GPS L5 چیست و چگونه دقت GPS را بهبود می بخشد؟

برای سال‌ها، دستگاه‌های گرید مشتری از گیرنده‌های GPS تک فرکانس برای تعیین مکان خود استفاده می‌کردند. اما این در حال تغییر است زیرا ابزارهای جدیدتر شروع به اضافه کردن پشتیبانی از فرکانس دوم GPS به نام L5 کرده اند. در این مقاله با نسل جدید جی پی اس آشنا خواهید شد.

سیگنال GPS

اگرچه در ابتدا برای ارتش آمریکا طراحی شده بود، اما سیستم موقعیت یاب جهانی یا GPS اکنون نقشی حیاتی در زندگی ما ایفا می کند. از ناوبری گام به گام گرفته تا اشتراک گذاری موقعیت مکانی خود برای تحویل مواد غذایی، ما به صورت روزانه از GPS استفاده می کنیم. اما با گذشت زمان، گوشی هوشمند، ناوبری داخل خودرو یا ساعت هوشمند شما از یک فرکانس قدیمی به نام L1 برای دریافت سیگنال GPS و تعیین مکان آن استفاده می‌کند.

L1 به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، و به دگرگونی بزرگی دنیا کمک کرده است. اما این فرکانس مستعد خطاهای چند مسیری است که زمانی ایجاد می شود که برخی از سیگنال های GPS توسط ساختمان ها، زمین و سایر اشیاء قبل از رسیدن به گیرنده منعکس می شوند. تعیین مکان در GPS بر اساس اندازه گیری فاصله تا ماهواره ها است، بنابراین این بازتاب ها باعث ایجاد مشکل می شود و فاصله ای متفاوت از سیگنالی را نشان می دهد که مستقیماً از ماهواره به گیرنده می رسد. سیگنال های L1 نیز در عبور از موانع فیزیکی بسیار مؤثر نیستند.

بنابراین، دولت آمریکا برنامه نوسازی GPS را برای همگام شدن با زمان در حال تغییر و پیشرفت فناوری اجرا کرده است. به عنوان بخشی از این تلاش نوسازی، سه سیگنال GPS جدید برای استفاده غیرنظامی ارائه می شود: L2، L5، و L1C. نسخه L1C هنوز در مرحله توسعه است و داده های ناوبری را ارائه نمی دهد، اما سیگنال های L2 و L5 در مراحل مختلف قبل از عملیات هستند، با ماهواره های بیشتری نسبت به L5 تا ژوئن 2022 سیگنال L2 را ارسال می کنند. هدف آمریکا افزایش دقت موقعیت مکانی GPS برای استفاده غیرنظامیان با این سیگنال های جدید است.

در حالی که هر دو سیگنال L2 و L5 قدرتمندتر از سیگنال L1 هستند و پهنای باند بیشتری دارند، L5 تقریباً در همه چیز از جمله برخورد با تداخل و خطاهای چند مسیره بهترین است. همچنین، L2 قرار است با سیگنال L1 برای افزایش دقت آن استفاده شود. سیگنال L5 را می توان به طور مستقل تفسیر کرد. L5 در سال 2014 پخش بر روی ماهواره های پشتیبانی شده را آغاز کرد و تا ژوئن 2022، توسط 17 ماهواره GPS مخابره می شود.

از آنجایی که هر سیگنال GPS که توسط کمتر از 18 تا 24 ماهواره پخش می‌شود، کاربرد محدودی دارد، L5 حداقل یک پرتاب ماهواره دیگر نیاز دارد تا به طور منطقی مفید باشد. انتظار می رود تا سال 2027 حدود 24 ماهواره L5 به آسمان برسند.

چرا L5 مهم است؟

همانطور که گفته شد، L5 پیشرفته ترین سیگنال GPS موجود برای استفاده غیرنظامی است. اگرچه در اصل برای کاربردهای حیاتی و با کارایی بالا، مانند کمک به ناوبری هواپیما، کارایی داشته، اما مانند سیگنال L1 برای همه در دسترس است. بنابراین سازندگان دستگاه‌ها در بازار انبوه مانند گوشی‌های هوشمند، ردیاب‌های تناسب اندام، سیستم‌های ناوبری داخل خودرو و ساعت‌های هوشمند آن را در دستگاه‌های خود ادغام می‌کنند تا بهترین تجربه ممکن GPS را ارائه دهند.

یکی از مزایای کلیدی سیگنال L5 این است که از فرکانس رادیویی 1176.45 مگاهرتز استفاده می کند که برای ناوبری هوانوردی در سراسر جهان رزرو شده است. به این ترتیب، لازم نیست نگران تداخل ترافیک امواج رادیویی دیگر در این فرکانس، مانند پخش تلویزیونی، رادارها، و هر وسیله کمک ناوبری زمینی باشد.

با داده‌های L5، دستگاه شما می‌تواند به روش‌های پیشرفته‌تری دسترسی داشته باشد تا مشخص کند کدام سیگنال‌ها خطای کمتری دارند و به طور مؤثر مکان را مشخص می‌کند. این به ویژه در مناطقی که سیگنال GPS را می توان دریافت کرد اما به شدت تخریب شده، مفید است. در چنین شرایطی، L5، به لطف پهنای باند افزایش یافته خود، می تواند اطلاعات مفید بیشتری در تعیین بازتاب های موجود در سیگنال دریافتی ارائه دهد.

علاوه بر این، سیگنال L5 قوی‌تر باعث پوشش بهتر در محیط‌های شهری متراکم می‌شود و به دستگاه‌ها کمک می‌کند تا به سرعت قفل مکان را بگیرند. در نهایت، فرکانس پایین آن، دریافت را برای استفاده در فضای داخلی افزایش می دهد. بنابراین، می‌توانید انتظار داشته باشید دستگاه‌هایی که قادر به دریافت سیگنال L5 هستند، داده‌های مکان دقیق‌تری نسبت به دستگاه‌هایی با سیگنال‌های L1 یا L2 ارائه کنند.

کدام دستگاه ها از سیگنال L5 استفاده می کنند؟

سازندگان دستگاه شروع به استفاده از سیگنال L5 به عنوان بخشی از GPS دو فرکانس در کنار سیگنال L1 کرده اند. شیائومی می 8 اولین گوشی هوشمندی بود که در سال 2018 از L5 پشتیبانی کرد، اما از آن زمان تاکنون چندین دستگاه با یک ویژگی به بازار آمده اند. برخی از دستگاه‌های محبوبی که می‌دانیم قادر به دریافت سیگنال جی‌پی‌اس L5 هستند عبارتند از: اپل واچ اولترا، ردیاب‌های GPS دستی GPSMAP 65، 65s و 66sr گارمین، گوشی‌های گوگل پیکسل 4، 5 و 6، و گلکسی اس 22 پلاس، اس 21 پلاس و اس 21 اولترا.

متأسفانه، دریافت یک لیست با تمام دستگاه هایی که قادر به دریافت سیگنال GPS L5 هستند غیرممکن است. اما به نظر می رسد این پایگاه داده باز در Google Sheets، حاوی اطلاعاتی از برنامه اندروید GPSTest، بیشتر گوشی های اندرویدی است که از سیگنال L5 پشتیبانی می کنند. به علاوه، اگر کنجکاو هستید که آیا گوشی اندرویدی شما از آن پشتیبانی می کند یا خیر، هواوی توصیه می کند از GNSSLogger گوگل استفاده کنید.

می توانید از این اپلیکیشن برای گرفتن داده های سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی (GNSS) و تعیین حضور سیگنال L5 استفاده کنید. اپلیکیشن GPSTest که قبلاً ذکر شد نیز اغلب به عنوان یکی از گزینه‌هایی برای بررسی اینکه آیا یک دستگاه اندروید از L5 پشتیبانی می‌کند یا خیر توصیه می‌شود. گزینه دیگر تماس با سازنده دستگاه است تا بفهمید آیا دستگاه خاصی از سیگنال L5 پشتیبانی می کند یا خیر. به یاد داشته باشید، سیگنال L5 به سخت افزار جدید نیاز دارد و در دستگاه های قدیمی تر که فقط با سیگنال L1 سازگار هستند، کار نمی کند.

سیگنال های L5 به GPS محدود نمی شوند

GPS که متعلق به آمریکا است، تنها سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی (GNSS) نیست. این تنها GNNS نیست که از سیگنال L5 استفاده می کند. BeiDou چین، Galileo اتحادیه اروپا، IRNSS هند و QZSS ژاپن نیز سیگنال‌ها را در فرکانس L5 ارسال می‌کنند. به علاوه، گلوناس روسیه قصد دارد تا سال 2025 ماهواره هایی با قابلیت پخش سیگنال L5 به فضا پرتاب کند. برخی گجت‌ها از چندین سیستم موقعیت‌یاب جهانی پشتیبانی می‌کنند و به دلیل همین موضوع، می‌توانند دقت بسیار بیشتری را ارائه کنند.

دقت موقعیت مکانی بهبود یافته

روی هم رفته سیگنال‌های L5 مزایای قابل توجهی را برای GPS ارائه می‌کنند اما همانطور که گفتیم، دولت آمریکا هنوز تعداد ماهواره‌های مربوط به این فناوری را چندان افزایش نداده و بنابراین برای بهره‌گیری از تمام مزایای این فناوری، باید چند سال دیگر منتظر بمانیم.