منبع: ویکی پدیا
رهیاب یا سامانهٔ موقعیت‌یابی جهانی یا جی‌پی‌اس ( Global Positioning System) (با نماد اختصاری GPS) منظومه‌ای از ۲۴ ماهواره است که زمین را دور می‌زند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد. راکت‌های کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها نوستار (NAVSTAR) نیز گفته میشود. جهت شناسایی موقعیت جغرافیایی آنها بین ۱۰ تا ۱۰۰ متر امکان‌پذیر می‌سازد. این ماهواره‌ها از محاسبات ریاضی ساده‌ای برای پخش اطلاعات استفاده می‌کنند که به عنوان طول و عرض و ارتفاع جغرافیایی، توسط گیرنده‌های زمین ترجمه شده‌اند.
پروژه ساخت این سیستم از سال ۱۹۷۳ در آمریکا برای رفع محدودیت‌های سایر سیستمهای ناوبری آغاز شد. طراحی و توسعه و پشتیبانی این سیستم بر عهده وزارت دفاع ایالات متحده است.
جی‌پی‌اس در تمام شرایط به‌صورت ۲۴ ساعت در شبانه‌روز و در تمام دنیا قابل استفاده‌است، و هیچ‌گونه بهایی بابت این خدمات اخذ نمی‌شود. ماهوارههای جی‌پی‌اس، هر روز دو بار در یک مدار دقیق دور زمین می‌گردند و سیگنال‌های حاوی اطلاعات را به زمین می‌فرستند.
سیستمهای مشابهی نیز وجود دارند که در حال استفاده یا طراحی هستند. سیستم روسی گلوناس مهمترین آنهاست که تقریباً همزمان با جی‌پ‌اس تکامل یافته اما از سال ۲۰۰۸ به بهره‌برداری کامل رسیده است. اتحادیه اروپا، هند و چین نیز هر یک سیستمهای مشابهی را در دست توسعه دارند.
تاریخچه
اولین ماهواره جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد. هدف اصلی و اولیه از طراحی جی‌پی‌اس، اهداف نظامی بوده، اما از سال ۱۹۸۰ به بعد برای استفاده‌های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت. در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفتند.
مشخصات فنی
مشخصات کلی
تکمیل کانال ۲۴ (NAVSTAR) عددی ماهواره‌ای: ۱۹۹۴
تکمیل کانال ۲۹ عددی ماهواره:
عرض هر ماهواره: ۱۸/۵ متر
طول باتری‌های خورشیدی: ۵/۵ متر
کنترل زمینی
بخش کنترل زمینی این بخش شامل ایستگاههای کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روشهای کلاسیک تعیین موقعیت نظیر روش VLBI (تعیین فواصل بلند توسط کوازارها) و روش SLR (فاصله سنجی ماهواره‌ای با امواج لیزر) بدست آمده‌است. این ایستگاه‌ها وظیفه تعقیب چندجمله‌ایِ ریاضی به طریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری (افمریزها) و موقعیت ماهواره‌ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریباً در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه می‌نماید.
تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم جی‌پی‌اس، قسمتِ کاربران سیستم است که خود شامل دو بخش است:
آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره‌ها
گیرنده (پردازش‌کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)
نرم‌افزار و ریزپردازنده داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهوارههای مرتبط با گیرنده را تعیین میکند سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعیت X وY و Z محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین میشود.
نکته مهمی که می‌بایست مورد توجه قرار گیرد این است که ارتفاعی که جی‌پی‌اس به ما می‌دهد با ارتفاع موجود در نقشه‌ها و اطلس‌ها فرق میکند. ارتفاع جی‌پی‌اس نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه‌ها ارتفاع اورتومتریک است که از سطح دریاهای آزاد محاسبه می‌گردد. مقدار این اختلاف در بیشترین حالت در حدود ۱۰۰ متر است.
کاربردها
کاربردهای عمومی
اساس کار دستگاه موقعیّت‌یاب (جی. پی. اس) تعیین موقعیت است و این کار با دریافت امواج ماهوارههای موقعیّت‌یاب که در مدارهایی به دور کره زمین در چرخش هستند، انجام میشود. برای تعیین موقعیت، گیرنده موقعیّت‌یاب زمانهای دریافت شده را با زمان خود مقایسه میکند. تفاوت این دو مشخص کننده فاصله گیرنده موقعیّت‌یاب از ماهواره مزبور می‌باشد. این عملی است که دقیقاً یک گیرنده موقعیّت‌یاب انجام می‌دهد. با استفاده از حداقل سه ماهواره یا بیشتر، موقعیّت‌یاب می‌تواند طول و عرض جغرافیایی مکان خود را تعیین نماید. (که آن را تعیین دو بعدی می‌نامند .) و با تبادل با چهار (و یا بیشتر) ماهواره یک موقعیّت‌یاب می‌تواند موقعیت سه بعدی مکان خود را تعیین نماید که شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع می‌باشد. با انجام پشت سر هم این محاسبات، موقعیّت‌یاب می‌تواند سرعت و جهت حرکت خود را نیز به دقت مشخص نماید امروزه در بعضی مکان‌های ایران قادر به دریافت اطلاعات تا ۱۰ ماهواره می‌باشیم و حداقل به ۴ تا ۵ ماهواره در هر زمان از شبانه روز و در هر مکان دسترسی داریم. هر قدر تعداد ماهوارههای قابل مشاهده بیشتر شود معادلات اساسی تعیین موقعیت بیشتر خواهند شد و بنابراین زمان لازم برای تعیین موقعیت یک نقطه کاهش یافته و دقت تعیین موقعیت نیز افزایش خواهد یافت. نکته مهمی که می‌بایست مورد توجه قرار گیرد اینست که ارتفاعی که موقعیّت‌یاب به ما می دهدبا ارتفاع موجود در نقشه‌ها و اطلس‌ها فرق میکند. ارتفاع موقعیّت‌یاب ارتفاع ژئودتیک است که نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی مقایسه اندازه‌گیری میشود، در حالی که ارتفاع موجود در نقشه‌ها ارتفاع اورتومتریک یا ارتفاع از سطح ژئوئید می‌باشد که از سطح دریاهای آزاد محاسبه می‌گردد. مقدار اختلاف این دو مقیاس در بیشترین حالت حدود ۱۰۰ متر است. موقعیّت‌یاب اطلاعات موقعیتی را توسط اعداد و در یک سیستم مختصاتی بیان میکند. امروزه پر کاربردترین سیستمهای مختصاتی Lat-Lon و UTM میباشند. دستگاه جی‌پی‌اس یک رایانه کوچک است که جهت انجام امور خاصی برنامه ریزی شده‌است. بنابراین این رایانه با داشتن مختصات شما می‌تواند کارهای دیگری هم انجام بدهد. مثلاً می‌تواند زمان طلوع و غروب خورشید را در موقعیت شما بگوید. همچنین زمان طلوع و غروب ماه. شاید خیلی جالب باشد ولی جی‌پی‌اس می‌تواند زمان باقی‌مانده برای رسیدن به مقصد مورد نظر را با توجه به سرعت شما محاسبه کند. همچنین میانگین سرعت شما، بیشترین سرعت، میانگین سربالایی و سرازیری مسیر، سرعت عمودی، موقعیت منطقه از نظر شکار و ماهیگیری و شکار در هر نقطه جهان، محاسبه مساحت یک نقطه ناشناخته و بر گرداندن شما از مسیر آمده را نیز می‌تواند انجام دهد.
این آنتن بر بام خانه‌ای نصب است که در آن آزمایش‌های علمی انجام میشود که به زمان‌سنجی دقیقی نیاز دارد
کاربردها ی تخصصی
نقشه برداری
پروژه‌های عمرانی
کوهنوردی
کایت‌سواری
سفر در مناطق ناشناخته
کشتی‌رانی
قایق‌رانی
عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زلزله
کنترل ترافیک
تجاری
دیگر سامانه‌ها
سامانهٔ گلوناس که دولت شوروی ساخته و اکنون به‌دست کشور روسیه اداره میشود. این سامانه هم اکنون ۴۵٪ قابلیت مانور دارد و در سال ۲۰۰۸ به همراه کشور هند به طور کامل به بهره‌برداری رسیده‌است.
سامانهٔ گالیلئو گسترش داده شده توسط اتحادیه اروپا و قرار است به همراه کشورهای اسرائیل، هند، عربستان سعودی، کره جنوبی، اکراین، چین و مراکش تا سال ۲۰۱۰ به صورت موثر به کار گرفته شود.
سامانهٔ بیدو (Beidou) که به صورت مستقل چین در حال گسترش می‌باشد
سامانهٔ QZSS درژاپن برای پوشش بهتر جزایر ژاپنی
سامانهٔ ماهواره‌ای موقعیت یابی ملی هند (IRNSS)
