، که پرتو نقطه ای نامیده می شود، در نظر گرفته شده است تا یک منطقه خاص را هدف بگیرد (با چندین صد کیلومتر قطر) و مقاومت سیگنال محلی را تا 20 دسیبل افزایش دهد، یا به طور تقریبی تا 100 برابر آن را قوی تر کند. اثر جانبی داشتن دو انتن این است که ماهواره GPS پدیدار می شود تا دو ماهواره GPSای باشد که موقعیتی مشابه را نسبت به درون پرتو نقطه ای اشغال کند. در حالی که کل سیگنال کد M زمینی بر روی ماهواره های IIR-M مانع موجود است، آنتن های پرتو نقطه ای، تا زمانی که ماهواره های III مانع مستقر هستند (به طور آزمایشی در سال 2013)، مستقر نخواهد شد. یک اثر جانبی جالب از داشتن چنین ماهواره ای که چهار سیگنال جداگانه را منتقل می کند، این است که MNAV به طور بالقوه می تواند چهار کانال داده ای متفاوت را انتقال دهد، که پهنای باند داده ای ارایه می دهد. شیوه مدولاسیون، حامل جابجاسازی دودویی است، که در مقابل کد 115/5 مگاهرتزی از یک زیرحامل 23/10 مگاهرتزی استفاده می کند. این سیگنال یک پهنای باند تقریباً 24 مگاهرتزی با لبه های باند جانبی جداگانه خواهد داشت. که این باندهای جانبی برای بهتر شدن دریافت سیگنال مورد استفاده قرار می گیرند.
• بهبود ساختار سیگنالی برای افزایش عملکرد
• قدرت انتقال بالاتر نسبت به سیگنال L1/L2 (معادل 3 دسیبل یا از نظر قدرت، 2 برابر)
• پهنای باند گسترده، بهبود پردازشی 10 برابر را موجب می شود
• کدهای انتشار گسترده تر (10 برابر طولانی تر از C/A)
• از باند سرویس های جهت یابی رادیویی فضایی استفاده می کند
• در اجرا کد C/A را برای تضمین سازگاری کانالی از گیرنده به فرستنده برای حمل سیگنال های کنترل، فراهم خواهد کرد
• افزایش مطمئن 5/1 دسیبل در حداقل کد C/A، هر افزایش محدوده صدا را کم می کند
• حامل پایلوت جزیی سیگنال بدون داده، ردیابی را بهبود می بخشد
• توانایی برای رد بدل کردن اطلاعات غیرنظامی بیشتر با Galileo L1 را امکان پذیر می کند
فرکانس های استفاده شده به وسیله GPS
باند (فرکانس) فاز کاربرد اصلی کاربرد مدرن
L1 )مگاهرتز 42/1575) درون فازی (I) دقت رمزی کد(P(Y کد(P(Y دقت رمزی و کد نظامی (M)
فاز چهارگانه (Q) عادی / اکتسابی کد (C/A) کد (C/A) عادی / اکتسابی و کد غیر نظامی L1
L2 )مگاهرتز 60/1227) درون فازی (I) دقت رمزی کد(P(Y کد(P(Y دقت رمزی و کد نظامی (M)
فاز چهارگانه (Q) کد غیر نظامی L2
L5 )مگاهرتز 45/1176) درون فازی (I) سیگنال پایلوت امنیت زندگی (SoL)
فاز چهارگانه (Q) سیگنال داده امنیت زندگی (SoL)
بدین ترتیب هر آنتنی که در محدوده تشعشع ماهواره قرار داشته باشد میتواند اصوات و تصاویر را با کیفیتی بالا دریافت نماید. ماهواره های متعددی به منظور مخابره برنامه های تلویزیونی در نظر گرفته شده اند. این ماهواره ها در اصطلاح به نام ماهواره های مخابرات مستقیم مطرح گردیده اند. فرستنده چنین ماهواره هایی به حدی قوی ست که تنها با بشقابک های کو چکی می توان امواج ان را به راحتی در یافت نمود.
بسیاری از کشور های اروپایی از جمله فرانسه/ آلمان در صدد برنامه ریزی جهت ارسال ماواره های مخابرات مستقیم در مدار های متفاوتی به دور زمین هستند. البته انگلستان نیز طرحهایی در این زمینه در دست داشت که به دلیل مخارج بسیار بالای آن به فراموشی سپرده شد.
تا زمانیکه ماهواره های مخابرات مستقیم هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته باشند نتیجتا دست اندرکاران از ظرفیت آزاد ماهواره های مخابراتی برای مخابره برنامه های تلویزیونی استفاده می نمایند.
فرستنده های اینگو نه ماهواره ها ضعیف تر از فرستنده های ماهواره های مخابرات مستقیم می باشند. ولی با استفاده از آنتن های بشقابی بزرگتر به قطر 1.8 متر می توان از قابلیت در یافت خوبی بر خوردار شد.
در حال حاظر دو ماهواره از این نوع به منظور مخابره بر نامه های تلویزیونی برای نواحی غربی اروپا مورد استفاده می باشد. این دو ماهواره بر نامه های مخابراتی خود را بر روی 18 کانال مختلف که اکثرا به زبان انگلیسی ست ارسال می دارند. هر دو ماهواره از انواع ماهواره های مخابراتی هستند که به منظور بر قرار نمودن خطوط تلفن معمولی بین اروپا و آمریکا به کار می آیند.
اخیرا سیستم جدیدی به نام سیستم NESAT توسط کار خانه NEC طراحی و ساخته شده که مزیت کاربردی ان در این است که با اتصال آن به تلویزیون های معمولی می توان از کانال های مختلف ماهواره ای استفاده نمود. اهمیت این سیستم به علت عدم نیاز به سیم کشی جهت دریافت برنامه های ماهواره ایست.
به علاوه با کاربرد سیستم مد نظرنیاز به استفاده از سیستم های ماهوارهای مخابرات مستقیم برای بر نامه های تلویزیونی منتفی می شود. سیستم از مزایا و مشخصات میژه ای بر خوردار است که این عوامل می توانند موجب شوند تا این پدیده نوظهور به سادگی در رقابت با هر گو نه وسایل مشابهی همچنان در زمینه تغذیه بر نامه های تلویزیونی پیش تاز بوده و با استاندارد های بالای بازار های انگلیس و کل ارو پا هماهنگ بوده و مورد استقبال چشمگیر واقع شود.
سیستم NESAT از سه قسمت عمده تشکیل یافته است: آنتن بشقابی / مبدل نویز پایین و تیو نر داخلی .
البته در حال حاضر به منظور نصب سیستم نامبرده باید از مجوز قانونی بهره مند بود . لیکن پیش بینی می شود که در آینده نزدیک امکانات و ازادی بیشتری برای نصب و کاربر خانگی سیستم فوق فراهم آید.
به همین شکل بسیاری از قوانین مربوط به مخایرات تلویزونی حاضر در گذشته ای نه چندان دور محدو دیت بیشتری برای استفاده کنندگان آن اعمال می نمود و ابن در حالی بود که استفاده از مخاربرات ماهواره ای در آن لحظه خوابی بیش قلمداد نمی شد!!
منبع:http://forum.parsigold.com
/س
ساختار سیگنال جیپیاس
سیگنال های اصلی جیپیاس
کد عادی / اکتسابی
کد دقت
پیام جهت یابی
• زیرساختار 1، تاریخ و زمان GPS به علاوه موقعیت و سلامت ماهواره را شامل می شود.
• زیرساختارهای 2 و 3، هنگامی که ترکیب می شوند، شامل انتقال داده های نجومی ماهواره می گردند.
• زیرساختارهای 4 و 5، هنگامی که ترکیب می شوند، 25/1ام تقویم نجومی را در بر می گیرد؛ بدین معنی که کل ارزش داده های 25 ساختار، برای کامل کردن 15000 بیتِ پیام تقویم نجومی مورد نیاز هستند.
اطلاعات بسامد:
بدون چنین اندازه گیری، یک گیرنده جیپیاس باید از یک طرح عام استفاده کند و یا از منبعی دیگر تصحیحات طبقه یونسفر را دریافت کند (منبعی همانند سیستم افزایش فضای پهناور یا EGNOS). پیشرفت ها در فناوری، که در هر دوی ماهواره های جیپیاس و گیرنده های جیپیاس استفاده می شود، تاخیر طبقه یونسفر را به منبعی بزرگتر برای خطا در سیگنال، تبدیل می کند. توانایی گیرنده در انجام این اندازه گیری می تواند به طور معنی داری دقیق تر باشد و به طور نمونه به آن به عنوان یک گیرنده فرکانس دوگانه اشاره شود.
سیگنالهای جیپیاس مدرن
L2C
پیام جهت یابی CNAV
• این پیام از تصحیح خطای ارسالی (FEC) در کد با نرخ 2/1 پیچیدگی، بنابراین هنگامی که پیام جهت یابی 25 بیت در ثانیه است، یک سیگنال 50 بیت در ثانیه ارسال می شود.
• اعداد هفته GPS اکنون با 13 بیت ارایه می شود، یا 8192 هفته، و تنها هر 157 سال تکرار می شود. بدین معنی که بازگشت بعدی به صفر، تا سال 2137 اتفاق نخواهد افتاد. این مقایسه بزرگتری است نسبت به استفاده پیام L1 LAN از یک عدد هفتگی 10 بیت که هر 6/19 سال به صفر بر می گردد.
• بسته ای وجود دارد که جابجاسازی زمانی جیپیاس به GNSS را در بر می گیرد. این امر به توانایی ردو بدل کردن اطلاعات با سایر سیستم های انتقال زمان جهانی منجر می شود، از قبیل Galileo و GLONASS که هر دوی آنها حمایت می شوند.
• پهنای باند بسیار زیاد، به گنجایش یک بسته برای تصحیح تفاضلی کمک می کند، که در یک شیوه ساده در ماهواده مستقر بر سیستم های افزایش استفاده می شود و می تواند برای تصحیح داده ساعت L1 NAV به کار گرفته شود.
• هر بسته یک نشانه هشدار را دارا می باشد که اگر به داده های ماهواره نتوان اعتماد کرد، مستقر می شود. این بدین معنی است که اگر ماهواره غیرقابل استفاده است، کاربران هر 6 ثانیه شناخته می شوند. چنین آگاه سازی سریعی برای کاربردهای سلامت زندگی مهم است، برای مثال در هواپیمایی.
• در نهایت، سیستم به گونه ای طراحی شده است تا 63 ماهواره را مورد حمایت قرار دهد، در مقایسه با 32 در پیام L1 NAV.
اطلاعات بسامد L2C
کد نظامی کد( M)
یام جهت یابی MNAV
اطلاعات فرکانس کد M کد M در فرکانس های مشابه L1 و L2 منتقل می شود پیش از این که با کد نظامی قبلی، کد (P(Y، استفاده شود. سیگنال جدید به گونه ای که اکثر انرژی اش را در مرزها (دور از حامل های (P(Y و C/A موجود) جای دهد، شکل داده شده است.
در تغییری عمده از طرح های قبلی جیپیاس، کد M در نظر گرفته می شود تا علاوه بر انتنی که کل زمین را پوشش دهد، از یک انتن هدایتی با صرفه بالا، منتشر شود. این سیگنال انتن هدایتی، که پرتو نقطه ای نامیده می شود، در نظر گرفته شده است تا یک منطقه خاص را هدف بگیرد (با چندین صد کیلومتر قطر) و مقاومت سیگنال محلی را تا 20 دسیبل افزایش دهد، یا به طور تقریبی تا 100 برابر آن را قوی تر کند. اثر جانبی داشتن دو انتن این است که ماهواره GPS پدیدار می شود تا دو ماهواره GPSای باشد که موقعیتی مشابه را نسبت به درون پرتو نقطه ای اشغال کند. در حالی که کل سیگنال کد M زمینی بر روی ماهواره های IIR-M مانع موجود است، آنتن های پرتو نقطه ای، تا زمانی که ماهواره های III مانع مستقر هستند (به طور آزمایشی در سال 2013)، مستقر نخواهد شد. یک اثر جانبی جالب از داشتن چنین ماهواره ای که چهار سیگنال جداگانه را منتقل می کند، این است که MNAV به طور بالقوه می تواند چهار کانال داده ای متفاوت را انتقال دهد، که پهنای باند داده ای ارایه می دهد. شیوه مدولاسیون، حامل جابجاسازی دودویی است، که در مقابل کد 115/5 مگاهرتزی از یک زیرحامل 23/10 مگاهرتزی استفاده می کند. این سیگنال یک پهنای باند تقریباً 24 مگاهرتزی با لبه های باند جانبی جداگانه خواهد داشت. که این باندهای جانبی برای بهتر شدن دریافت سیگنال مورد استفاده قرار می گیرند.
L5، امنیت زندگی
• بهبود ساختار سیگنالی برای افزایش عملکرد
• قدرت انتقال بالاتر نسبت به سیگنال L1/L2 (معادل 3 دسیبل یا از نظر قدرت، 2 برابر)
• پهنای باند گسترده، بهبود پردازشی 10 برابر را موجب می شود
• کدهای انتشار گسترده تر (10 برابر طولانی تر از C/A)
• از باند سرویس های جهت یابی رادیویی فضایی استفاده می کند
پیام جهت یابی L5
اطلاعات فرکانسی L5
L1C
• در اجرا کد C/A را برای تضمین سازگاری کانالی از گیرنده به فرستنده برای حمل سیگنال های کنترل، فراهم خواهد کرد
• افزایش مطمئن 5/1 دسیبل در حداقل کد C/A، هر افزایش محدوده صدا را کم می کند
• حامل پایلوت جزیی سیگنال بدون داده، ردیابی را بهبود می بخشد
• توانایی برای رد بدل کردن اطلاعات غیرنظامی بیشتر با Galileo L1 را امکان پذیر می کند
پیام جهت یابی CNAV-2
فرکانس های استفاده شده به وسیله GPS
باند (فرکانس) فاز کاربرد اصلی کاربرد مدرن
L1 )مگاهرتز 42/1575) درون فازی (I) دقت رمزی کد(P(Y کد(P(Y دقت رمزی و کد نظامی (M)
فاز چهارگانه (Q) عادی / اکتسابی کد (C/A) کد (C/A) عادی / اکتسابی و کد غیر نظامی L1
L2 )مگاهرتز 60/1227) درون فازی (I) دقت رمزی کد(P(Y کد(P(Y دقت رمزی و کد نظامی (M)
فاز چهارگانه (Q) کد غیر نظامی L2
L5 )مگاهرتز 45/1176) درون فازی (I) سیگنال پایلوت امنیت زندگی (SoL)
فاز چهارگانه (Q) سیگنال داده امنیت زندگی (SoL)
مخابرات ماهوا ره ای:
بدین ترتیب هر آنتنی که در محدوده تشعشع ماهواره قرار داشته باشد میتواند اصوات و تصاویر را با کیفیتی بالا دریافت نماید. ماهواره های متعددی به منظور مخابره برنامه های تلویزیونی در نظر گرفته شده اند. این ماهواره ها در اصطلاح به نام ماهواره های مخابرات مستقیم مطرح گردیده اند. فرستنده چنین ماهواره هایی به حدی قوی ست که تنها با بشقابک های کو چکی می توان امواج ان را به راحتی در یافت نمود.
بسیاری از کشور های اروپایی از جمله فرانسه/ آلمان در صدد برنامه ریزی جهت ارسال ماواره های مخابرات مستقیم در مدار های متفاوتی به دور زمین هستند. البته انگلستان نیز طرحهایی در این زمینه در دست داشت که به دلیل مخارج بسیار بالای آن به فراموشی سپرده شد.
تا زمانیکه ماهواره های مخابرات مستقیم هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته باشند نتیجتا دست اندرکاران از ظرفیت آزاد ماهواره های مخابراتی برای مخابره برنامه های تلویزیونی استفاده می نمایند.
فرستنده های اینگو نه ماهواره ها ضعیف تر از فرستنده های ماهواره های مخابرات مستقیم می باشند. ولی با استفاده از آنتن های بشقابی بزرگتر به قطر 1.8 متر می توان از قابلیت در یافت خوبی بر خوردار شد.
در حال حاظر دو ماهواره از این نوع به منظور مخابره بر نامه های تلویزیونی برای نواحی غربی اروپا مورد استفاده می باشد. این دو ماهواره بر نامه های مخابراتی خود را بر روی 18 کانال مختلف که اکثرا به زبان انگلیسی ست ارسال می دارند. هر دو ماهواره از انواع ماهواره های مخابراتی هستند که به منظور بر قرار نمودن خطوط تلفن معمولی بین اروپا و آمریکا به کار می آیند.
اخیرا سیستم جدیدی به نام سیستم NESAT توسط کار خانه NEC طراحی و ساخته شده که مزیت کاربردی ان در این است که با اتصال آن به تلویزیون های معمولی می توان از کانال های مختلف ماهواره ای استفاده نمود. اهمیت این سیستم به علت عدم نیاز به سیم کشی جهت دریافت برنامه های ماهواره ایست.
به علاوه با کاربرد سیستم مد نظرنیاز به استفاده از سیستم های ماهوارهای مخابرات مستقیم برای بر نامه های تلویزیونی منتفی می شود. سیستم از مزایا و مشخصات میژه ای بر خوردار است که این عوامل می توانند موجب شوند تا این پدیده نوظهور به سادگی در رقابت با هر گو نه وسایل مشابهی همچنان در زمینه تغذیه بر نامه های تلویزیونی پیش تاز بوده و با استاندارد های بالای بازار های انگلیس و کل ارو پا هماهنگ بوده و مورد استقبال چشمگیر واقع شود.
سیستم NESAT از سه قسمت عمده تشکیل یافته است: آنتن بشقابی / مبدل نویز پایین و تیو نر داخلی .
البته در حال حاضر به منظور نصب سیستم نامبرده باید از مجوز قانونی بهره مند بود . لیکن پیش بینی می شود که در آینده نزدیک امکانات و ازادی بیشتری برای نصب و کاربر خانگی سیستم فوق فراهم آید.
به همین شکل بسیاری از قوانین مربوط به مخایرات تلویزونی حاضر در گذشته ای نه چندان دور محدو دیت بیشتری برای استفاده کنندگان آن اعمال می نمود و ابن در حالی بود که استفاده از مخاربرات ماهواره ای در آن لحظه خوابی بیش قلمداد نمی شد!!
منبع:http://forum.parsigold.com
/س