فناوریهای شناسایی و ردیابی
بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسورفناوریهای شناسایی و ردیابی
بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسورگیرنده های سیستم GPS
گیرنده های سیستم GPS
در ابتدا قسمتهای یک گیرنده را شرح می دهیم و در ادامه به توضیح هر کدام خواهیم پرداخت .
بخشهای اصلی یک گیرنده GPS عبارتند از :
1_ آنتن با Preamplifier
2_ بخش RF ( Radio Frequency )
3_ بلوک ردیابی سیگنال
4_واحد ورودی دستورات و واحد نمایش
5_واحد خروجی و ذخره داده ها
6 _منبع نیرو
آنتن :
آنتن گیرنده وسیله ای است جهت تبدیل انرژی الکترومغناطیسی موج به جریان الکتریکی .
به عبارت ساده تر ، آنتن سیگنالهای ماهواره های بالای افق خود را دریافت و بعد از انکه نویزها را به کمک فیلتر هایی از ورودی سیگنالها برداشته آنها را به بخش RF انتفال می دهد .
یک مشخصه اصلی در آنتها الگوی حصول (Gain Panern ( آنها می باشد که حساسیت آنها در دریافت سیگنالهایارسالی از زاویه ارتفاعی مشخصی را نشان می دهد . بر طبق این الگو انتنها موظف می شوند که سیگنالهای ارسالی از ماهواره ها را تتا زائیه ارتفاعی مشخصی دریافت کنند . Gain آنتن باید متناسب با نوع کاربرد گیرنده باشد . به عنوان مثال در کارهای Static در مکانهای شهری ، Gain آنتن باید به گونه ای باشد که امواج ارسالی از ماهواره ها با زاویه ارتفاعپایین را دریافت نکند (جهت اجتناب از بروز پدیده چند مسیری ( Multipath ) ) و در کاربرد های ناوبری در دریا ها انتنهایی با Gain بالا نیاز است تا امواج مربوط به ماهواره ها با زاویه ارتفاعی پایین را نیز دریافت کند .
توضیح : یکی از اثرات و خطاهایی که در GPS با آن مواجه هستیم ، اثر چند مسیری
(Multipath ) می باشد . این پدیده در اثر انعکاس امواج از سطح منعکس کننده مانند ساختمانها به وجود می آید . در اثر این پدیده آنچه گیرنده دریافت می کند سیگنالی است که از دو یا چند مسیر مختلف به آن رسیده است . جهت اجتناب از این مسئله معمولاً الگوی حصول آنتن را به گونه ای طراحی می کنند که سیگنالهای ماهواره ها تا زاویه ارتفاعی مشخصی را ردیابی نمایند که به این زاویه ارتفاعی Cut of angle می گویند . معمولاً Cut of angle را 15 درجه اختیار می کنند . یعنی آنتنها سیگنالهای ارسالی با زاویه ارتفاعی کمتر از 15 درجه را دریافت نمی کنند . الگوی خصول آنتن باید به گونه ای باشد که اجازه ورود سیگنالهای چند مسیری را به گیرنده ندهد .
یک مشخصه دیگر آنتنها ، استحکام مرکز فاز آنها می باشد . مرکز الکترونی آنتنها باید بر مرکز فیزیکی آنها نزدیک باشد و همچنین باید نسبت به دوران هم غیر حساس باشد . این مسئله به خصوص در کاربردهایی که آنتن در حال حرکت است اهمیت زیادی دارد . برای آنتنهای مورد استفاده در کاربردهای دقیق تعیین موقعیتی ، مرکز فاز آنتن یعنی مرکز آلکتریکی آن که موقعیت به آن منسوب می شود باید از استحکام بالایی برخوردار باشد .
انواع آنتنهای GPS :
باید ذکر کنم که انواع مختلفی از آنتنها در سیتم GPS مورد بهره برداری قرار می گیرند اما عمده آنها عبارتند از :
Dipoles یا Monopole
Quadrifila helix یا Volutes
Spiral helix
Micro strip
Choke ring
لازم به ذکر است که برخی از آنتنهای ذکر شده مانند Micro strip به یک Ground Plane نیاز دارند که معمولاً این نیاز با قطعات فلزی که المانهای آنتن Micro strip روی آن قرار می گیرد مرتفع می شود .
خصوصیات آنتنها :
Dipoles یا Monopole :
_ به یک Ground Plane نیاز دارد
_ تک فرکانسه هستند
_ عمده مزیت آنها این است که اندازه آنها کوچک بوده و به آسانی قابل ساخت هستند
_ اندازه Ground Plane می تواند به گونه ای طراحی شود که خطای چند مسیری را کاهش دهد .
Quadrifila helix یا Volutes
_ به Ground Plane نیاز ندارند
_ تک فرکانسه هستند
_ از نقطه نظر ساخت پیچیده تر از گیرنده های Dipole می باشند
_ Gain Pattern خوبی دارند
Spiral helix
_ دو فرکانسه هستند
_ Ground Plane خوبی دارد
_ مرکز فاز این آنتنها از استحکام خوبی برخوردار نیست
Micro strip
_ ممکن است تک فرکانسه یا دو فرکانسه باشند
_ از نقطه نظر ساخت ساده هستند
_ با داشتن مقطع کوچک برای کاربردهای ناوبری ایده آل هستند
_ عیب عمده این آنتنها این است که Gain یایینی دارند
Choke ring
_ عموماً دو فرکانسه هستند
_ به یک Ground Plane نیاز دارند
_ شامل چندین حلقه متحدالمرکز به محور قائم آنتن هستند
_ Ground Plane به گونه ای طراحی شده اند که اثر چند مسیری را کاهش می دهند .
بخش Radio Frequency :
بخش RF بخش اصلی آنتن و در واقع قلب گیرنده می باشد . وظیفه اصلی این بخش ، تبدیل فرکانسهای سیگنال در یافتی در آنتن به فرکانس پایین تر که فرکانس متوسط IF یا فرکانس بیت می باشد .
یک قسمت مهم در این بخش ، تعداد کانالها و به عبارت دیگر تعداد ماهواره هایی است که می توانند به طور همزمان ردیابی شوند . در گیرنده های قدیمی ، تعداد کانالها محدود بود و ردیابی ماهواره ها به صورت متوالی روی همان کانال صورت می گرفت ( حدود هر 20 ثانیه یک ماهواره تعقیب می شد و در انتهای این زمان ماهواره بعدی تعقیب می شد ). امروزه بیشتر گیرنده ها ، ماهواره ها را در کانالهای جداگانه ردیابی می کنند و ردیابی ماهواره ها به صورت پیوسته صورت می گیرد . گیرنده های چند کاناله ، دقت بیشتری دارند و نسبت به گم کردن سیگنال و قطع Lock غیر حساس تر هستند ، اما دارای بایاسهای بین کانالی می باشد که این بایاسها در گیرنده های مدرن می تواند به طور کامل کالیبره شده و در سطح کمتر از 1/0 میلیمتر نگه داشته شوند .
المنهای اصلی بخش RF عبارتند از :
_ اسیلاتورها ، برای تولید فرکانس مرجع
_ فیلتر ها ، برای حذف فرکانسهای ناخواسته
_ Mixer ها ، جهت ضرب فرکانسها در هم
