GPS

GPS

GPS

מערכת איכּוּן מקום עולמית : Global Positioning System – GPS – 

 מערכת ניווט לוויינית המתבססת על כמה עשרות לוויינים ייעודיים הסובבים את כדור הארץ ומשדרים אותות  זמן מדויקים, המבוססים על שעונים אטומיים שהם נושאים. אותות אלה נקלטים על ידי מכשירים המשמשים לקביעת מקום מדויקת.

נכון ל – 2017 סובבים את כדור הארץ מערכות לוויני GPS של מספר מדינות. המובילה היא ארה"ב ששגרה לוויני GPS כבר ב – 1973 והיא המספקת שירות למערכות המשרתות את מרבית המשתמשים האזרחיים. מערכת אזרחית נוספת הנה של האיחוד האירופאי ואילו כל השאר ובכללן זו של ארה"ב, משרתות שימושים צבאיים.

המערכת הלווינית כוללת 24 לוויינים ויותר, המקיפים את כדור הארץ בשישה מסלולים שונים ובכל אחד ארבעה לוויינים. אלו חגים בגובה של כ-20,200 קילומטר, ומשלימים הקפה כל 11 שעות ו-58 דקות.

קביעת מיקומו של המקלט הקרקעי של ה – GPS נעשה על ידי חישוב מרחקו של המקלט מכל אחד מלווייני ה – GPS שבקו הראייה באמצעות אות זמן ותכווין. בכדי לקבל מיקום – FIX דרושה קליטה משלושה לווינים בעת ובעונה אחת וחישוב נקודת החיתוך שלהם. ככול שמספר הלווינים הנקלטים בעת ובעונה אחת גדול יותר, כך גם גדל הדיוק בקביעת המיקום. רמת הדיוק הנוכחית עבור משתמשים אזרחיים מגעת ל – 3 מטר.  

שילוב מקלט GPS עם מפה דיגטלית, מאפשר הצגת מיקום נוכחי בכל רגע נתון. מקובל לקרא לכלל המערכת הקרקעית – מקלט, מחשב מיקום ומפה – GPS.

מערכת החישוב של ה – GPS דוגמת את נקודות המצאות ה – GPS במרווחי זמן קצרים מאד ויכולה על ידי כך להציג כוון התקדמות ומהירות ביחס לקרקע – SOG.

DGPS – ‏ Differential GPS וכן גם  – SBAS נועדו להרחיב ולשפר את רמת הקליטה והדיוק של מערכת  – Satellite Based Augmentation Systemה – GPS האמריקאית. הן מורכבות בעיקר מלוויינים נוספים בחלל, ותחנות קרקע שמיקומן הגיאוגרפי ידוע ברמת דיוק גבוהה מאוד. תחנות הקרקע מנטרות באופן קבוע את ההפרש בין מיקומן הבדוק, למיקום המחושב המתקבל על ידי שימוש בלווייני ה GPS – ושולחות ללוויינים אחת לתקופת זמן קצרה, "פקטורי תיקוני סטייה" מעודכנים. בעת קליטת אותות מהלוויינים הללו, נשלחים גם "פקטורי תיקון הסטייה" הללו, המאפשרים לתוכנות הניווט לתקן בהתאם את המיקום הנקלט. מערכות אלו מדייקות את מציאת המיקום לסנטימטרים בודדים וניתן לזהות קיומן ע"י ביצוע חיתוך 3 תכווינים לעצמים שמיקומם ידוע במדוייק והשוואת המיקום לקריאת המיקום של ה – GPS ולזהות שה GPS –  מציג מיקום מדויק זהה. כמו כן, בעת עגינה, בדיקה שה – GPS מציג אפס מהירות.

ה – GPS מציג כוונן יחסי של התנועה לצפון האמיתי. (בעוד המצפן המגנטי מציג כוון יחסי של שדרית הספינה לצפון המגנטי).

GPS על ספינה :

מיקום אנטנת הקליטה של ה – GPS על ספינה, צריך שיהיה במקום ללא הפרעות ראיה כלפי השמיים וכן גם נמוך ויציב כדי להפחית ככול האפשר תנודות האנטנה.

INITIALISATION – בכדי להפעיל את ה GPS דרוש אתחול אשר במרבית המכשירים מתבצע אוטומטית או בבחירה ידנית. לעיתים ובפרט אם ה – GPS הועבר למרחק שמעל 500 מי"מ או היה כבוי זמן ארוך, יידרש זמן רב יחסית עד שישלים תהליך האתחול וההתבייתות על מיקומו החדש. לעיתים אף נדרשת הזנת נ"צ של אתר קרוב, תקן המפה, זמן אזורי וגובה האנטנה.

SET UP – הפעלה רגילה וכוללת כל מה שלא מתבצע אוטומטית ומאפשר בחירת תצוגות ויחידות (מי"מ, מי"ש או ק"מ).

MARK – ציון מקום שנעבר בעת השיוט, עבור שימושים מאוחרים יותר כגון הכללתו במסלול מתוכנן עתידי.

MOB – Man Over Boar  – "אדם בים", משמע שנפל מהספינה בנקודה זו ועל כן וכדי שאפשר יהיה לחזור אליה וכן גם לא להתרחק ממנה, מתווסף לה אוטומטית כוון וטווח.

חוויי המערכת:

 PDOP –  POSITION DILUTION OF PRECISIONהפחתת דיוק איתור מקום עקב קרבת לווינים ביניהם.

Course To Steer – מספר קטעים בעלי קורס שונה שבין כל שתי נקודות סמוכות ועוקבות שקושרו לנתיב אחד ונשמרים בזיכרון תחת שם נבחר.

TRACK – הנתיב האמיתי הנבחר על ידי המפעיל, אותו אמור כלי השיט לעבור בין אתר יציאה ואתר יעד.

ROUTE – הקורס האמיתי המתוקן על ידי המקלט, אותו יש לנהוג כדי להגיע אל נקודת הדרך שנבחרה.

SPEED – מהירות הספינה מעל הקרקע – SOG

ספינה יכול שתהיינה לה שתי מהירויות, זו העצמית שלה ביחס למים הסובבים אותה וזו שביחס לקרקע. היה ויש הפרש ביניהן הרי זה מחמת זרם מים. ניתן לזהות את מהירות זרם המים ע"י מציאת ההפרש בין מהירות הספינה ביחס למים – מד מהירות מים, לבין מהירותה מעל הקרקע – SOG. מהירות הזרם אם קיים, הנו ווקטור הזרם החיובי או השלילי בכוון התקדמות הספינה.