GPS و اهمیت آن در کوادکوپترها

اهمیت  جی پی اس در کوادکوپتر و DRONE ها یکی از مهمترین عوامل در انتخاب و خرید کوادکوپتر است ،

 اما واقعا نقش جی پی اس در کوادکوپتر ها چیست؟

 و چرا باید یک DRONE هوشمند بخریم؟

در این مقاله سعی داریم تا شما را با معقوله موقعیت یابی از طریق ماهواره های جی پی اس و نقش حیاتی آنها در کوادروتورها بیشتر آشنا کنیم.

پیشرفت علم و فناوری در باعث شده است تا روز به روز کوادکوپتر های جدید با آپشنها ویژه ساخته و ارائه شوند ،

 ویژگی موقعیت یابی از طریق جی پی اس یکی از مهمترین اپشنهایی است که میتواند در یک DRONE حرفه ای دیده شود 

در واقع سیستم اتوپایلوت و خلبان خودکار بر پایه همین موقعیت یابی از طریق جی پی اس فعال می باشد.

واژه ی جی پی اس مخفف عبارت Global Positioning System به معنی یک سیستم مسیریابی ماهواره ای است

 که به کمک گیرنده های رادیویی به جمع آوری سیگنال های ارسالی از سوی ماهواره های در حال چرخش به دور زمین می پردازد 

تا با استفاده از آن ها موقعیت مکانی، سرعت و زمان پهپاد را تعیین کند.

سیستم جی پی اس نسبت به سایر سیستم های مسیریابی فوق العاده دقیق تر است 

و تنها با چند متر اختلاف موقعیت مکانی پهباد را تعیین می کند.

این در حالی است که سیستم های جی پی اس پیشرفته حتی می توانند عملکرد بهتری نیز داشته باشند

 و با دقت سانتی متری موقعیت مکانی را مشخص نمایند.

از سوی دیگر ساختار کوچک و فشرده مدار های الکتریکی مورد استفاده در گیرنده های جی پی اس باعث شده است

 تا این نوع سیستم ها از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه باشند و به راحتی در اختیار عموم مردم قرار گیرند.

سیستم رادیویی

به طور کلی می توان گفت جی پی اس یک سیستم رادیویی گسترده است

 که تقریبا تمام نقاط موجود روی کره زمین را تحت پوشش قرار می دهد، 

و به همین دلیل دسترسی به آن تحت هر شرایطی بسیار آسان است.

سیستم ناو بری و موقعیت یابی ماهواره ای یکی از مهمترین آپشنها در یک کوادکوپتر می باشد ، 

امروزه اکثر کمپانیهای سازنده مولتی روتور بر روی محصولات خودشان از سیستم موقعیت یابی جی پی اس استفاده می کنند ،

 زیرا با وجود جی پی اس ، کوادروتور یا هر وسیله دیگر پرنده همانند پهپاد قادر خواهد بود تا لوکیشن برخواستن 

و تیکاف خود را از طریق ماهواره های جی پی اس رد یابی کرده و به نقطه تیکاف خود بازگردند ،

 اما در سایر کوادکوپترهایی که از سیستم جی پی اس بر روی آنها استفاده نشده است

 بازگشت به خانه میتواند از طریق قطب نما و جایروسکوپ عمل نماید که زیاد دقیق نخواهد بود و ممکن است با خطا مواجه گردد.

جی پی اس

سیستم جی پی اس به کمک مفهوم فرایند Triangulation یک موقعیت مکانی را روی سطح کره زمین تعیین می کند.

در فرایند Triangulation که به معنای ردیابی و اندازه گیری شبکه ای از مثلث هاست، 

موقعیت مکانی یک گیرنده رادیویی از طریق محاسبه فاصله شعاعی سیگنال دریافت شده از منابع ارسال گوناگون تعیین می شود.

در پهباد ها نیز به منظور اجرای مسیریابی ماهواره ای از روش trilateration استفاده می شود 

که حداقل نیازمند چهار سیگنال متفاوت است تا بتواند موقعیت مکانی یک گیرنده جی پی اس تعبیه شده داخل پهباد را مشخص کند.

در این روش سیگنال دریافت شده از یک ماهواره به پهپاد اعلام می کند که روی سطح یک کره به شعاع مشخص از آن ماهواره قرار گرفته است.

در ادامه سیگنال دوم که از سوی ماهواره دیگری ارسال می شود، کره دیگری را نشان می دهد که قسمتی از آن با کره اول در تداخل است.

در این مرحله می توان گفت پهپاد و گیرنده جی پی اس داخل آن در نقطه ای روی دایره به وجود آمده در اثر تقاطع دو کره قرار دارد. 

حالا سیگنال سوم از طرف ماهواره سوم کره سوم را به وجود می آورد که با دو کره دیگر تداخل دارد 

و دایره مذکور را در دو نقطه قطع می کند. به این ترتیب موقعیت مکانی پهباد تنها به دو نقطه محدود می شود.

به منظور انتخاب نقطه مناسب و مشخص کردن موقعیت مکانی دقیق پهباد، باید به ماهواره چهارم و سیگنال ارسالی از سوی آن رجوع شود.

البته در بسیاری از موارد یکی از این دو نقطه به دلیل فاصله بیش از حد از سطح زمین

 و یا حرکت با سرعت غیر واقعی کنار گذاشته می شود، اما با این حال دلایل دیگری نیز وجود دارند 

که استفاده از ماهواره چهارم و محاسبه اطلاعات به دست آمده از سیگنال آن را به امری حیاتی تبدیل می کند.

فعالسازی خلبان خودکار با جی پی اس:

یکی از آپشنهای بسیار مهمی که میتواند باعث شود تا فرق بین یک کوادکوپتر  حرفه ای و یک کوادکوپتر مبتدی را تشخیص دهید

 سیستم اوتوپایلوت می باشد ، با فعالسازی سیستم اتوپایلوت ، CPU اصلی کوادکوپتر  وارد عمل شده 

و از طریق موقعیت یابی ماهواره ای که توسط جی پی اس فعال می گردد ، 

میتواند در حفظ و پایداری پرواز کوادکوپتر بسیار دقیق عمل کند ، 

بنابراین شخص خلبان می تواند هدایت پرنده را به اتوپایلوت بسپارد و به راحتی به تصویر برداری بپردازد.

کاربردهای جی پی اس:

بسیاری از مردم با گیرنده های جی پی اس نصب شده روی اتومبیل ها آشنا هستند 

و مسیریابی از طریق جی پی اس برای آن ها امری عادی به حساب می آید.

 اما واقعیت این است که تعیین موقعیت مکانی دقیق روی سطح زمین تنها آغاز راه است 

و تکنولوژی های خلاقانه می توانند آن را نقطه ای برای شروع تلقی کنند.

به عنوان مثال تصور اتومبیل های بدون سرنشین که 

با استفاده از مسیریابی جی پی اس در خیابان ها و بزرگراه ها حرکت می کنند خیلی دور از انتظار نیست.

چنین قابلیتی ایمنی جاده ها را افزایش می دهد و باعث از بین رفتن خطای انسانی و حوادث ناشی از آن ها می شود.

 همین نتایج در صورت استفاده از سیستم جی پی اس در کنترل ترافیک هوایی نیز وجود خواهند داشت.

 جالب است بدانید که در طول چند دهه پیش رو سیستم موقعیت یابی جی پی اس نیاز به سیستم های راداری را کاهش می دهد

 و ردیابی انواع هواپیما ها و سیستم های پروازی را با دقت بیشتری به انجام می رساند.

علاوه بر وسایل نقلیه و انواع سیستم های پروازی به خصوصپهپادهای کنترلی،

 سیستم جی پی اس کاربرد های دیگری نیز دارد که در مواقع گوناگون باعث برجسته شدن آن می شود.

مثال

به عنوان مثال تیم های عملیاتی جستجو و نجات در مواقع اضطراری می توانند 

با بهره گیری از جی پی اس بهترین مسیر ممکن را تعیین کنند و به سرعت در محل حادثه حاضر شوند.

امروزه کشاورزان نیز در تجهیزات کشاورزی خود از سیستم های جی پی اس استفاده می کنند تا فرایند کاشت 

و برداشت را مدیریت کنند و در پایان محصولات بیشتری داشته باشند.

از سوی دیگر قلاده های مجهز به جی پی اس یکی از ضروری ترین ابزار های مورد استفاده در ردیابی حیوانات به حساب می آید.

کسانی که مشکل بینایی نیز دارند می توانند از دستگاه های الکتریکی سخنگو و مجهز به سیستم جی پی اس نهایت بهره را ببرند.

بازگشت به خانه از طریق جی پی اس یا قطب نما؟

همانطور که اشاره شد سیستم ناو بری و موقعیت یابی ماهواره ای یکی از مهمترین آپشنها در یک کوادکوپتر می باشد ، 

امروزه اکثر کمپانیهای سازنده مولتی روتور بر روی محصولات خودشان از سیستم موقعیت یابی جی پی اس استفاده می کنند ، 

زیرا با وجود جی پی اس ، کوادروتور یا هر وسیله دیگر پرنده همانند پهپاد قادر خواهد بود 

تا لوکیشن برخواستن و تیکاف خود را از طریق ماهواره های جی پی اس رد یابی کرده و به نقطه تیکاف خود بازگردند ،

 اما در سایر کوادکوپترهایی که از سیستم جی پی اس بر روی آنها استفاده نشده است 

بازگشت به خانه میتواند از طریق قطب نما و جایروسکوپ عمل نماید که زیاد دقیق نخواهد بود و ممکن است با خطا مواجه گردد.

به همین دلیل اهمیت جی پی اس در کوادکوپتر و بکار گیری از این فناوری میتواند بسیار حیاتی و مهم باشد.

فعالسازی خلبان خودکار با جی پی اس

یکی از آپشنهای بسیار مهمی که میتواند باعث شود تا فرق بین یک کوادکوپتر حرفه ای و یک کوادکوپترمبتدی را تشخیص دهید

 سیستم اوتوپایلوت می باشد ، با فعالسازی سیستم اتوپایلوت ، CPU اصلی کوادکوپتر وارد عمل شده 

و از طریق موقعیت یابی ماهواره ای که توسط جی پی اس فعال می گردد ، میتواند در حفظ و پایداری پرواز کوادکوپتر بسیار دقیق عمل کند .

 بنابراین شخص خلبان می تواند هدایت پرنده را به اتوپایلوت بسپارد و به راحتی به تصویر برداری بپردازد.

 کوادکوپترهایی که به جی پی اس مجهز هستند

امروزه اکثر کوادکوپترهای حرفه ای به جی پی اس مجهز شده اند ، محصولات کمپانی DJI همه به جی پی اس مجهز هستند ،

 همانند کوادکوپتر فانتوم ، که از فانتوم ۱ تا فانتوم ۴ و مشتقات آنها می باشد 

و همچنین کوادکوپتر اسپارک و مویک مجهز به جی پی اس هستند 

و سیستم موقعیت یابی و اتوپایلوت در این نوع از پرنده ها بسیار دقیق عمل می نماید

کمپانی DJI به عنوان اولین تولید کننده محصولات و کوادکوپتر حرفه ای همچنان یکه تاز در تولیدات اینگونه محصولات به شمار می رود ،

 بعد از محصولات DJI کمپانیهایی نظیر CHEERSON بر روی محصولات حرفه ای خود جی پی اس نصب کردند ،

 کوادکوپترهایی نظیر CX-20 , CX-22 و همچنین کوادکوپتر V303 از این دسته هستند

 که تقریبا موقعیت یابی دقیقی دارند و در مرتبه دوم بعد از DJI قرار می گیرند.

ممکن است سوال برای شما پیش بیاید که آیا برای خرید یک کوادکوپتر به آپشن جی پی اس آن توجه کنیم یا خیر ؟

 در پاسخ به این سوال باید گفت که همه چیز بسته به بوجه شما دارد ، 

اما اگر از نظر کارشناسی بخواهید این مسئله را بررسی کنید بهتر است اگر مبتدی هستید ،

 از یک کوادکوپتر مبتدی شروع کرده تا به تبحر کافی در هدایت و پرواز آن برسید

 و سپس در مرحله بعدی برای خرید یک مولتی روتور یا هلی شات حرفه ای تر مجهز با جی پی اس اقدام کنید ،

 طبیعتا هدایت کوادکوپتر همانند اتومبیل می باشد ، 

شما برای آموزش رانندگی از یک ماشین منوال باید شروع کرده تا فوت و فنهای راندن اتومبیل را به خوبی فرا بگیرید.