هل تعلم أن هناك أنظمة مختلفة لتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية، مثل GPS و Galileo و GLONASS و Beidou وكلّها تندرج تحت GNSS ؟
في هذا المقال من أكاديمية اتصالاتي، سنقارن بين هذه الأنظمة ونستعرض الفروق الرئيسية بينها من حيث دقّة المواقع، التغطية الجغرافية، والتقنيات المستخدمة. سنساعدك على فهم كيفية عمل كل نظام وكيف يمكن أن يؤثر اختيارك لأحد هذه الأنظمة في التطبيقات العملية اليومية.
تابع القراءة لاكتشاف كل ما تحتاج معرفته عن هذه الأنظمة وكيفية الاستفادة من كل واحد منها!
GNSS هو مصطلح مُختصر لـ Global Navigation Satellite System، وهو نظام عالمي يستخدم شبكة من الأقمار الصناعية لتوفير خدمات دقيقة لتحديد المواقع (Positioning)، الملاحة (Navigation)، والتوقيت (Timing) في أي مكان على سطح الأرض.
يعتمد GNSS على إشارات يتم بثّها من الأقمار الصناعية إلى أجهزة استقبال مثل الهواتف الذكية، أنظمة الملاحة في السيارات، والطائرات. بمجرّد أن يستقبل الجهاز إشارات من 4 أقمار صناعية على الأقل، يمكنه تحديد موقعه بدقّة عبر عملية تُعرف باسم التثليث (Trilateration).
يوجد اليوم عدّة أنظمة عالمية تعتمد على الأقمار الصناعية لتوفير خدمات الملاحة الدقيقة، ومن أبرزها:
BeiDou: النظام الذي طورته الصين.
إنّ فهم تاريخ هذه الأنظمة يوضّح كيف تطوّرت التكنولوجيا من أنظمة عسكرية مغلقة إلى أنظمة مفتوحة للاستخدام المدني، وبالتالي تحسين دقّة الملاحة وتوفير تغطية عالمية شاملة.
يُظهر الجدول التالي مراحل تطوير هذه الأنظمة، وتواريخ إطلاقها، وتاريخ اكتمال تشغيلها عالميًا:
| النظام | التطوير | أول إطلاق | التشغيل الكامل |
| GPS | السبعينات (1973) | 1978 | 1995 |
| GLONASS | السبعينات (1976) | 1982 | 2011 |
| BeiDou | بدأ في 1994 لتقليل الاعتماد على الأنظمة الأخرى | 2000 | 2020 |
| Galileo | بدأ في 1999 بهدف الاستقلال عن GPS | 2005 | 2020 |
تُبيّن المقارنة بين GPS، Galileo، GLONASS، و BeiDou أنّ لكل نظام نقاط قوّته واستخداماته المناسبة وبالتالي فإنّ الاختيار بين الأنظمة يعتمد على التطبيقات المطلوبة والموقع الجغرافي.
سنقسّم دراسة الفروقات بين الأنظمة على عدّة مستويات:
| الميّزة | GPS | Galileo | GLONASS | BeiDou |
| الدولة المُطوّرة | الولايات المتحدة | الاتحاد الأوروبي | روسيا | الصين |
| الهدف الرئيس | توفير نظام ملاحة عالمي | نظام مستقل ودقيق وآمن | بديل روسي لـ GPS | تغطية إقليمية وعالمية |
يُقصد بالمقارنة من حيث البنية التقنية عدد الأقمار الصناعية ومداراتها، والترددات المستخدمة، ودقّة تحديد المواقع، وكذلك تغطية الإشارات عالميًا:
| الميّزة | GPS | Galileo | GLONASS | BeiDou |
| عدد الأقمار الصناعية | 31 | 24 | 24 | 35 (بأقمار مختلفة المدارات) |
| عدد مستويات المدارات | 6 | 3 | 3 | 3 |
| الارتفاع (كم) | 20,180 | 23,222 | 19,100 | 21,530 (MEO) |
| ميل المدار | 55° | 56° | 65° | 55° (MEO و IGSO ) |
| الميّزة | GPS | Galileo | GLONASS | BeiDou |
| الدقة | يعتمد على إشارات مزدوجة لتحسين الدقة | يوفر إشارات مدنية مزدوجة لتحسين الأداء | أقل دقة مقارنة بـ GPS و Galileo | أفضل أداء في آسيا والمحيط الهادئ |
تسهم تحديثات أنظمة تحديد المواقع في تحسين دقتها وقدرتها على توفير خدمات موثوقة للمستخدمين. فيما يلي تفصيل لكيفية تأثير التحديثات المستمرة على هذه الأنظمة وكيف يتم تحسينها مع الوقت:
تحديث الأقمار لتحسين الإشارات وزيادة دقة تحديد المواقع باستخدام ترددات متعددة.
تحسين الخوارزميات لزيادة سرعة ودقة معالجة البيانات، مما يسرع تحديد الموقع.
أي استقرار الساعات الذرية والإشارات لزيادة دقة التوقيت وتحديد الموقع.
تطوير التفاعل بين الأنظمة المختلفة مثل GPS و Galileo لتوفير دقة أعلى عبر استخدام بيانات متعددة.
تحديث الخرائط والبيانات الجغرافية لمواكبة التغيرات على الأرض مثل الزلازل أو إنشاء طرق جديدة.
تحسين تقنيات معالجة الضجيج لتقليل التداخل وزيادة دقة الموقع.
إضافة محطاّت أرضية جديدة لتحسين مراقبة الأقمار الصناعية وزيادة دقة البيانات.
رغم التشابه في الأساسيات، تختلف التحديثات من نظام لآخر بناءً على الأولويات التقنية، الأهداف الاستراتيجية، والجمهور المستهدف. سنوضّح ذلك بالجدول التالي:
| النظام | أهداف التحديثات | الميزات الفريدة | مجالات التركيز |
| GPS | تحسين الدقة والتغطية ومقاومة التشويش | إشارات L5 وتكامل Multi-GNSS | خدمة عالمية شاملة |
| Galileo | الدقة العالية للمستخدم المدني | إشارات متعددة التردد وساعات ذرية متقدمة | التطبيقات المدنية الدقيقة |
| GLONASS | الخدمة المستقرة في الظروف القاسية | إشارات مقاومة للتشويش | الخدمة الإقليمية والعسكرية |
| Beidou | التغطية الإقليمية والعالمية المستقلة | نظام الرسائل ثنائي الاتجاه | الاستقلالية وتعدد الاستخدامات |
عند تحليل التكلفة الاقتصادية لأنظمة GNSS، يمكن تقسيمها إلى نوعين رئيسيين: التكاليف المباشرة التي تُحسب بسهولة نظرًا لارتباطها المباشر بالمشروع، والتكاليف غير المباشرة التي يصعب تحديدها بدقة لكنها تؤثر على الاقتصاد والبيئة.
ترتبط هذه التكاليف بشكل مباشر بتطوير وتشغيل أنظمة GNSS ويمكن قياسها بسهولة، وتشمل:
يتطلّب بناء الأقمار الصناعية مواد عالية الجودة (مثل السبائك المعدنية المقاومة للإشعاع) وأجهزة متطورة مثل الساعات الذرية.
حيث يتم تحديث البرمجيات وإجراء الفحوصات الدوريّة للتأكّد من كفاءتها. وكذلك استبدال المحطات الأرضية أو إصلاح أجزائها المتضررة.
تحتاج إدارة وتشغيل النظام فرقًا متخصصة مثل مهندسي الاتصالات، المبرمجين، والفنيين الذين يديرون عمليات المراقبة والتحكم. وبالتالي فإنّ الرواتب تشكل جزءًا ثابتًا من الميزانية.
يصعب قياس هذه التكاليف بدقّة، لكنّها تؤثر على التكلفة الإجمالية للمشروع، وتشمل:
يستهلك إطلاق الصواريخ كميات كبيرة من الوقود، مما يؤدي إلى انبعاث غازات ضارة . وهذا يعني الحاجة إلى بناء بنية تحتية إضافية مثل منصات الإطلاق والموانئ الفضائية.
أي تأخير في تطوير أو إطلاق الأقمار يؤدي إلى زيادة التكاليف الإجمالية بسبب الحاجة إلى إعادة التصميم أو التحسين. وبالطبع إذا واجه المشروع فشلًا تقنيًا، فإن الخسارة تكون ضخمة وتؤثر على الخطط المستقبلية.
استيراد المعدات أو الاعتماد على تقنيات خارجية قد يزيد التكلفة بسبب التغيرات في أسعار السوق أو العقوبات السياسية.
لا يمكن لأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية أن تظل ثابتة، بل تتطوّر بشكل مستمر لتواكب التقدم التكنولوجي في مجالات مثل الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، لتعزيز قدرتها على تقديم حلول أكثر دقة وفعالية في العديد من القطاعات. لنتعرّف معًا على بعض التوجهات المرتبطة بمستقبل هذه الأنظمة:
باستخدام تقنيات إنترنت الأشياء، يمكن للأجهزة المتصلة جمع بيانات الموقع باستخدام GPS وتحليلها في الوقت الفعلي لتحسين الأداء واتّخاذ قرارات ذكية في مجالات مثل النقل والزراعة.
يساعد الذكاء الاصطناعي في تحليل البيانات القادمة من الأقمار الصناعية وأجهزة الاستشعار لتحديد الموقع بدقة أكبر.
يساهم دمج تقنيات GNSS مع شبكات 5G في تحسين سرعة نقل البيانات وتوفير استجابات أسرع في الوقت الفعلي، ممّا يعزز من كفاءة الأنظمة الذكية مثل المدن الذكية والمركبات ذاتية القيادة.
توفّر أكاديمية اتصالاتي دورة GPS المصغرة التي تساعد الطّلاب والمهتمين على فهم كيف تعمل أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية.
تشرح الدورة بشكل بسيط وواضح كل ما يحتاجه الطلاب لفهم نظام GPS وتطبيقاته في الحياة اليومية والصناعات المختلفة. إليك كيف تساعد الأكاديمية الطلاب على التميز في هذا المجال:
تقديم شرحًا سهلًا وواضحًا عن نظام GPS، وكيف يعمل لتحديد المواقع بدقة.
وكذلك فهم الفرق بين GPS وأنظمة الملاحة الأخرى مثل Galileo وGLONASS وBeidou، وهو شيء يساعدهم على فهم الخيارات المتاحة في كل مجال.
يحصل الطلاب على فرص عملية لاستخدام GPS في مشاريع حقيقية، وبالتالي تمكين فهمهم وجعلهم أكثر إلمامًا بالتكنولوجيا.
مثل التحديثات البرمجية والتطبيقات الذكية، ليبقوا في طليعة التقدم التكنولوجي. ويفهمون كيف يمكن دمج GPS مع تقنيات متقدّمة لتحسين الأداء وتوسيع التطبيقات في الحياة العملية.
والمقصود كيفية التعامل مع المشاكل التي قد تظهر أثناء استخدام GPS، مثل الخطأ في تحديد المواقع أو التشويش.
اكتساب مهارات مهمة لتوظيفها في مجالات العمل المستقبلية التي تعتمد على تقنيات GPS. كما يحصل الطلاب على شهادة إتمام تثبت معرفتهم في GPS، لتحسين سيرهم الذاتية وزيادة فرصهم في الحصول على وظائف.
قبل أن نختم مقالنا، إليك بعض الأسئلة الشائعة التي تساعد في فهم أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية بشكل أفضل وتوضح أهميتها واستخداماتها المتنوعة في حياتنا اليومية:
لا، GNSS هو مصطلح شامل يشمل جميع أنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية مثل GPS، GLONASS، Galileo، و Beidou.
بينما GLONASS هو أحد أنظمة GNSS التي تديرها روسيا.
GPS هو النظام الأمريكي، و GLONASS هو النظام الروسي، و Galileo هو النظام الأوروبي، و QZSS هو نظام ياباني، بينما Beidou هو النظام الصيني. كل هذه الأنظمة تستخدم الأقمار الصناعية لتحديد المواقع بدقة.
ليس بالضرورة. Beidou و GLONASS كلاهما يقدّم خدمات تحديد المواقع، لكن Beidou يوفّر تغطية أفضل في منطقة آسيا والمحيط الهادئ، بينما GLONASS له تغطية واسعة في أماكن أخرى.
يمكن أن يعتمد الأفضل على المكان الذي تستخدم فيه النظام.
GPS :النظام الأمريكي الأكثر استخدامًا عالميًا.
GLONASS هو النظام الروسي ويعمل بشكل أفضل في المناطق الباردة.
Galileo : النظام الأوروبي الذي يقدم دقة أعلى في بعض التطبيقات ويعمل بشكل تكاملي مع أنظمة أخرى لتقديم خدمة أكثر دقة.