GPS (انگلیسی : Global Positioning System Receiver)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
GPS (انگلیسی : Global Positioning System Receiver) :
گیرنده GPS (سیستم موقعیت یاب جهانی) دستگاهی است که با دریافت سیگنال های ارسالی از ماهواره های GPS، موقعیت جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع)، سرعت، و زمان دقیق خود را محاسبه می کند. GPS یک سیستم ناوبری مبتنی بر فضا است که توسط ایالات متحده اداره می شود و مشابه آن (GLONASS روسی، گالیله اروپایی، بیدو چینی) نیز وجود دارد. گیرنده های مدرن اغلب از چندین سیستم به طور همزمان (GNSS) استفاده می کنند تا دقت و قابلیت اطمینان را افزایش دهند.
اصل کار GPS بر اساس اندازه گیری فاصله (محدوده یابی) از گیرنده به چندین ماهواره (حداقل چهار ماهواره) است. هر ماهواره یک سیگنال شامل زمان ارسال و اطلاعات موقعیت مداری خود (ephemeris) ارسال می کند. گیرنده زمان دریافت سیگنال را ثبت کرده و با محاسبه اختلاف زمان (ΔT) و ضرب آن در سرعت نور (c)، فاصله خود تا ماهواره را تخمین می زند:
\[ R = c \times \Delta T \]. این فاصله اولیه به دلیل عدم هماهنگی کامل ساعت گیرنده با ساعت اتمی ماهواره ها، دارای خطا است و به آن "شبه فاصله" (pseudorange) می گویند. با داشتن فاصله تا چهار ماهواره، گیرنده می تواند یک دستگاه معادلات چهار مجهولی (مختصات X, Y, Z و خطای ساعت گیرنده) را حل کرده و موقعیت و زمان دقیق را به دست آورد.
دقت GPS معمولی (با استفاده از کد C/A) حدود ۳ تا ۵ متر است. با استفاده از تکنیک های دقیق تر مانند DGPS (GPS تفاضلی) یا RTK (Real-Time Kinematic)، می توان دقت را تا چند سانتی متر افزایش داد.
پارامترهای مهم گیرنده GPS: حساسیت، زمان اولین موقعیت یابی (TTFF)، دقت، نرخ به روزرسانی، و مصرف توان.
کاربردها: ناوبری در خودروها، تلفن های هوشمند و کشتی ها، نقشه برداری و زمین سنجی، کشاورزی دقیق، هوانوردی، ردیابی وسایل نقلیه و اشیاء باارزش، و کاربردهای نظامی (موشک ها، بمب های هوشمند).
\[ R_i = \sqrt{(x - x_i)^2 + (y - y_i)^2 + (z - z_i)^2} + c \cdot \Delta t \]که
\[ (x, y, z) \]موقعیت گیرنده،
\[ (x_i, y_i, z_i) \]موقعیت ماهواره iام،
\[ R_i \]شبه فاصله اندازه گیری شده، و
\[ \Delta t \]خطای ساعت گیرنده است.
