سایت دانلود

تحقیق ها مقاله ها و پایان نامه ها
مکانیک

پروژه رشته مکانیک درباره GPS – قسمت دوم

-4-7- كاربرد در مديريت و كنترل ناوگانها :

اين ناوگان مي تواند گشتي هاي اقيانوس پيماي يك شركت حمل و نقل بين المللي، كاميونهاي يك شركت باربري زميني، قطارها ، شبكه تاكسيراني شهري، خودروهاي گشت پليس ، آمبولانس ها يا خودروهاي آتش نشاني باشد. كافي است واحد متحرك را به يك گيرنده GPS و يك كامپيوتر كه در صفحه نمايش خود، مجموعه راههاي ممكن را نشان مي دهد مجهز كرد و سپس تمام واحدها را با يك شبكه داده به مركز كنترل وصل كرد. در اين صورت مركز كنترل همواره شمايي كه كامل از وضعيت و موقعيت و آرايش كليه واحدها خواهد داشت. پيش بيني مي شود در آينده نزديك حتي خودروهاي سواري هم به اين تجهيزات مجهز شوند و بتوانند با هدايت صحيح توسط مركزكنترل ترافيك، بهترين مسير را در هر شرايطي انتخاب كنند. و يا با دزديده شدن خودرو توسط اين سيتم مكان اختفاي آن را كشف كرد.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

2-4-8- كاربرد هاي زيست محيطي:

به عنوان نمونه با بستن يك قلاده مجهز به GPS و يك فرستنده مناسب مي توان مسير مهاجرت دسته هاي پرندگان و ساير حيوانات را دقيقا و لحظه به لحظه پيگيري كرد. همچنين در اقيانوس شناسي از يك شناور كوچك مجهز به GPS و فرستنده ، جهت بررسي جريانهاي آبي در مكانهاي ناشناخته در ميان اقيانوسها استفاده مي شود.

فصل سوم: معرفي پهپاد به عنوان كار بر سيستم GPS.

فصل سوم

معرفي پهپاد به عنوان كاربر سيستم GPS

3-1- مقدمه :

پهپاد يك كلمة اختصاري از جملة پرنده هاي هدايت پذير از دور مي باشد كه معادل لاتين آن UAV ( Unmaned airial Vieheles ) و يا RPV    ( Remote Prlote Vicheles ) مي باشد.

همان طور كه از اين عبارات در اين نوع هواپيما خلبان از داخل هواپيما به محل امني روي زمين انتقال داده شده است ( ايستگاه زميني). و به همين علت منجر به حذف سيستمهاي مربوط به سرنشينان نظير اكسيژن، صندليهاي پرتاب شونده و سطوح زرهي سنگين شده است. و با توجه به هزينة تربيت خلبان هواپيماي جنگنده اين نكته كه پهپاد ها تلفات نيروي انساني ندارند ارزش پهپادها را به عنوان جايگزين هواپيماي جنگنده روشن مي كند.

بسياري در صنعت UAV بر اين عقيده اند براي كاهش هزينه هاي نظامي بايد در اين صنعت سرمايه گذاري كرد. هر فروند هواپيماي UAV به طور متوسط 45000 دلار تمام مي شود. و در مقايسه با هواپيماهاي جنگي از نظر نوع مأموريت 20 الي 30 بار ارزانتر است آمار و ارقام نشان مي دهد كه عمده سرمايه گذاري در صنعت UAV در ايالات متحده آمريكا صورت مي گيرد كه در حدود 75 درصد كل بودجه اختصاصي به صنعت UAV مي باشد.

3-2- تاريخچة پهپاد:

ايده استفاده از پهپادها از جنگ جهاني اول با طراحي دو نوع پهپاد به نامهاي

Sperry ( اسپري ) و BUG ( باگ ) قوت گرفت ولي به عنوان اسلحه كاربرد چنداني پيدا نكرد. در سال 1928 يك بمب پرنده به نام روبين ( Robin ) در كوتاه زماني طراحي و ساخته شد و قادر بود با هدايت راديويي به عنوان يك بمب زمين به زمين عمل نمايد. آمريكا در طي جنگ جهاني دوم از بمبهاي پرنده با وزن 3000 پوند به اسم

( 1-GB ) كه داراي بالهاي چوبي و رادار بوده استفاده و كنترل آن توسط امواج راديويي صورت مي كرفت و در سال 1943 توسط هواپيماهاي B175 بر عليه آلمان استفاده و قبل از پايان جنگ جهاني دوم نوع GB-4 كه مجهز به هدايت تصويري بود طراحي و ساخته شد. آمريكا در طي جنگ جهاني دوم با نصب پهپادهاي تهاجمي خود با خالي كردن تجهيزات هواپيماهاي B-17 بر روي بمب افكنهاي فوق با هدف از بين بردن سايتهاي تحقيقاتي موشكي آلمان و ايستگاهاي پرتاب آن مشغول عمليات شد و حمله هاي فوق غالبا غير موفق و منجر به كشته شدن افراد بيشماري مثل برادر بزرگ رئيس جمهور سابق آمريكا، آقاي جوزف كندي ( Joseph Kennedy ) گرديد. از موارد مهم استفاده پهپادها در طول جنگ جهاني دوم توسط آلمان ها مي توان به موشكهاي V1 اشاره كرد كه در واقع هواپيماهايي بودن كه از راه دور كنترل مي شدند دورن هواپيما پر از مواد منجر مي شد و هواپيماهاي بدون سرنشين به سمت شهرهاي انگلستان از جمله با دقت يك كيلومتر به طرف اصابت مي كرد. و چون هدفها معمولا شهرها و محله هاي مسكوني بزرگ بودند ايراد دقت كم قابل صرفه نظر بود.

در سال 1962 نيروي هوايي آمريكا، عمليات مختلف شناسايي بر روي كوبا انجام داده و در سال 1963 نوعي پهپاد به نام فاير بيز ( Fire Bees ) كه از روي هواپيماهاي C-130 به پرواز در مي آورند. با مأموريت شناسايي در ارتفاع كم در ويتنام شمالي و لائوس و چين كمونيست مشغول عمليات شده طبق اطلاعات منتشره آمريكا بالغ بر 3000 پرواز با پهپادها براي انجام مأموريتهاي مختلف بر فراز آسياي جنوب شرقي داشته است. و بالاخره تا به امروز كه اوج بالندگي وزارت دفاع آمريكا در زمينة ساخت و توليد پهپادها Joint Stare و qilver Fox و Global Hawk مي باشد كه موارد استفاده آنها را مي توان در جنگ افغانستان و جنگ دوم آمريكا و عراق نام برد.

و قيمت آنها بالغ بر صدها ميليون دلار بر آورد مي شود.

كشورهايي كه در زمينه طراحي و ساخت پهپادها فعاليت دارند مي توان به آمريكا – روسيه – ايتاليا – استراليا – فرانسه – اسرائيل – ايران اشاره كرد.

البته كشورهايي مثل تركيه و پاكستان و هند از چند سال پيش تحقيقات خود را در اين زمينه آغاز كرده اند.

3-3- آينده پهپادها :

بدون ترديد آينده پهپادها در گرو توليد ريز پهپادها يا ميكرو پهپادها مي باشند كه در وزارت دفاع آمريكا در حال كار تحقيقاتي گسترده مي باشد.

يك كاماندو را در نظر بگيريد كه مأموريت دارد تا چند گروگان كه در ساختماني گرفتار شده اند را نجات دهد او نياز دارد بداند كه موقعيت دقيق گروگانها در ساختمان چيست. ولي به راحتي نمي تواند به درون ساختمان قدم بگذارد . دست او به كمر بندش رفته و درب يك جعبه را باز كرده و از آن يك ريز پهپاد بيرون مي آورد. اين يك پرنده دو اينچي است كه مي تواند به سرعت در داخل ساختمان پرواز كرده و پس از جمع آوري اطلاعات لازم وضعيت را ارزيابي كند.

اين پرنده ها به علت اندازة بسيار كوچكشان آشكار شدنشان توسط دشمن بسيار مشكل مي باشد. و در صورت آشكار شدن هم به آساني نمي توان آنها را هدف گلوله قرار داد.

تفكر محققان وزارت دفاع آمريكا اين است كه يك منبع تغذيه جديد براي اين هواپيما اختراع كنند. آنها مي گويند اگر از باطري استفاده كنيم بسيار سنگين بوده و به علاوه نمي تواند براي مدت طولاني نيروي الكتريسيته را تأمين كند. ما بر روي منبع انرژي خارج از هواپيما تحقيق مي كنيم در اين تحقيقات يك آنتن، پرنده را رد گيري كرده و به وسيله امواج مايكرو ويو برايآن انرژي تهيه مي كند، پرنده انرژي ارسالي را دريافت كرده و آن را اصلاح يكسويه كرده و براي راه اندازي پهپاد به كار مي برد. يكي از مزايا و برتري هاي انرژي مايكرويو اين است كه شما مي توانيد اندازه پهپاد را كوچك و كوچكتر سازيد در صورتي كه با استفاده از باطري چنين كاري مشكل مي باشد. در روي ريز پهپادها آنتني كه در حال تحقيق و بررسي براي نصب هستند چند جهتي

( Multi – DIRECTIONAL ) بوده و پرنده به هر سو پرواز كند مي تواند از آن انرژي لازمه را دريافت كند كه آنها از بدنه هواپيما نيز به عنوان آنتن استفاده كرده اند. و البته ساير اجزاي پرنده ، از قبيل سنسورها ومدارات الكتركي و ؟ و غيره بسيار كم حجم و سبك مي باشند.

3-4- وظايف پهپاد :

1- شناسايي :

به كمك دوربينهاي عكسبرداري و دوربينهاي فيلم برداري اعم از ديد در شب و روز مي توان از مناطق مورد نظر عكس و فيلم تهيه كرد و متوسط سك فرستنده تصاوير را به گيرنده ايستگاه زميني و يا در صورت امكان به ماهواره ارسال كرد به نظر مي رسد مهم ترين وظيفه اي كه مي توان به يك پهپاد سپرد شناسايي و يا جاسوسي از مواضع ، تجهيزات و امكانات دشمن مي باشد. امروزه ايالات متحده آمريكا در اين امر پا را فراتر نهاد . يك پهپاد ساخت اين كشور مثل پهپاد T-Star قادر است تا با شناسايي تجهيزات دشمن با تاباندن ليرز به آن بمبهاي هدايت شوند را از صدها كيلومتر آنطرف تر به سمت هدف هدايت نمايد.

2- هدف :

از اين پرنده ها مي توان براي آموزش پدافند موشكهاي زمين به هوا و هوا به هوا استفاده كرد. و يا تست و آزمايش را دارهاي جستجو گر و يا ردگير استفاده نمود. ولي از آنجائيكه RCS هواپيماهاي بدون سرنشين با بدنه كامپوزيت ( يا فايبر گلاس)

كم مي باشد با نصب رفلكتورهاي مناسب بر روي هواپيماي بدون سرنشين RCS آنها را تا حد RCS هاي هواپيماهاي جنگنده بالا برد.

3- انتحاري:

در اين روش هواپيماي بدون سرنشين را پر از مواد منفجره كرده و با دادن مختصات هدف به حافظة پردازش گر همانند موشك به سمت هدف روانه مي كنند. و يا در روشي كه بعضي از كشورها به تكنولوژي ساخت آن رسيده با نصب سيستمي به نام جستجوگر راداري ( Radar Sekker ) در نوك هواپيماي بدون سرنشين اين پرنده را كه از مواد منفجره گشته است را به سمت رادار دشمن هدايت مي كنند.

و آن را بر اثر اصابت با پرنده نابود مي سازند.

4- رله اطلاعات:

در مناطق عملياتي و يا در عمق خاك دشمن كه امكان نصب فرستنده و دكل جهت رله اطلاعات وجود ندارد پهپادها مي توانند نقش خود را ايفا كنند.

به طور مثال پهپاد Silver Fox ( روباه نقره اي ) تفنگداران آمريكايي را در جنگ با عراق در راستاي جمع آوري و رله بلادرنگ اطلاعات براي مقاصد عملياتي ياري داده است.

گزارش شده است كه 8 فروند از اين نوع پهپاد در صحنه عملياتي عراق فعال بودند.

5- رزمي:

پهپادها را مي توان با نصب موشكهاي مناسب بر روي آنها تهاجم به اهداف دشمن كرد. همان طور كه در جنگ دوم آمريكا با عراق يك پهپاد پريديتور يك موشك هلفاير را به ديش اصلي ماهواره اي تلويزيوني در مركز شهر بغداد به عنوان بخشي از تلاشها براي از كار انداختن عراق شليك كرد. با اينكه موشك مستقيما به هدف اصابت كرد ولي سيگنال تلويزيوني هنوز روشن بود و علت آنهم اين بود كه صدام حسين از 12 سال پيش براي چنين حملاتي خود را آماده كرده بود.

6- جنگ الكترونيك:

با نصب جمر بر روي پهپاد مي توان جهت از كار انداختن رادار دشمن به طور موقت و يا اختلال در گيرنده اي اطلاعاتي دشمن عمل كرد و يا فريب دشمن به صورتي كه با نصب رفلكتورهاي مناسب سطح رادارمي ( RCS ) يك پهپاد كوچك و ارزان را به اندازه يك هواپيماي جنگنده و يا بمب افكن تبديل كرد و موج اتلاف موشكهاي پرتابي از طرف دشمن شد.

3-5- سيستمهاي الكترونيكي پهپاد:

1- لينك مخابراتي :

اين لينك شامل فرستنده ها و گيرنده ها و آنتها مي باشد.

پهپادي كه براي شناسايي و يا ديده باني ساخته مي شود بايد يك فرستنده تصوير و يك دوربين براي ارسال تصاوير و يك فرستنده و گيرنده Data جهت ارتباط با ايستگاه زميني براي دريافت فرآمين و دادن گزارشات راجع به وضعيت هواپيما مي باشد. حساسيت گيرنده ها و توان فرستنده ها بايد به قدري مناسب باشد كه پهپاد بتواند مسافت تعيين شده مثلا 300 km را به راحتي طي نمايد. در روي يك پهپاد به اجبار نمي توان از آنتن هاي جهتي استفاده كرد از اين رو در اكثر پهپادهايي كه ساخت داخل و خارج مي باشند از آنتن هاي مونوپل و داي پل استفاده مي شود.

در روي ايستگاه زميني به عات آن كه جهت پهپاد را مي توان رديابي ( Track ) كرد مي توان از آنتن هاي جهتي ياگي و يا ديش براي بالابردن بهره استفاده نمود.

2- كنترل و ناوبري:

تبديل اطلاعات ناشي از فرآمين راديو كنترل به زبان كد براي هدايت پهپاد و ساير تبادل اطلاعات از قبيل تبديل وضعيت سروها و سنسورها از طريق نرم افزار به زبان كد جهت ارسال به ايستگاه زميني جزو وظايف قسمت كنترل و ناوبري مي باشد.

3- اپتيك :

پهپادهاي شناسايي احتياج به دوربينهاي معمولي و دوربينهاي ديد در شب دارند كه استفاده از هر كدام ازآنها بسته به زاويه ديد و ارتفاع و نوع مأموريت داراي ظرافتهاي خاص خود را دارند. در پهپادهاي مدرن از تكنيكهاي SAR ( Synthetic Aperture Ruduv ) جهت شناسايي استفاده مي شود با استفاده از اين سيستم عواملي از قبيل شرايط جوي و شب و روز و گرد و غبار به دليل راداري بودن تكنيك اين سيستم تقريبا بي تأثير مي شوند.

اين روش در دسترس كشورهاي جهان سوم قراردادده نشده است.


4- وايرنيگ :

وايرنيگ در واقع سيم كشي داخلي بدنه پهپاد مي باشد كه سيستمهاي مختلف داخلي پهپاد ار به هم ارتباط مي دهند. البته به دليل وجود داشتن انواع مولدهاي نويز از قبيل موتور، سويچينگ تغذيه ، فرستنده هاي Data و تصوير و غيره بايد تكنيك‌هاي EMC (Electro Magnatic Inter fernce ) را به شدت رعايت كرد. اين كار قواعد و روشهاي خاص دارد كه در دانشگاههاي هواپيمايي راجع به اين موضوع تحقيقات گسترده اي انجام شده .

5- منابع تغذيه و سويچينگ:

منابع تغذيه پهپاد ژنراتورهايي مي توانند باشند كه با موتور كوپل گشته اند و يا براي پهپادهاي كم مصرف از باطري هاي قابل شارژ از نوع نيكل كاريم و غيره جهت تغذيه سيستم هاي الكتورنيكي و برقي استفاده مي كنند.

3-6- سيستم هاي مكانيكي:

كه مي توان از اين قسمت به اجزا بدنه و بال – لانچر – موتور – ملخ و چتر و … اشاره كرد.

3-7- ايستگاه زميني:

معمولا ايستگاه زميني يك كاميون اتاق دار و يا يك ون مي باشد كه داخل آن تجهيزات كامپيوتري براي هدايت پهپاد و چندين مانيتور براي ديدن موقعيت مكاني پهپاد به وسيله Simulator و ديدن تصاوير و عكس هايي كه يك پهپاد به هنگام شناسايي به ايستگاه زمين ارسال مي كند. بر روي اتاقك كاميون هم جايگاهي براي آنتن جهتي ( از قبيل ديش و ياگي و… ) براي دريافت تصاوير و آنتنهاي غير جهتي ( از قبيل دي پل و منوپل) براي ارسال و دريافت فرامين ( Data ) مي باشد.

3-8- شرح عمليات پروازي:

يك پهپاد به دليل محدوديت در حجم و نيروي محركه موتور به تنهايي قارد به اوج گرفتن و پرواز نمي باشد. زيار طراحي كي پهپاد به گونه اي است كه بايد سبك ترين وزن براي مصرف كم انرژي و كوچكترين حجم را براي قدرت مانور و دور ماندن از ديد رادار را داشته باشد.

از اين رو عامل پرتاب يك پهپاد ، وسيله اي خارجي مي باشد كه لانچر (Lancher) نام دارد. پهپاد بر روي لانچر قرار مي گيرد و لانچر توسط نيروي متراكم شده ، پهپاد را با زاوية تعيين شده پرتاب مي كند. بعد از شتاب گرفتن لازم، پهپاد ادامة مسير را با كمك موتور خود طي مي نمايد. بعضي از پهپادها هم براي گرفتن شتاب لازم طوري طراحي شده اند كه از روي هواپيماهاي حامل به بيرون پرتاب مي شوند.

بعد از اينكه پهپاد عمل Take Off را انجام داد. خلبان با يك راديو كنترل دستي به هدايت پهپاد مي پردازد و هنگامي كه پرنده از ديد چشم دور شد . هدايت آن توسط كامپيوتر ايستگاه زميني و GPS انجام مي شود. بعد از انجام مأموريت پهپاد دوباره به مكان ايستگاه زميني برگشته و روي جادة مسطحي كه براي آن تدارك ديده شده‌است توسط خلبان با راديو كنترل و بطريقة چشمي عمل فرود( Landing) را انجام مي‌دهد.

فصل چهارم

مروري بر تئوري GPS و مبحث خطاها

در اين بخش به سيستم GPS و سيگنالهاي ماهواره‌هاي GPS و مبحث خطاها اشاره خواهد شد.

4-1- سيستم GPS

سيستم GPS به سه بخش قابل تقسيم بندي مي باشد. بخش فضايي و بخش كنترل و بخش زميني.

1- بخش فضايي (Space Segment)

براي فراهم كردن امكان يابي پيوسته جهاني در GPS، طراحي براي گردش تعداد كا في ماهواره به گرد زمين اجرا شده است كه تضمين مي كند تحت هر شرايط، در هر زمان و در هر نقطه، همواره حداقل 4 ماهواره، در ديد الكترونيكي هستند.

طرح هاي مختلفي براي چگونگي آرايش و تعداد ماهواره هاي لازم پيشنهاد و بررسي شده و در نهايت اين نتيجه بدست آمد كه تعداد 24 ماهواره در 6 صفحه مداري به مركزيت كره زمين قرار بگيرند كه در هر صفحه 4 ماهواره قرار گرفته باشد. از اين 24 ماهواره 21 ماهواره فعال و 3 ماهواره ديگر به صورت يدكي مي باشند.

منظومه ماهواره هاي GPS وجود 4 تا 8 ماهواره با ارتفاع 15 درجه را در حوزه ديد هر كاربر واقع در هر نقطه سطح زمين، در هر لحظه اي از شبانه روز تضمين مي كند.

اگر زاويه قطع تا حد 10 درجه كاهش يابد در برخي زمانها تا 10 ماهواره هم در ديد خواهد بود و با كاهش بيشتر زاويه قطع تا 5 درجه اين تعداد به 12 تا هم خواهد رسيد، ماهواره هاي GPS داراي بخش هايي براي دريافت و پخش امواج راديويي، ساعت هاي اتمي، كامپيوترها، صفحه هاي خورشيدي براي تهيه انرژي و سيستدم پيش رانش به منظور حفظ پايداري ماهواره در مدار خود هستند.

ماهواره ها با ارسال سيگنالهايي براي كاربر، به او امكان مي دهند تا فاصله خود را تا آنها بسنجند. همچنين هر ماهواره پيامي منتشر مي كند كه به كاربران اجازه مي دهد تا موقعيت فضايي ماهواره را در هر لحظه تعيين كند. به كمك اين سيگنالها است كه كاربران قادرند مكان خود را بر روي و يا نزديك سطح زمين با روش تقاطع بدست آورند. براي تشخيص ماهواره هاي مختلف از هم، راههاي مختلفي وجود دارد مانند: شماره نوبت پرتاب، كد نويز شبه اتفاقي PRN، شماره موقعيت مداري و بالاخره شماره كاتالوگ NASA ماهواره.

پنج نسل مختلف از ماهواره هاي GPS وجود دارد كه در اينجا معرفي مي شود: نسل I، نسل II و نسل IIR و نسل IIF.

ماهواره هاي نسل I در دوره زماني 1978 تا 1985 با وزن kg845 به فضا پرتاب شدند.

گرچه اين نسل از ماهواره هاي GPS ديگر وجود خارجي ندارند ولي از لحاظ مطالعاتي و پايه بودن آنها در مراكز علمي و دانشگاهي مورد بررسي و مطالعه قرار مي‌گيرند. سيگنالهاي ارسالي ماهواره هاي نسل I براي كليه كاربران GPS در دسترس و قابل استفاده بود ولي در نسل II، برخي از سيگنالها رمز شده و دسترسي و حق استفاده از آن به آن دسته از كاربران كه وزارت دفاع آمريكا مجاز تشخيص مي دهد (عموماً نيروهاي نظامي ايالات متحده و ساير نيروهاي NATO) محدود گشته است.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا" از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *