راديو GNSS

أنواع أجهزة الراديو GNSS

يُعدّ راديو نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) نظامًا يتلقّى إشارات الأقمار الصناعية لتحديد موقع الشخص في أي مكان في العالم. واختصارًا، يشير GNSS إلى نظام تحديد المواقع العالمي. لفهم أفضل لماهية راديو GNSS، من المهم أولاً فهم معنى GNSS. يتمّ بث إشارات الأقمار الصناعية بواسطة الأقمار الصناعية، والتي يمكن لجهاز استقبال GNSS التقاطها. يشبه هذا الأمر كيفية استخدام الطائرات للأقمار الصناعية للتنقل وتحديد موقعها في السماء.

تشمل أنظمة GNSS نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التابع للولايات المتحدة، ونظام GLONASS الروسي، ونظام Galileo التابع للاتحاد الأوروبي، ونظام BeiDou الصيني. لمعرفة موقع الشخص على الأرض، ترسل الأقمار الصناعية الموجودة في الفضاء إشارات تفسرها أنظمة مثل GPS وGLONASS وGALILEO وBeiDou، ثم تُرسل المعلومات مرة أخرى مثل خط العرض وخط الطول والارتفاع.

يشير مصطلح أجهزة الراديو GNSS إلى أنظمة راديو محددة يمكنها تلقي إشارات GNSS لتطبيقات مثل التوقيت والتردد والموقع. ويمكن تصنيف أجهزة الراديو GNSS هذه إلى عدة أنواع:

• أجهزة الراديو للتوقيت والمزامنة GNSS: تُوفر أجهزة الراديو GNSS هذه إشارات توقيت ومزامنة دقيقة للبنية التحتية الحيوية مثل شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية، والخدمات المالية، والبحث العلمي. تشمل التطبيقات الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) لشبكات الاتصالات المتنقلة، والمعاملات المصرفية، والبحث العلمي الذي يستخدم علامات زمنية متزامنة، من بين العديد من الأمثلة الأخرى.
• راديو GNSS المُعرّف بالبرمجيات (SDR): تستخدم أجهزة الراديو GNSS المُعرّفة بالبرمجيات معالجة الإشارات القائمة على البرامج لتلقي إشارات الأقمار الصناعية GNSS بشكل قوي. يمكنها أداء وظائف مختلفة، مثل تخفيف المسارات المتعددة، والتحديد الدقيق، واستخراج الإشارة. تتيح مرونة SDRs لها التكيف مع كوكبات GNSS وإشاراتها المتطورة.
• رادارات الكشف عن التداخل والتخفيف من تأثيره في GNSS: تعمل هذه الرادارات عن طريق تحديد التداخل في الإشارة وتقليله لتحسين موثوقية ودقة نظام GNSS. تستخدم تقنيات معالجة متطورة للكشف عن إشارات التشويش أو التزوير واتخاذ إجراءات تصحيحية للحفاظ على تحديد المواقع والتوقيت في GNSS.
• أجهزة الراديو GNSS متعددة الترددات والأنظمة: يمكن لأجهزة الراديو GNSS هذه تلقي إشارات من ترددات متعددة وأنظمة GNSS (مثل GPS و GLONASS و Galileo و BeiDou) لتحسين دقة الموقع والمرونة. تُحسّن قدرتها على العمل مع العديد من الأنظمة وأنواع البيانات الأداء والموثوقية بشكل عام.
• أجهزة الراديو GNSS الدقيقة: تُستخدم هذه الأجهزة في التطبيقات التي تتطلب تحديدًا دقيقًا للغاية، مثل المساحة، والجيوديسيا، والأنظمة المستقلة. باستخدام هذه الأجهزة، يمكن للشخص الماهر تقليل أخطاء تحديد الموقع إلى بضعة سنتيمترات أو حتى أقل.

وظائف وميزات أجهزة الراديو GNSS

الآن بعد أن أصبحنا على دراية بما هو راديو GNSS العالمي، دعونا نلقي نظرة على ميزاته المهمة.

• التطبيقات:

  يمكن استخدام أجهزة الراديو الساتلية لأشياء كثيرة. تساعد في العثور على الأشخاص المفقودين في عمليات البحث والإنقاذ. تسمح للقوارب ومنصات النفط بإرسال إشارات في المناطق النائية من المحيط. تستخدمها المستشفيات لتوصيل المواقع في مجال الطب عن بعد. يستخدمها المزارعون للخرائط الدقيقة لحقولهم. هذه بعض الأمثلة فقط على مدى قيمة أجهزة الراديو الساتلية للاتصالات في بيئات العمل الصعبة.

• الاتصال:

  تستخدم أجهزة الراديو الساتلية الأقمار الصناعية لنقل الإشارة. لذلك، فهي تحتاج إلى هوائيات لإرسال واستقبال إشارات الأقمار الصناعية. تحتوي معظم أجهزة الراديو على هوائي مدمج في الجهاز. بعضها يحتوي على هوائي خارجي يمكن توصيله. غالبًا ما يكون للهوائي الخارجي قاعدة مغناطيسية. يمكنها الالتصاق بأعلى المركبات للحصول على إشارة أفضل من القمر الصناعي عند السفر أو العمل في الخارج.

• الشاشة والضوابط:

  تحتوي أجهزة الراديو GNSS على شاشات تعرض معلومات مهمة. قد يختلف حجم الشاشة والمعلومات المعروضة من جهاز إلى آخر. بعض الطرازات لديها شاشات بحجم 0.9 بوصة فقط، بينما قد يكون لدى البعض الآخر شاشات تعمل باللمس بحجم 3.1 بوصة. تُظهر الشاشات عادةً حالة GNSS، وعدد الأقمار الصناعية، وقوة الإشارة، وإحداثيات الموقع، والوقت. هناك أزرار على الراديو تُستخدم لتغيير الإعدادات، وتخزين الإحداثيات، والتنقل في الخرائط.

• مصدر الطاقة:

  تعمل معظم أجهزة الراديو الساتلية على بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن. تُستخدم هذه الأنواع من البطاريات بشكل شائع لتشغيل الأدوات الذكية والهواتف الذكية. توفر البطاريات طاقة كافية للجهاز للعمل لساعات طويلة. هذا مفيد لمستخدمي GNSS الذين يحتاجون إلى أدوات موثوقة أثناء العمل في المناطق النائية بدون كهرباء. يمكن لبعض أجهزة الراديو حتى العمل كبنك طاقة لشحن الأجهزة باستخدام منفذ USB.

• المتانة:

  صُمم العديد من أجهزة الراديو GNSS العالمية لتدوم طويلًا. لديها أغطية خارجية قوية يمكنها تحمل السقوط من ارتفاع 1.5 متر. يمكنها أيضًا تحمل التعرض لـ 95٪ رطوبة دون أن تتلف. بعض أجهزة الراديو مقاومة للماء من أعلى إلى أسفل. لديها تصنيفات IP من IP66 و IP68. وهذا يعني أنها يمكن أن تظل مغمورة في 1.5 متر إلى 2 متر من الماء لمدة تصل إلى 30 دقيقة دون أي تسرب. سيستفيد المستخدمون الذين يعملون تحت الأمطار أو بالقرب من الماء من التصميم المقاوم للماء.

تطبيقات راديو GNSS

يُعدّ نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) ذو استخدامات عديدة لأنه يمكنه تحديد المواقع بدقة. تتضمن الصناعات مثل البناء والنقل والتعدين والشحن جميعها تقنيات GNSS في عملياتها. إليك بعض التطبيقات الشائعة لراديو GNSS:

• النقل واللوجستيات

  في قطاعات النقل واللوجستيات، يُعدّ GNSS أمرًا بالغ الأهمية لإدارة الأساطيل، وتحسين المسارات، وتتبع الأصول. يمكن للشركات خفض استهلاك الوقود، وزيادة كفاءة التشغيل، وتحسين أوقات التسليم من خلال مراقبة موقع وحركة المركبات والأصول في الوقت الفعلي.

• الزراعة والزراعة

  تعتمد الزراعة الدقيقة بشدة على تقنيات GNSS، التي تسمح للمزارعين بتحديد موقع وتوجيه الآلات والمعدات الزراعية بدقة. باستخدام التطبيقات المُمكّنة من GNSS، يمكن إجراء زراعة المحاصيل وتسميدها وحصادها بدقة أكبر، مما يقلل من هدر الموارد مع تعظيم الإنتاجية.

• التعدين والاستكشاف

  بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ GNSS أمرًا بالغ الأهمية لقطاعات التعدين والاستكشاف، حيث يُستخدم لمراقبة الأصول، وتحسين العمليات، والتحديد الجغرافي في المواقع النائية. يمكن للشركات زيادة كفاءة التشغيل وخفض التكاليف من خلال دمج GNSS مع تقنيات أخرى، مثل إنترنت الأشياء (IoT).

• البناء والهندسة المدنية

  في قطاعات البناء والهندسة المدنية، يُعدّ GNSS أمرًا ضروريًا للتطبيقات الجغرافية مثل المساحة، ورسم الخرائط، وتحديد الموقع. باستخدام التقنيات المُمكّنة من GNSS، يمكن للمهنيين العمل بدقة وكفاءة أكبر في تصميم مشاريع البنية التحتية وبنائها وصيانتها، مما يؤدي إلى توفير التكاليف وتحسين نتائج المشروع.

• المراقبة البيئية ومراقبة الكوارث

  يُعدّ GNSS أداة أساسية لمراقبة البيئة، وإدارة الكوارث، وأنشطة الاستجابة الإنسانية. من خلال توفير معلومات دقيقة عن الموقع والتوقيت، يُمكن GNSS المنظمات من تتبع وتقييم تأثيرات الكوارث الطبيعية، مثل الزلازل، والتسونامي، والأحداث الجوية القاسية، وكذلك تنسيق جهود الاستجابة ودعم عمليات التعافي.

كيفية اختيار أجهزة الراديو GNSS

عند شراء أجهزة الراديو GNSS للبيع، من المهم مراعاة الغرض من استخدام نظام RTK. ستوجه التطبيقات المختلفة المشترين أكثر نحو نظام قوي أو نظام مبسط. على سبيل المثال، ستتطلب المساحة نظامًا أكثر قوة، بينما قد لا يتطلب ذلك التطبيق المحمول.

من المهم أيضًا ملاحظة أن التطبيقات المختلفة تتطلب مستويات مختلفة من الدقة. قد لا تتطلب التطبيقات الزراعية نظام RTK بدقة دون سنتيمتر، بينما ستتطلبه المساحة.

إليك بعض النصائح الإضافية لاختيار أنظمة GNSS:

• الميزانية: ستؤثر الميزانية على نوع نظام RTK الذي يمكن استخدامه. على الرغم من أن أجهزة استقبال GNSS ذات دقة دون المتر توفر طريقة فعالة من حيث التكلفة للنشر الجماعي، إلا أنها لا تُحقق سوى دقة نقطة واحدة وأقل تكلفة من أجهزة استقبال متعددة الترددات، متعددة GNSS التي تُوفر RTK. من المفيد حساب التكلفة الإجمالية للنظام، بما في ذلك وحدات القاعدة والمتجول، والبنية التحتية، وخدمات التصحيح، وعقود المستقبل.
• هوائيات راديو GNSS: ضع في اعتبارك ما إذا كان سيتم دمج الهوائي في نظام راديو GNSS أو هوائي خارجي. سيساعد استخدام هوائي خارجي على تحسين رؤية الوحدة وقدرات استقبال الإشارة، ويساعد على تحسين الإنتاجية والدقة من خلال خفض تكاليف العمالة والقيود الزمنية. إذا كان سيتم تركيب الهوائي على مركبة متحركة، ففكر في قدرة الهوائي على تحمل الصدمات والاهتزازات وتغيرات الاتجاه الديناميكية.
• خط رؤية راديو GNSS: يشير هذا إلى ما إذا كانت شروط الرؤية المباشرة لراديو GNSS موجودة حيث يمكن للهوائي رؤية السماء. إذا كان راديو GNSS لديه شروط خط رؤية، فيمكن استخدام هوائي منخفض التكلفة، مما يوفر نسبة ممتازة بين القيمة والتكلفة.
• وقت الوصول إلى السوق: ستؤثر سرعة طرح نظام راديو GNSS في السوق أيضًا على نوع النظام الذي يمكن شراؤه. يمكن للوحدات التي تحتوي على GNSS مدمج، وبرمجيات، وواجهات برمجة التطبيقات (APIs)، وقدرات RTK، بما في ذلك الراديو و LoRaWAN، المساعدة على تسريع طرح المنتجات في السوق.
• التكامل: ضع في اعتبارك كيفية دمج نظام GNSS مع البنية التحتية الحالية. تُوفر بعض الوحدات توافقًا مع بروتوكولات Bluetooth المختلفة لتمكين التكامل السلس مع الأجهزة الأخرى.

أسئلة وأجوبة حول راديو GNSS

س1. ما هي فوائد راديو GNSS؟

ج1. يمكن للأنظمة المختلفة التي تلتقط إشارات GNSS تلقي معلومات التوقيت مجانًا ودون صيانة، بالإضافة إلى معلومات الموقع والسرعة. وتشمل ذلك البنية التحتية الحيوية ونظم الاتصالات، وصناعة الطاقة، والمؤسسات المالية، والنقل، والخدمات الطارئة. يُعدّ الملاحة بالأقمار الصناعية أمرًا ضروريًا للعمل بكفاءة في الاقتصاديات الحديثة، ويُعدّ توقيت GNSS بنفس القدر من الأهمية للعديد من القطاعات.

س2. ما هو الغرض من GNSS؟

سوف يوفر ساعة GNSS مزامنة الوقت للأنظمة والتطبيقات والبنية التحتية الحيوية والأسواق المالية وشبكات الاتصالات وشبكات الطاقة والعديد من القطاعات الاقتصادية الأخرى. يلعب توقيت GNSS دورًا حاسمًا في نظام النقل للخدمات الطارئة.

س3. ما هي عيوب GNSS؟

ج3. بصرف النظر عن فوائد GNSS المذكورة سابقًا، هناك بعض العيوب والقيود لإشارات نظام GNSS. وتشمل حقيقة أن إشارات GNSS ضعيفة وقد تشكل تهديدًا لأمن وسلامة البنية التحتية والخدمات النظامية الحرجة؛ قد يتمّ تشويش إشارات GNSS. لا ينبغي الوثوق بإشارات GNSS دون مراقبة السلامة لأنها ضعيفة ويمكن أن تعيقها العديد من العوامل.

س4. ما هو الشكل الكامل لـ GNSS؟

ج4. نظام تحديد المواقع العالمي.

س5. ما هو الفرق بين GPS و GNSS؟

ج5. يوفر GNSS تغطية عالمية، بينما GPS هو مزود GNSS محدد مقره الولايات المتحدة. يمكن لـ GNSS تغطية المزيد من الإشارات، مثل Galileo و BeiDou و Glonass و GPS. يتمّ حساب توقيت GNSS بناءً على توقيت كل قمر صناعي، وسوف يتمّ مزامنة النظام مع الإشارات المرسلة. ستستخدم ساعات GNSS هذا الوقت للتحديد وتعتمد على الجهاز المستخدم.