مقالات مهندسی پزشکی ، برق ، الکترونیک ،علوم پایه ، علوم آزمایشگاهی ، پزشکی،روانشناسی

نویسنده : شهرام قاسمی
ارسال شده در: الکترونیک ، روباتیک ،

»  RFID چیست؟

امروزه ضرورت شناسایی خودکار عناصر و جمع آوری داده مرتبط به آنان بدون نیاز به دخالت انسان جهت ورود اطلاعات در بسیاری از عرصه های صنعتی ، علمی ، خدماتی و اجتماعی احساس می شود . در پاسخ به این نیاز تاکنون فناوری های متعددی طراحی و پیاده سازی شده است .

به مجموعه ای از  فناوری ها که از آنان برای شناسایی اشیاء ، انسان و حیوانات توسط ماشین استفاده می گردد ، شناسایی خودکار و یا به اختصار Auto ID  گفته می شود .  هدف اکثر سیستم های شناسایی خودکار ، افزایش کارآیی ، کاهش خطاء ورود اطلاعات  و آزاد سازی زمان کارکنان برای انجام کارهای مهمتر نظیر سرویس دهی بهتر به مشتریان است .

تاکنون فناوری های مختلفی به منظور شناسایی خودکار طراحی و پیاده سازی شده است  .  کدهای میله ای ، کارت های هوشمند ، تشخیص صدا ، برخی فناوری های بیومتریک ، OCR ( برگرفته شده از optical character recognition  ) و RFID ( برگرفته شده از radio frequency identification  ) نمونه هایی در این زمینه می باشند .

 

» آشنایی اولیه با فناوری RFID

اجازه دهید برای آشنایی بیشتر با فناوری RFID چندین تعریف از آن را با یکدیگر مرور نمائیم :

 

RFID با استفاده از ارتباطات مبتنی بر فرکانس های رادیویی امکان شناسایی خودکار ، ردیابی و مدیریت اشیاء ، انسان و حیوانات را فراهم می نماید . عملکرد RFID وابسته به دو دستگاه تگ و  کدخوان است که جهت برقراری ارتباط بین یکدیگر از امواج رادیویی استفاده می نمایند .

 

به مجموعه ای از فناوری ها که در آنان برای شناسایی خودکار افراد و اشیاء از امواج رادیویی استفاده می گردد ، RFID گفته می شود .  از روش های مختلفی برای شناسایی افراد و اشیاء استفاده می شود. ذخیره شماره سریال منتسب به یک فرد و یا شی درون یک ریزتراشه که به آن یک آنتن متصل شده است ، یکی از متداولترین روش های شناسایی خودکار است .

به تلفیق تراشه و آنتن ، تگ RFID و یا  فرستنده خودکار  RFID گفته می شود . تراشه به کمک آنتن تعبیه شده ، اطلاعات لازم جهت شناسایی آیتم مورد نظر را برای یک کدخوان ارسال می نماید . کدخوان امواج رادیویی برگردانده شده از تگ RFID را به اطلاعات دیجیتال تبدیل می نماید تا در ادامه ، امکان ارسال داده برای کامپیوتر و پردازش آن فراهم گردد.

 

RFID یک پلت فرم مهم جهت شناسایی اشیاء ، جمع آوری داده و مدیریت اشیاء را ارائه می نماید . پلت فرم فوق مشتمل بر مجموعه ای از فناوری های حامل داده و محصولاتی است که به مبادله داده بین حامل و یک سیستم مدیریت اطلاعات از طریق یک لینک فرکانس رادیویی کمک می نماید .  تگ های RFID با استفاده از یک فرکانس و بر اساس نیاز سیستم ( محدوده خواندن و محیط ) ، پیاده سازی می گردند . تگ ها به صورت فعال ( به همراه یک باطری ) و یا غیرفعال ( بدون باطری ) پیاده سازی می شوند  . تگ های غیرفعال، توان لازم جهت انجام عملیات را از میدان تولید شده توسط کدخوان می گیرند .

کدخوان RFID ، معمولا" به یک کامپیوتر متصل می شود و دارای نقشی مشابه با یک اسکنر کد میله ای است . مسئولیت برقراری ارتباط لازم بین سیستم اطلاعاتی و تگ های RFID برعهده کدخوان RFID است.

شکل 1 ، یک نمونه تگ RFID را نشان می دهد .

شکل 1 : یک نمونه تگ RFID

شکل 2 ، یک نمونه کدخوان RFID  بی سیم با برد 80 متر را نشان می دهد .

شکل 2 : یک نمونه کدخوان RFID بی سیم

» RFID چگونه کار می کند ؟

تگ و یا دستگاه فرستنده خودکار ، شامل یک مدار الکترونیکی است که که به شی مورد نظری که لازم است دارای یک کد شناسایی باشد ، متصل می گردد . زمانی که تگ نزدیک و یا در محدوده کدخوان قرار می گیرد ، میدان مغناطیسی تولید شده توسط کد خوان باعث فعال شدن تگ می گردد  .

در ادامه ، تگ بطور پیوسته اقدام به ارسال داده از طریق پالس های رادیویی می نماید .  در نهایت داده توسط کدخوان دریافت و توسط نرم افزارهای مربوطه  نظیر برنامه های ERP  ( برگرفته شده از  Enterprise Resource Planning   ) و SCMS ( برگرفته شده از Supply Chain Management systems  ) پردازش می گردد .

شکل  3 نحوه انجام فرآیند فوق را نشان می دهد .

شکل  3 : نحوه کار RFID

» آیا RFID بهتر از کد میله ای است ؟

RFID و کدمیله ای دو فناوری مختلف با کاربردهای متفاوت می باشند . علی رغم این که ممکن است وظایف این دو فناوری در برخی حوزه ها نقاط مشترکی داشته باشد ، وجود برخی تفاوت ها نیز به اثبات رسیده است :

 نوع فناوری استفاده شده جهت خواندن کدها : یکی از مهمترین تفاوت های کد میله ای و RFID ، تبعیت کدهای میله ای از  فناوری موسوم به " خط دید " است . این بدان معنی است که یک دستگاه اسکنر لازم است کد میله ای را ببیند تا بتواند آن را بخواند . بنابراین لازم است برای خواندن یک کد میله ای ، کد مورد نظر در دید اسکنر قرار بگیرد .

در مقابل ، شناسایی مبتنی بر  فرکانس رادیویی به "خط دید "  نیاز ندارد. تا زمانی که تگ های RFID  در محدوده قابل قبول کد خوان باشند ، امکان خواندن آنان وجود خواهد داشت .

عدم امکان پویش کدشناسایی در صورت بروز مشکل برای برچسب حاوی کد میله ای : در صورتی که برچسب حاوی کد میله ای خراب ، کثیف و یا پاره گردد ، امکان پویش کد میله ای وجود نخواهد داشت . این وضعیت در رابطه با تگ های RFID صدق نخواهد کرد.

فقدان اطلاعات تکمیلی:کدهای میله ای استاندارد صرفا"  قادر به شناسایی محصول و تولید کننده آن می باشند و منحصربفرد بودن کالا را تضمین نمی نمایند . به عنوان نمونه کد میله ای که بر روی یک ظرف شیر وجود دارد همانند سایر کدهای موجود بر روی سایر محصولات مشابه همان تولیدکننده  است . این کار ، شناسایی محصولی را که تاریخ مصرف آن به اتمام رسیده است را غیرممکن می سازد .

ماهیت خواندن کدها : امکان خواندن تعداد بسیار زیادی از تگ های RFID در یک زمان و بطور اتوماتیک وجود دارد . این در حالی است  که کدهای میله ای می بایست بطور دستی و یکی پس از دیگری پویش گردند .

استفاده آسان و قابلیت اعتماد : در سیستم های مبتنی بر فناوری RFID ، امکان خواندن تگ ها از مسافت بیشتری وجود دارد .همچنین درصد بروز خطاء در زمان خواندن کد کمتر از کدهای میله ای است .

 

» آیا  فناوری RFID  یک فناوری جدید است ؟

RFID یک فناوری تائید شده از سال 1970 تا کنون است و به دلیل قیمت بالای آن تاکنون در برنامه های تجاری اندکی مورد استفاده قرار گرفته شده است . در صورتی که بتوان تگ ها را با قیمت مناسب تری تولید کرد ، استفاده از فناوری RFID می تواند بسیاری از مسائل مرتبط با کدهای میله ای را برطرف نماید . با توجه به این که امواج رادیویی قادر به حرکت در بین اکثر مواد غیرفلزی می باشند ، امکان استفاده از فناوری RFID در حوزه های گسترده تری  وجود دارد .

 

» مزایای بکارگیری RFID

هم کدخوان ها و هم تگ ها می توانند دارای اندازه و شکل مختلفی باشند . با توجه به اندازه کوچک تگ ها و آزادی عمل جهت حرکت آنان ، سازمان ها و موسساتی که علاقه مند به استفاده از این فناوری می باشند از انعطاف بالائی در این رابطه برخوردار خواهند بود .

برخی از مزایای بکارگیری فناوری RFID عبارتند از :

- تگ ها می توانند مخفی باشند و یا در اکثر مواد جاسازی شوند .

- با توجه به این که تگ ها در ابعاد و اشکال مختلف ارائه می شوند ، کاربران می توانند با توجه به نیاز خود یکی از آنان را انتخاب نمایند.

- جهت خواند کد لازم نیست که تگ در معرض دید مستقیم کدخوان قرار بگیرد .

- با توجه به ماهیت تگ ها ( عدم نیاز به  تماس مستقیم ) ، استهلاک و فرسودگی وجود نخواهد داشت .

- امکان دستکاری کدهای سریال ذخیره شده در تگ ها وجود نخواهد داشت .

 

» برخی از کاربردهای RFID

از فناوری RFID در بسیاری از ساختمان های اداری و به منظور کنترل تردد کارکنان در بخش های مجاز و غیرمجاز استفاده می گردد . تعداد زیادی از فروشندگان کالا به منظور مراقبت الکترونیکی از محصولات خود در مقابل سرقت از این فناوری استفاده می نمایند . برخی نهادی دولتی نیز برای نظارت و کنترل متخلفین از فناوری فوق استفاده می نمایند .

برخی  دیگر از کاربردهای فناوری RFID عبارتند از :

- کنترل موجودی

- کنترل دستیابی

- تحلیل آزمایشگاهی

- کنترل تعداد دور . به عنوان نمونه ، ثبت اتوماتیک تعداد دفعاتی که یک دونده می بایست طی نماید 

- ثب زمان و مکان تردد .  به عنوان نمونه ، ثبت اتوماتیک زمان و مکان گشت زنی برای برخی مشاغل خاص 

- شناسایی خودرو

- امنیت ساختمان ها

- ردیابی دارایی ها

- کنترل ترافیک ، ردیابی رانندگان متخلف و ثبت اتوماتیک نخلفات

- سیستم  های حمل و نقل

- و موارد متعدد دیگر

 

 

» اجزاء یک سیستم RFID : بررسی کننده  و کنترل کننده

سیستم های RFID از فناوری مبادله اطلاعات بی سیم برای شناسایی انحصاری اشیاء ، انسان و حیوانات استفاده می نمایند . توانمندی این گونه سیستم ها مدیون بکارگیری سه عنصر اساسی زیر است .

 

- تگ ( که به آن فرستنده خودکار و یا Transponder نیز گفته می شود ) ، شامل یک تراشه نیمه هادی، یک آنتن و در برخی موارد یک باطری است .

 

- بررسی کننده ( که به آن کدخوان و یا دستگاه نوشتن و خواندن نیز گفته می شود )، شامل یک آنتن ، یک ماژول الکترونیکی RF و یک ماژول کنترلی است .

 

- کنترل کننده ( که  به آن هاست نیز گفته می شود ) ، اغلب یک کامپیوتر شخصی و یا ایستگاه کاری  است که بر روی آن بانک اطلاعاتی و نرم افزار کنترلی اجراء شده است .

 

شکل 4 ، اجزاء اصلی یک سیستم RFID را نشان می دهد .

شکل 4 : اجزاء یک سیستم RFID

 

 

» بررسی کننده RFID

بررسی کننده RFID را می توان به منزله کامپیوترهای کوچکی در نظر گرفت که از سه بخش اساسی زیر تشکیل می گردد :

- یک آنتن

- یک ماژول الکترونیک RF که مسئول برقراری ارتباط با تگ RFID است .

- یک ماژول کنترل کننده الکترونیکی که مسئولیت ارتباط با کنترل کننده را برعهده دارد .

 

یک بررسی کننده RFID به عنوان یک پل بین تگ RFID و کنترل کننده عمل می نماید و دارای وظایف زیر است :

- خواندن محتویات داده یک تگ RFID

- نوشتن داده در تگ ( در خصوص تگ های هوشمند )

- رله و یا باز انتشار داده برای کنترل کننده و بالعکس

- تامین انرژی مورد نیاز تگ ( در خصوص تگ های غیرفعال )

علاوه بر انجام عملیات فوق ، بررسی کننده های پیچیده تر RFID قادر به انجام سه عملیات مهم دیگر نیز می باشند .

- مقابله با تصادم : حصول اطمینان از ارتباطات همزمان با چندین تگ

- تائید تگ ها : پیشگیری از سوء استفاده احتمالی و دستیابی غیرمجاز به سیستم

- رمزنگاری :  حصول اطمینان از یکپارچگی داده

در شکل 5 ، چندین نمونه بررسی کننده ( کدخوان ) RFID  نشان داده شده است .

شکل 5 : چندین نمونه دستگاه بررسی کننده ( کدخوان ) RFID

» مقابله با تصادم

هدف از پیاده سازی الگوریتم های ضد تصادمی، حصول اطمینان از توانائی بررسی کننده جهت برقراری ارتباط همزمان با چندین تگ می باشد . 

فرض کنید در محدوده تحت پوشش یک بررسی کننده صدها تگ وجود داشته باشد و تمامی آنان بخواهند در یک لحظه اطلاعات خود را ارسال نمایند . بدیهی است به منظور پیشگیری از بروز تصادم ، می بایست ازالگوریتم هائی خاص استفاده گردد . 

برای پیاده سازی الگوریتم های ضد تصادمی در بررسی کننده ها از سه روش مختلف استفاده می گردد :

- سه بعدی

- فرکانسی

- زمانی

 

ادامه مطلب

دیدگاه ها : نظرات
برچسب ها: درباره تکنولوژی RF ID بیشتر بدانیم ،
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : شهرام قاسمی
ارسال شده در: الکترونیک ، روباتیک ، مقالات علمی آموزشی ،

گیرنده‌های جی‌پی‌اس انواع گوناگونی دارند و انتخاب هرکدام از آن‌ها بستگی به موارد استفادهٔ شما دارد؛ برای نمونه این که می‌‌خواهید در داخل خودرو آن را نصب کنید یا اینکه آن را در کوله پشتی خود قرار دهید گزینه‌های متعددی را پیش روی شما می‌‌گذارد.

گیرندهٔ بیسیک جی‌پی‌اس _ بیسیک: این گیرنده‌ها در واقع از ساده‌ترین و کم قیمت‌ترین گونه‌ها هستند (اغلب کمتر از $100 us) یک گیرندهٔ بیسیک (پایه) می‌‌تواند بسیار دقیق تر از گیرنده‌های گران قیمت باشد، اما باید این مساله را هم در نظر داشت که این گیرنده‌ها بسیاری از ویژگی‌های دستگاه‌های گران قیمت را ندارند. ویژگی قابل توجهی که کمبود آن بیشتر حس می‌شود، نداشتن قابلیت نقشه برداری یا Mapping است که بعدا شرح داده خواهد شد. در زیر تعدادی از امکانات این گیرنده‌های ساده آمده است:

- موقعیت یابی؛ تعیین طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی که در واقع ویژگی اصلی یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس است.
- تعیین جهت؛ با یک قطب نما ی الکترونیکی.
- تعیین ارتفاع از سطح دریاهای آزاد؛ البته باید توجه داشت که دقت در اندازه گیری ارتفاع به خوبی دقت در موقعیت یابی نیست.
- زمان دقیق.
- موقعیت ماهواره‌ها و قدرت سیگنال ها.
- توانایی محاسبهٔ مسافت پیموده شده.
- توانایی ذخیره سازی مسیر پیموده شده ؛ که با استفاده از نقطه گذاری در صفحهٔ نمایشگر انجام می‌شود.
- توانایی هدایت و مسیر یابی.
- یافتن مسیری که در گذشته آن را پیموده اید.

• گیرنده‌های دستی جی‌پی‌اس _ نقشه بردار: همانطور که از نام این گیرنده بر می‌‌آید گیرندهٔ نقشه بردار از قابلیت نمایش نقشه برخوردار است. این گیرنده‌ها ابعاد بزرگ تری نسبت به گیرنده‌های قبلی دارند. با اتصال این گیرنده به یک رایانه شخصی نقشهٔ دلخواهتان را به گیرنده می‌‌دهید. جزئیات نقشه نیز بستگی به اندازه و نیز رزولوشن نمایشگر دارد. این گیرنده‌ها فشارسنج، قطب نمای الکترونیکی، بازی و سالنامه هم دارند. اگرچه این گیرنده‌ها باید خیلی گران قیمت تر از نمونهٔ قبلی باشند، ولی افزایش قیمت نسبتاً کمی دارند و افزودن یک نمایشگر بزرگ تر برای شرکت تولید کننده هزینهٔ زیادی را در بر ندارد. قیمت این گیرنده‌ها از 150 دلار آمریکا شروع می‌شود. نقشه‌هایی که قابلیت بار کردن (upload) داشته باشند در یک سی‌دی قرار دارند که در هنگام خرید دستگاه به شما داده می‌شود. با استفاده از نصب نرم افزار نقشه در رایانه شخصی خود می‌‌توانید به انتخاب یک یا چند مسیر بپردازید و بعد از علامت گذاری نقشه آن را به گیرندهٔ نقشه بردار خود بدهید. ولی در این میان باید توجه کرد که دستگاه‌های دستی، ظرفیت محدودی دارند و تنها مقدار مشخصی از اطلاعات را می‌‌توانید در آن‌ها ذخیره کنید. مدل‌هایی از این گیرنده‌ها وجود دارند که می‌‌توان به آن‌ها کارت حافظه اضافه کرد (که معمولاً از حافظهٔ SD یا از حافظهٔ CF استفاده می‌شود). پس اگر به ذخیرهٔ مقدار بیشتری از اطلاعات نیاز دارید به یک کارت حافظه هم احتیاج پیدا می‌‌کنید. یک دستگاه پی‌دی‌ای

 • گیرنده‌های جی‌پی‌اس برای خودرو: این گیرنده‌ها بزرگ تر از گیرنده‌های دستی هستند و نمایشگری نسبتاً بزرگ دارند تا راننده در هنگام رانندگی به سادگی آن را بخواند. این گیرنده‌ها با استفاده از برق خودرو کار می‌کنند و بنابراین تنها در داخل خودرو قابل استفاده هستند. ویژگی جالبی که معمولاً در این دستگاه‌ها وجود دارد، راهنمایی‌های صوتی دستگاه است و به راننده اجازه می‌‌دهد بدون اینکه چشم خود را از جاده بردارد، با گوش دادن به صدای دستگاه طبق نقشه پیش برود. قیمت این دستگاه از 500 دلار آمریکا شروع می‌شود. بسیاری از کارخانه‌های تولید خودرو با سفارش مشتری، یک دستگاه جی‌پی‌اس بر روی خودروهای فروشی خود نصب می‌‌کنند. آن‌ها ثابت هستند و از زیبایی و نیز ایمنی بیشتری برخوردارند. قیمت تمام شدهٔ آن‌ها بیشتر از گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای است که بعدا خودتان در خودرو نصب می‌‌کنید.

• گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای یک دستگاه پی‌دی‌ای: برتری استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای (PDA) به‌عنوان یک جی‌پی‌اس، نمایشگری بزرگ است که افزون بر راحتی در مطالعهٔ نقشه، جزئیات بیشتری را نیز قابل مشاهده می‌‌سازد. همچنین همانند جی‌پی‌اس‌هایی که در داخل خودرو نصب می‌‌شوند، می‌‌توانند به صورت صوتی راهنمایی کنند. برای استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای به‌عنوان جی‌پی‌اس و اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس چندین راه مختلف وجود دارد:

- استفاده از Sleeve: وسیله‌ای است که با قرار دادن پی‌دی‌ای در آن، عملکردهای متفاوتی را می‌‌توان برای پی‌دی‌ای فراهم ساخت. برای این کار به حافظهٔ CF و یا اسلات PCMCIA هم احتیاج داریم. یک Sleeve می‌‌تواند کارت حافظهٔ اضافی، باتری اضافی، یک دوربین و یک تلفن را به دستگاه شما متصل کند و مهم تر از همه به‌عنوان یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه شما عمل کند. همچنین یک اسلات CF دیگر هم برای شما فراهم می‌‌کند که این اجازه را به شما می‌‌دهد تا بتوانید به کارهای دیگری در کنار استفاده از جی‌پی‌اس بپردازید. عملکرد یک Sleeve جی‌پی‌اس درست همانند عملکرد یک CF جی‌پی‌اس است.

- حافظهٔ CF: یکی از حافظه‌های متداول برای پی‌دی‌ای است که می‌‌تواند مستقیما به‌وسیلهٔ اسلات مخصوص CF که در پی‌دی‌ای وجود دارد یا با استفاده از Sleeve به دستگاه متصل شود. یک کارت CF جی‌پی‌اس انتخاب نسبتاً ارزان قیمتی است. ولی مشکلی در اینجا وجود دارد و آن این است که یک CF جی‌پی‌اس به سرعت باتری‌های پی‌دی‌ای شما را مصرف می‌‌کند و باید به فکر چاره باشید.

- بلوتوث جی‌پی‌اس: فن آوری بلوتوث این اجازه را به ما می‌‌دهد ارتباطی بدون سیم را بین چند دستگاه فراهم کنیم. شما می‌‌توانید پی‌دی‌ای خود را در دست گرفته و به گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای که در کوله پشتی تان قرار داده اید بصورت بی سیم متصل شوید. استفاده از یک بلوتوث جی‌پی‌اس همچنین برای داخل خودرو بسیار مناسب است چرا که با قرار دادن آن در جلوی داشبورد دید بهتری از آسمان را برای گیرندهٔ تان فراهم می‌‌کنید. o اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ دستی جی‌پی‌اس با استفاده از کابل: به بیشتر گیرنده‌های دستی، کابلی جهت اتصال به پی‌دی‌ای وصل می‌شود. با این روش می‌‌توانید با قیمتی مناسب هم در داخل خودرو و هم در خارج آن از دستگاه موقعیت یاب خود استفاده کنید. دستگاه پی‌دی‌ای با نمایشگر خوب و نسبتاً بزرگی که دارد برای مشاهدهٔ نقشه‌ها مناسب است.

- اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس خودرو با استفاده از کابل: می‌‌توانید با انتخاب گیرنده‌ها ی موسوم به موشواره (mouse) برای خودرو و یک پی‌دی‌ای از یک جی‌پی‌اس خوب بهره مند شوید. اگر می‌‌خواهید از جی‌پی‌اس خود تنها درون خودرو استفاده کنید، این مورد بهترین انتخاب است. گیرندهٔ موشواره برق خود را از خودرو تأمین می‌‌کند و باتری‌های پی‌دی‌ای شما بیشتر دوام خواهند آورد. همچنین این گیرنده یک کابل دوشاخه (Y) دارد که برق پی‌دی‌ای شما را نیز تأمین می‌‌کند. گذشته از این ها، ویژگی بسیار خوب گیرنده‌های موشواره، حداقل قیمت آن‌ها است.

 • گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای رایانه کیفی (لپ‌تاپ): تقریباً همانند یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه پی‌دی‌ای است با این تفاوت که در اینجا دیگر نیازی به استفاده از Sleeve یا چیزی شبیه به آن نیست. بخاطر داشته باشید که اگر شما بخواهیداز یک CF جی‌پی‌اس به‌عنوان گیرندهٔ لَپ‌تاپ خود استفاده کنید، CF جی‌پی‌اس شما با اتصال مستقیم به لپ‌تاپ از آن بیرون می‌‌زند و بنابراین اگر بخواهید در حالی که روی صندلی خودرو نشسته اید از جی‌پی‌اس هم استفاده کنید ،گیرندهٔ جی‌پی‌اس شما دید خوبی از آسمان نخواهد داشت و به خوبی وضعیتی که گیرنده را مستقیما زیر آسمان قرار می‌‌دهید عمل نخواهد کرد.

دیدگاه ها : نظرات
برچسب ها: انواع گیرنده‌های جی‌پی‌اس ،
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : شهرام قاسمی
ارسال شده در: الکترونیک ، روباتیک ،

وظیفه یك گیرنده GPS درست بعداز روشن شدن آن را می توان بصورت زیر خلاصه كرد.
الف) نرم افزار سیستم بایدبتواند ماهواره های موجود دردید كاربر را تعیین كند و سپس ازبین ماهواره ها , چهار ماهواره را كه دارای بهترین آرایش هندسی هستند به منظورمینیمم شدن خطای فاصله  منبعی انتخاب كند.

مل تعیین كابل ماهواره های موجود دردید كاربراغلب توسط اطلاعات قبلی موجود درحافظه خراب نشدنی دستگاه (14) انجام می شود اگرچنین اطلاعات معتبری درحافظه نباشد سیستم باید عمل جستجو را برروی تك تك 24 ماهواره GPS انجام داده ولیستی ازماهواره های در دیدتهیه كند كه مسلماً این كاروقت زیادی ازگیرنده را پس ازروشن شدن به خوداختصاص می دهد .

ب) پس ازتعیین 4 ماهواره موردنظر بایدسیگنال آنها را بدست آوریم .این كار با ساختن كدشبه تصادفی نظیر كدماهواره موردنظر درگیرنده وانجام عمل همبستگی با سیگنال رسیده انجام می شود .كد داخلی گیرنده را آنقدر شیفت زمانی می دهیم تا خروجی همبستگی‌ساز ماكزیمم گردد. دراین صورت كد بدلی وكد دریافتی ازماهواره كاملاً سنكرون هستند .به این عمل , جستجوی سیگنال ماهواره درحوزه زمان می گویند:

لازم به ذكراست كه بایستی عمل جستجو در حوزه فركانس نیز انجام شود ازآنجا كه ماهواره های GPS درمدار زمین ثابت (ژئو سنكرون)قرار نداشته ونسبت به زمین درحال حركت هستند وهمچنین چون گیرنده نیز معمولاً روی یك جسم متحرك نظیراتومبیل ویا هواپیما نصب می شود درنتیجه فركانس دقیق كاربر ارسالی به علت اثر دوپلر ,مشخص نیست پس باید فركانس كاربر محلی را نیز آنقدر تغییر دهیم تا خروجی همبستگی ساز ازحد آستانه ای بیشتر شود.و نهایتاً فركانس كاربر نیز با فركانس دریافتی سنكرون شود .

ج) پس از عمل جستجو وارد مرحله ردیابی سیگنال می شویم دراین مرحله اولاً هدف این است كه سیگنال سنكرون تولید شده دربرگیرنده همچنان با سیگنال ماهواره سنكرون بماند این عمل توسط یك حلقه كنترلی خاص تحت عنوان COSTASLOOP كه درواقع یك نوع خاص (15) VCO انجام می شود .ثانیاً عملیات دمودلاسیون (16) BPSK سیگنال رسیده اطلاعات ناوبری D(t) و عملیات شبه فاصله سنجی (تعین فاصله كاربر وماهواره توسط زمان انتشار سیگنال ) نیز دراین مرحله انجام شود.

د) مراحل بوت بایدعیناً برای 3 ماهواره دیگر انجام شود. درنهایت چهار شبه فاصله كه ازمراحل فوق محاسبه شده است دراختیار داریم . حال نرم افزار گیرنده بایدبتواند به كمك این چهارشنبه فاصله یك دستگاه چهار معادله وچهار مجهول را حل كند واین معادلات طول وعرض جغرافیایی, ارتفاع وهمچنین زمان دقیق را بدست آورد ازمراحل چهارگانه فوق مراحل الف و د بیشتر به جنبه های نرم افزاری یك گیرنده برمی گردد.

دیدگاه ها : نظرات
برچسب ها: اصول كارگیری GPS ،
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : شهرام قاسمی

× دقت بسیارزیاددرموقعیت یابی
× داشتن پوشش جهانی
× دارا بودن زمان بندی دقیق
× نداشتن هیچ گونه هزینه برای استفاده كنندگان
× تعیین سرعت درسه محور مختصات
× قابلیت دسترسی همیشگی
× قابلیت كاربردی در هرشرایط آب وهوایی
× عدم محدودیت دربكارگیری همگانی
× دقت نسبی IPPM برای طولهای كوتاه از1 تا 100 كیلومتر.
× تعیین سرعت درسه محور , زمان , تعیین فاصله سمت وگرای ونقطه مبداء .مقصود
× توانایی دید همزمان با یك گیرنده

ماهواره ابتدا اطلاعات وداده های ناوبی رابه پنج ایستگاه كنترل كه درمناطق كلردواسپرینگ(5) كو آجالین (6) دیه گوگارسی)(7) آسنشن(8) و هاوایی (9) قراردارند ارسال می كند كه درواقع این سیگنال ها ماهواره ها را ردیابی (10) می كنند.

سپس این ایستگاهها اطلاعات خودرا به ایستگاه كنترل ماهواره (ایستگاه اصلی كه همان كلرادواسپرینگ می‌باشد) ارسال كنند كه وظایف آن پردازش داده ها ارسال به ماهواره و نظارت بركنترل روزانه ماهواره است سپس این داده ها به سه آنت زمینی دیگر ارسال می شود كه توسط این آنتها اطلاعات كنترل شده به ماهواره جهت تصحیح جهت ساعت ماهواره وفرامین ودستورات تله منزی ارسال می شود به این كار اصطلاحاً ataupload شدن ماهواره گفته می شود.

دیدگاه ها : نظرات
برچسب ها: مزایای سیستم GPS ،
آخرین ویرایش: - -

نویسنده : شهرام قاسمی
ارسال شده در: مقالات علمی آموزشی ، الکترونیک ، روباتیک ،

ماهواره‌های این سیستم، در مدارهای دقیق هر روز ۲ بار به‌دور زمین می‌‌گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می‌کنند. گیرنده‌های جی‌پی‌اس این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می‌کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال از ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می‌‌کند. از اختلاف این دو زمان، فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می‌‌گردد. این عمل را با داده‌های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می‌کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با تقریب ناچیز معین می‌‌کند.

گیرنده به دریافت اطلاعات هم‌زمان از حداقل ۳ ماهواره برای محاسبه ۲ بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره‌ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطلاعات مفید دیگر، می‌نماید.

امواج ماهواره ها متشكل ازامواج حامل باند L مدوله شده با یك كداستاندار كد (C/A2ویك كد دقیق (كد P(3) ویك كددریانوردی ومختصات ماهواره به صورت توابع زمانی می باشد كه دربر آن گیرنده های شخصی تفاوتهای زمانی بین وردوی كدهای C/A را اندازه گیری میكنند اگردراثر دخالت كنترل زمینی درانطباق زمانی خطایی بوجود نیاید گیرنده های شخصی ازدقتی حدود 15 متر برخوردار خواهند شد.

مفهوم كلی ناوبری رادیویی بستگی به انتقال همزمان سیگنالهای رادیویی دارد اگر سیگنالهای رادیویی دقیقاً بطورهمزمان بطور فرستاده نشوند گیرنده نمی تواند بطوردقیق موقعیت را محاسبه نماید كنترل زمینی دراثر تاثیرگذاری بعضی ازماهواره ها درارسال سیگنال های C/A كمی قبل یا بعداز سایر ماهواره ها دخالت می كند دخالت عمدی اصلی , هما ن دسترسی موردی (4) به شمار می رود .

گیرنده های شخصی میزان خطا را تشخیص نمی دهند. بلكه بطورتصادفی بین 15تا 100 متر دقت تغییر می یابد .البته دخالت عمدی برروی گیرنده های نظامی اثر نمی گذارد .

منبع خطای دیگر وجود كه برروی فركانس سیگنال گیرنده های شخصی اثرمی گذارد كه دخالت یونسفر نامیده می شود .

زمانی كه یك سیگنال رادیویی ازبین الكترونها ی آزاد یونسفر عبورمی كند تاخیر اندكی بوجود می آید برحسب مدت زمانی تاخیر كه بوسیله الكترون های آزاد بوجود می آید ماهواره‌های GPS كدP را روی دوموج رادیویی با فركانس های مختلف ارسال می كند كه L1,L2 نامیده می شود .یك سیگنال به هنگام عبور ازیونسفر بیشتر ازدیگری به تاخیر می افتد.

 گیرنده های گران قیمت هردوفركانس را ردیابی می كنند و اختلاف وردی بین L1,L2  اندازه می گیرند مدت زمان تاخیری را محاسبه می كنند كه الكترونها ی آزاد ی بوجود می آورند وتصحیحات لازم را برای تاخیر یونسفر انجام می دهند. گیرنده های شخصی نمی توانند تاثیر دخالت یونسفر را تصحیح كنند زیرا كدهای C/A فقط برروی فركانس L1 فرستاده می شوند نوعی گیرنده های تخصصی وجوددارد كه به عنوان گیرنده های بدون كدشناخته شده اند ودقت فوق العاده ای دارند كه درآن بطورغیرمستقیم ازكد P استفاده می شود گیرنده ها ارزش كدP را مشابه آنچه كه گیرنده های نظامی تشخیص می دهند نمی شناسند بنابراین دقت آنها با استفاده ازروش های خاص پردازش سیگنال بدست می آید آنها كد P رابرای چندروز دریافت كرده وپردازش می نمایند وپس از انجام محاسباتی چندمی توانند موقعیت نقاطی را تهیه كند كه با دقت mm 10 با استفاده از3یا4 ماهواره عملی می باشد .

البته این گیرنده بیشتر برای تعیین  موقعیت دركارهای نقشه برداری بكار می رود زیرا بایدچند روزبطور مداوم درآن نقطه اطلاعات دریافت و پردازش شود.


دیدگاه ها : نظرات
برچسب ها: جی‌پی‌اس چگونه کار می‌کند ،
آخرین ویرایش: - -



تعداد کل صفحات : 32 ... 3 4 5 6 7 8 9 ...