جهان کامپیوتر و الکترونیک

.:. موبایل و ...
.:. عاشقانه ها ( شعر ) ...
.:. هنرستان فنی برق و کامپیوتر ( مهندس اینانلو )
.:. سایت پر تنوع هنرجو
___________________________

براي تبادل لينك با ما ابتدا عنوان وبلاگ ما را با نام : جهان کامپیوتر و الکترونیک در وبلاگ خود قرار دهيد سپس از طريق نظرات اطلاع دهيد تا ما هم شما را لينك نماييم

سيستم موقعيت ياب جهانی و کاربرد آن در مريخ | پنجشنبه بیست و یکم دی 1385 | 14:36

سيستم موقعيت ياب جهانی و کاربرد آن در مريخ

شايد بارها در مقالات علمی و اخبار با نام ( GPS ( Global Positioning System برخورد کرده باشيد.GPS ابزاريست جهت تعيين موقعيت نقاط. با توجه به پيشرفت های تکنولوژی GPS و استفاده از اين ابزار مهم در دنيا آگاهي از روشهاي مختلف تعيين موقعيت توسط اين سيستم ضروري بنظر مي رسد.دقت بالاي اين سيستم و جهاني بودن آن دليلي بر استفاده از اين سيستم در علوم مختلف مي باشد. اين سيستم از سال 1983 با پرتاب نخستين ماهواره GPS آغاز بکار نمود. با روي کار آمدن سيستم GPS تمام سيستم های قبلي تعيين موقعيت ماهواره اي از قبيل دور بين های بالستيک،داپلر،N.N.S.S ، SLR ،LLR ،LONG-C ،SECOR، به تدريج از دور خارج شدند.GPS يک سيستم عملياتي و هميشه در حال آماده باش است که در تمامي شرايط آب و هوايي دارای کارآيي مي باشد؛ زيرا فرکانس امواجي که توسط ماهواره هاي GPS ارسال مي شوند در حد گيگا هرتز است و شرايط آب و هوايي (مه وباران و نزولات جوي ) اثري روي اين امواج ندارند. اين سيستم در طول 24 ساعت شبانه روز فعال است ودر هر زمان ودر هر مکان که لازم باشد مي توان توسط آن تعيين موقعيت کرد.به وسيله گيرنده های سيستم GPS مي توان هم به روش مطلق و هم به روش نسبي تعيين موقعيت کرد و براي تعيين موقعيت در هر يک از دو روش فوق می توان از روش هاي ايستا (Static) ، متحرک(Kinematics) و نيمه متحرک (Semi-Kinematics) استفاده کرد.

در روش مطلق ، موقعيت نسبي نقطه نسبت به يک نقطه مختصات دار معلوم ((DELTA(X),DELTA(Y),DELTA(Z)) بدست مي آيد. روش تعيين موقعيت نسبي به علت حذف خطاهاي سيستماتيک موجود در اندازه گيري هاي GPS از اهميت خاصي برخوردار است و براي انجام آن نياز به دو گيرنده GPS مي باشدکه بطور همزمان ماهواره هاي مشترک را مشاهده و اندازه گيري نمايند. منظور از همزماني ، بدين معنی است که شرايط اندازه گيري براي هر دو گيرنده مستقر در ايستگاه های استقرار، يکي با مختصات معلوم و ديگري با مختصات مجهول،يکسان باشد. از روش تعيين موقعيت نسبي با GPS اکثرا در کارهاي نقشه برداري و گسترش شبکه هاي ژئودزی استفاده مي شود.دقت تعيين مختصات مطلق با سيستم GPS در حال حاضر در بهترين حالت 3 ± متر مي باشد و دقت تعيين مختصات نسبي با اين سيستم در حد ميليمتر مي باشد.

در حال حاضر سيستم GPS شامل 28 ماهواره فعال است که کل سطح کره زمين را بطور همزمان پوشش می دهند و در 6 مدار بيضي شکل با زاويه ميل 55 درجه نسبت به صفحه استواي زمين به دور زمين می چرخند و در ارتفاع 20800 کيلومتری از سطح زمين قرار دارند.زمان يکبار چرخش ماهواره هاي GPS به دور زمين در حدود 12 ساعت نجومي است. به عبارتي در هر 24 ساعت خورشيدي در طول شبانه روز ماهواره دوبار از افق يک محل مي گذرد.همان طور که مي دانيم شبانه روز خورشيدي 4 دقيقه از شبانه روز نجومي بيشتر است لذا در هر روز نسبت به روز قبل ماهواره 4 دقيقه زودتر در افق يک محل ثابت طلوع مي کند. برای تعيين موقعيت x و y يا طول و عرض جغرافيايي (في و لاندا) حداقل بايد 3 ماهواره در آسمان محل باشد.در صورتي که مقدار پارامتر ارتفاع را نيز بخواهيم بايد از 4 ماهواره استفاده کرد. امروزه در بعضی مکان های ايران قادر به دريافت اطلاعات تا 10 ماهواره می باشيم و حداقل به 4 تا 5 ماهواره در هر زمان از شبانه روز و در هر مکان دسترسي داريم.

هر قدر تعداد ماهواره های قابل مشاهده بيشتر شود معادلات اساسی تعيين موقعيت بيشتر خواهند شد و بنابراين زمان لازم براي تعيين موقعيت يک نقطه کاهش يافته و دقت تعيين موقعيت نيز افزايش خواهد يافت.نکته مهمي که مي بايست مورد توجه قرار گيرد اينست که ارتفاعي که GPS به ما مي دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق ميکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنايي بنام بيضوي است در حالي که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتريک مي باشدکه از سطح درياهای آزاد محاسبه مي گردد

هر ماهواره GPS بطور مستقل اطلاعات زير را توسط آنتنهای تعبيه شده بر روی بدنه اش به زمين ارسال می نمايد:

1) امواج حامل

الف) موج حامل (L1) با فرکانس f1=1500 MHZ

ب ) موج حامل (L2) با فرکانس f2=1200 MHZ

2)کدهای اطلاعاتي(بصورت دودويي) :

الف) کدغير نظامي(کد C/A ) ؛ f=1.023 MHZ

ب ) کد دقيق (کد P ) ؛ f=10.23 MHZ

ج ) کد سري (کد Y) ؛ f=10.23 MHZ

براي رسين به حداکثر دقت و کارآيي GPS توسط يک گيرنده بايد از گيرنده اي استفاده کرد که هر دو موج حامل L1 و L2 و کدهاي فوق را دريافت نموده وقابليت آنتي اسپوفينگ (AS) داشته باشد؛ يعني بتواند کد سري Y را به يک کد P وبالعکس تبديل کند.

3) پيام ماهواره(Message) با فرکانس f=1500 MHZ که حامل اطلاعات زير مي باشد:

الف) اطلاعات مدار ماهواره که مربوط به موقعيت ماهواره مي شود.

ب ) اطلاعات مربوط به زمان

ج ) اطلاعات شماره ماهواره

د ) اطلاعات مربوط به ضريب دقت آرايش هندسي ماهواره ها (لازم به ذکر است که چنانچه ماهواره ها در افق منطقه مورد نظر باشند نه در بالای سر و يا اگرزاويه هر دو ماهواره با هم 120 درجه باشد تعيين موقعيت محل دارای دقت بيشتري خواهد بود.)

مجموعه اطلاعات فوق يعني امواج حامل،کدهاي اطلاعاتي و پيام ماهواره ، همراه يکديگر توسط مدولاسيون فاز بسمت زمين مخابره شده و گيرنده های زميني که قابليت ها و انواع متفاوتي دارندضمن دريافت مجموعه فوق پس از عمل De Modulation هر بخش را براي منظور خاص خود مورد استفاده قرار می دهد.لازم به ذکر است که بهترين و دقيق ترين گيرنده ، گيرنده ايست که قابليت در يافت کليه اطلاعات ذکر شده در موارد سه گانه بالا را داشته باشد و بتواند هر يک را به طرقي جداگانه دريافت کند و ارزان ترين گيرنده هم گيرنده ايست که تنها قابليت دريافت موج حامل L1 ،کدC/A و پيام ماهواره را دارد.لازم بذکر است که کد CA فقط بر روی موج L1 مدوله ميشود ولي کد P بر روي هر دو موج وجود دارد.

در قسمت بالا درباره بخش فضايي سيستم GPS صحبت شد؛حال به سراغ بخش کنترل زميني اين سيستم مي رويم : اين بخش شامل ايستگاههاي کنترل زميني است که داراي مختصات معلوم هستند و موقعيت آنها از طريق روشهاي کلاسيک تعيين موقعيت نظير روش VLBI (تعيين فواصل بلند توسط کوازارها)و روش SLR (فاصله سنجي ماهواره اي با امواج ليزر ) بدست آمده است. اين ايستگاه ها وظيفه تعقيب ومشاهده شبانه روزي ماهواره های GPS را بر عهده دارند . اين بخش بوسيله محاسبات رياضي پيچيده از طريق محاسبه معادله پلي نوميال (Polynomials) رياضی بطريق کمترين مربعات ، پارامترهاي مداري (افمريزها)و موقعيت ماهواره ها را نسبت به يک سيستم مختصات ژئودتيک ژئوسنتريک (مبدا سيستم مختصات تقريبا در مرکززمين قرار دارد.) محاسبه مي نمايد.

تعداد اين ايستگاههای زميني 5 عدد است که ايستگاه اصلي با نام کلرادو اسپرینگ در آمريکا قرار داردو 4 ايستگاه فرعی ديگر در نقاط ديگر کره زمين مستقر هستند. آخرين بخش از سيستم GPS ، قسمت USER يا کاربران سيستم مي باشد که خود شامل دو بخش است:

الف) آنتن دريافت کننده اطلاعات ارسالي از ماهواره ها

ب ) گيرنده(پردازش کننده اطلاعات دريافتي و تعيين کننده موقعيت محل آنتن)

نرم افزار و ميکروپروسسور داخل گيرنده فاصله بين آنتن زميني تا ماهواره هاي مرتبط با گيرنده ه را تعيين مي کند سپس با استفاده از حداقل 4 ماهواره موقعيت X وY و ارتفاع محل استقرار آنتن يا همان گيرنده تعيين ميشود.

* نکته مهمي که مي بايست مورد توجه قرار گيرد اينست که ارتفاعي که GPS به ما مي دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق ميکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنايي بنام بيضوي است در حالي که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتريک مي باشدکه از سطح درياهای آزاد محاسبه مي گردد.مقدار اين اختلاف در بيش ترين حالت در حدود 100 متر می باشد.

گيرنده های GPS به دو دسته اصلي تقسيم مي شوند :

الف) گيرنده های نظامي

ب ) گيرنده های غير نظامي

گيرنده هاي غير نظامي فقط مي توانند افمريزهاي ارسالي روی کد C/A را از ماهواره دريافت کنند ،لذا تعيين موقعيت مطلق توسط اين دسته از گيرنده ها ضعيف مي باشد.(در حدود 3 تا 5 متر).اما گيرنده های نظامي که اکثرا در اختيار ارتش آمريکا و کشورهاي عضو پيمان ناتو مي باشد قادر هستند که پارامترهاي ارسال شده بوسيله کد P (پارامترهاي دقيق) را نيز علاوه بر کد C/A استفاده کنند. دقت تعيين موقعيت با چنين گيرنده هايي بسيار بالاست و در حال حاضر استفاده از کد P وکد Y که مشکل تر از کد P است صرفا در اختيار نظاميان آمريکايي مي باشد.البته از سال 2000 دقت سيستم GPS غير نظامي با توجه به حذف خطاي SA که وزارت دفاع آمريکا آن را عمدا همراه ساير موج ها از ماهواره هاي GPS به سمت گيرنده هاي غير نظامي ميفرستاد ، دقت تعيين موقعيت با گيرنده های دستي معمولي به 3 تا 5 متر رسيده است.البته براي کارهاي دقيق ژئودزي و نقشه برداري با استفاده از گيرنده هاي دو فرکانسه(تفاضلي) به شيوه تعيين موقعيت نسبي ميتوان به دقت در حد ميليمتر دست پيدا کرد. البته همين دقت 3 تا 5 متر گيرنده هاي دستي عادي هم نيازهاي عمومي ناوبری(کوهنوردي و....) را بخوبي تامين ميکند.

نمونه اي از کاربردهای سيستم GPS

پيش بيني زلزله (در حال حاضر براي پيش بيني زلزله بيش از 1200 GPS در ژاپن نصب شده و همچنين فقط در اطراف شهر لس آنجلس آمريکا ،250 GPS در حل اندازه گيري و فعاليت 24 ساعته هستند.) ، نقشه برداري ، کاداستر ، کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافيک ، کنترل حرکات تکتونيکي زمين ، کنترل جابجايي سدها و برج هاي بلند، پيش بيني وضع هوا (از طريق اندازه گيري ميزان انرژی موج فرستاده شده از سوي GPS پس از عبور از لايه هاي جو و ابرهاي موجود در منطقه مورد نظر) ، ناوبری (زميني،هوايي،دريايي) ، هيدروگرافي(آبنگاري) ، تعيين موقعيت سکوهاي دريايي نفتي،تعيين موقعيت جزيره هاي مرجاني، مين يابي ، SCAN کردن دريا ، بروز رساني سيستم هاي تعيين موقعيت اينرشيال ، استفاده جهت کنترل ماهواره هاي سنجش از دور(Remote Sensing) و..............

مورد ذکر شده در بالا بخشي از مجموعه کاربردهاي فراوان سيستم تعيين موقعيت جهاني(GPS)بود.البته روسها نيز سيستمي مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآيي و توان عملياتي در حال حاضر به پاي سيستم GPS نمي رسد.البته گيرنده هاي مشترک GPS-GLONASS در حال حاضر در بازار ايران يافت مي شوند.البته اتحاديه اروپا نيز در حال ساخت يک سيستم تعيين موقعيت ماهواره ای با نام گاليله ميباشد که طبق پيش بيني ها تا سال 2008 آماده بهره برداری و استفاده عموم خواهد شد. طبق ادعای اتحاديه اروپا محدوديت هاي موجود در سيستم GPS در گاليله وجود نخواهد داشت.

دولت امريکا در خلال جنگ با عراق اقدام به فرستادن پارازيت بسمت گيرنده های غير نظامي نموده بود .در چنين زمانهايي که احتمال ارسال امواج پارازيت بر روي گيرنده هاي GPS مي رود به هيچ عنوان نبايد روی داده های ارائه شده توسط گيرنده هاي غير نظامي حساب باز کرد.در ايران نيز يکي از کارخانجات نظامي دولتي اقدام به ساخت پارازيت انداز GPS نموده که البته داراي برد زيادي نيست.

قيمت گيرنده هاي GPS مناسب و مرغوب موجود در بازار ايران از 150000 تومان شروع مي شود و به40ميليون تومان هم مي رسد.لازم بذکر است کهGPS های Ashtech ساخت آمريکا، بهترينGPS در دنيا هستندو رئيس و صاحب اين کارخانه آقاي پروفسور جواد اشجعي مي باشد. تعدادي از اين گيرنده ها عبارتند از:

MAGELLAN , Trimble , Garmin ,Ashtech

حال در ادامه اين مقاله به کاربردي جديد از سيستم GPS در علم نجوم مي پردازيم. اين بخش از مقاله درباره طراحي يک سيستم ناوبري مشابه GPS براي سياره مريخ مي باشد.

يک سيستم GPS برای مريخ

جستجوگرهای آينده مريخ اعم از اينکه مدارگرد خودکار ثابتی باشند يا انسان , به راهي جهت تعيين موقعيت خودشان نياز خواهند داشت. برای انجام اين مهم پژوهشگران ناسا در حال مطالعه بر روی يک سيستم تعيين موقعيت ماهواره ای مناسب همانند GPS برای مريخ مي باشند که قابليت انجام وظيفه به عنوان يک شبکه ارتباطي را هم داشته باشد.مکان ياب جهانی ( Global Positioning System ) مجموعه ای متشکل از 27 ماهواره شامل 24 ماهواره اصلي و 3 ماهواره رزرو مي باشد که قادر به تعيين موقعيت هر نقطه روی زمين بهمراه ارتفاع نقطه با دردسترس بودن حداقل 4 ماهواره در آسمان منطقه مورد نظر مي باشد.يکی از طرح های پژوهشگران فرستادن ناوگاني کوچک از فضاپيماها به مريخ می باشد که دانشمندان برای ماموريت های آينده بشری و روباتيک در حال مطالعه بر روی آن مي باشند. مايکل منديلو (Michael Mendilo ) پروفسور اخترشناس در مرکز فيزيک فضايي دانشگاه بوستون و تيمي از پژوهشگران که زير نظر وی بر روی اثرات يونسفر مريخ مطالعه مي کنند , در حال طراحي يک سيستم ناوبری ماهواره ای بدور مريخ مي باشند.

در آزمايشگاه پيشرانه جت پروپالشن ناسا(JPL) هم پژوهشگران در حال انجام کارهای زميني يک شبکه ناوبری و ارتباطي برای مريخ هستند. يک طرح قديمي تر هم وجود دارد که شامل يک دسته ميکروماهواره های کوچکي است که شبکه مريخی( Marsnet ) ناميده مي شود و وظيفه اش ارسال داده ها به سفينه مادر( Marsat ) است. وظيفه Marsat نيز تبادل داده های بين مريخ و زمين است.از نظر وستل چارلز(Charles Whestel ) رييس بخش مهندسي برنامه جستجوی مريخ در JPL يک سيستم ناوبری با دقت 10 تا 100 متر برای مريخ کافيست. هر چند اين دقت قابل مقايسه با دقت حاصل از سيستم فعلي GPS در سياره زمين نمی باشد. البته مجموعه ماهواره های GPS زمين تنها تأمين کننده ناوبری برای بشر است (البته در سال های اخير پژوهش هايي در زمينه کاربرد GPS در هواشناسي و زلزله در حال انجام است.) اما پژوهشگران درصدد استفاده از قابليت های اين سيستم در بررسي يونسفر مريخ مي باشند.

با افتتاح سيستم GPS در مريخ در حقيقت جهشي در فن آوری روبات های آينده برای سياره سرخ رخ خواهد داد. در پايان لازم بذکر است که شايد از نظر برخي ,سيستم GPS مريخ يک طرح لوکس و دور از تصور باشد اما با وجود مسائلي که بخشي از آن ها در اين مقاله ذکر شد استفاده ازاين سيستم مزاياي زيادی در بر خواهد داشت و جهشی در راه اکتشاف کامل سياره سرخ و پي بردن به رازهای آن مي باشد.

كاري از : مهندس امید توکل | + | موضوع: |

روباتى كه روى آب مى دود | پنجشنبه بیست و یکم دی 1385 | 1:7

روباتى كه مى تواند بر روى سطح آب حركت كند و سرعت بگيرد راه را براى خلق روبات هاى دوزيست چندپا هموار مى كند. اين روبات كه دونده آبى (Water Runner) ناميده مى شود و توسط «متين سيتى» استاديار دانشگاه كارنيژ ملون در پيتسبورگ ابداع شده است قادر است نواحى سيل زده را به دنبال قربانيان جست وجو كند. همچنين مى توان اين دونده را جهت كنترل كيفيت آب به حسگرهاى زيست شيميايى مجهز كرد و يا دوربين هاى ريزى روى آن سوار كرد تا نقاط امنيتى ساحلى و بنادر را تحت نظر داشته باشد.
«سيتى» كه آزمايشگاه نانوروباتيك دانشگاه را نيز سرپرستى مى كند براى ابداع روبات هاى خود به طور مداوم از حشرات، سوسك ها و باكترى ها الهام مى گيرد.
در نهايت، وى در نظر دارد ماشينى خلق كند كه قادر باشد در خشكى و بر روى آب حركت كند و توانايى پرواز و حتى شايد كوهنوردى را داشته باشد.
«سيتى» مى گويد: «روياى من اختراع روباتى براى تمامى نواحى و عوارض زمينى است تا بدين ترتيب بتواند براى كاوش و جست وجو به نقاط بيشترى دسترسى پيدا كند.»
در اكثر موارد طبيعت روشى را براى حركت روى خشكى و آب ابداع كرده است. به همين دليل «سيتى» با نگاه انداختن به مارمولك باسيليسك در جست وجوى الهام گرفتن از آن بود زيرا اين مارمولك مى تواند بر روى آب و خشكى حركت كند. كار وى بر اساس يك تحقيق جداگانه است كه در سال ۲۰۰۴ توسط تعدادى از دانشمندان دانشگاه هاروارد منتشر شد. اين تحقيق جزئيات چگونگى دويدن اين مارمولك بر روى سطح آب را با كمك پاهاى عقبى توضيح مى دهد. طول اين مارمولك ۵ تا ۲۵ سانتى متر است و سرعت حركت آن بيش از يك متر و نيم در ثانيه است. گروه «هاروارد» دريافت كه اين مارمولك با پاهاى پارومانند خود به آب «سيلى» مى زند. پاى اين مارمولك با رفتن به زير سطح آب يك چاه هوايى ايجاد مى كند.
در حالى كه پاى آن هنوز در ميان چاه هوايى است مارمولك پنجه هاى خود را به داخل خم مى كند تا فشار روى چاه را كم كند و قبل از اينكه چاه هوايى فرو بريزد حيوان پاى خود را به بالا برمى گرداند و آماده مى شود تا دوباره آب را سيلى بزند. مارمولك عمل سيلى زدن و حركت ضربه اى را تا ده بار در ثانيه تكرار مى كند كه بدين ترتيب بالاروى و پيش رانش لازم براى حركت روى آب بدون غرق شدن ايجاد مى شود.
«سيتى» و گروه وى مدل هاى رايانه اى روباتى را تهيه كردند كه حركت سيلى و ضربه زدن مارمولك را تقليد مى كرد. سپس براساس اين مدل ها «دونده هاى آبى» دو ساق و چهار ساق كه هر كدام به يك پاى قرص مانند مجهز است را ساختند. دونده آبى ساخت «سيتى» درست مانند مارمولك باسيليسك داراى دو پا است كه به آب سيلى مى زنند و با رفتن به زير آب چاه هاى هوايى ايجاد مى كنند. اين روبات پنجه ندارد اما پاهاى قرص مانند آن با پائين رفتن باعث كاهش فشار شده و قبل از فروريزى چاه هوايى، ماشين پاى خود را بالا مى كشد و آماده مى شود تا سطح آب را دوباره سيلى بزند. در تجارب آزمايشگاهى كه در يك وان بزرگ آب انجام شدند، مارمولك هاى روباتيك دو و چهارپا با سرعت هشت دهم متر در ثانيه بر روى آب حركت كردند. به گفته «سيتى»، روبات دو پا سريع تر به آب سيلى مى زد اما ساق هاى آن كوتاه تر از عموزاده چهارپاى خود است. كوچك ترين نمونه اوليه اين روبات ها كه از فيبر كربنى و بدنه پلى كربنى ساخته شد حدود شش سانتى متر درازا و وزنى حدود ۲۴ گرم دارد. «سيتى» قصد دارد تا اين روبات را به يك باترى و تراشه كوچك رايانه اى مجهز كند تا مسير حركت روبات را كنترل كند.
اما حتى كوچك ترين باترى ها و سامانه هاى كنترل- كه وجود حسگرهايى براى كنترل حركت روبات را ايجاب مى كند- باعث افزايش وزن مى شوند كه چالشى براى نگه داشتن روبات بر روى آب است. «دنيس هانگ» مهندس مكانيك از موسسه پلى تكنيك و دانشگاه ايالتى ويرجينيا مى گويد: «خلق يك روبات با وزنى مناسب كه بتواند با تمامى حسگرها، سامانه كنترل و منبع انرژى بر روى آب بدود كار بسيار سختى است. يكى از موانع تكنولوژيكى كه ما در ساخت اين گونه روبات هاى متحرك ابتكارى با آن مواجه هستيم ايجاد يك نسبت مناسب بين منبع انرژى و وزن آنهاست.»
www.Discovery.com,Apr.2006

كاري از : مهندس امید توکل | + | موضوع: |

مغز مانند یك كامپیوتر بوت می شود | پنجشنبه بیست و یکم دی 1385 | 1:4

هنگامی كه در بامداد چشمانمان را باز می كنیم، ساقه مغزی جریانی از یك ماده شیمیایی به نام اكسیدنیتریك را به بخش دیگری از مغز به نام تالاموس می فرستد و بعد تالاموس پیام های حسی را به مناطق دیگر مغز رله می كند.اكسیدنیتریك مانند بوت شدن سیستم عامل یك كامپیوتر كه پیش از شروع برنامه های پیچیده تر انجام می شود، كاركردهای خاصی از مغز را به راه می اندازد كه زمینه را برای عملیات پیچیده تر مغزی آماده می كند.در اولین لحظات روز اطلاعات حسی سیستم را فرا می گیرد نور درخشان آفتاب به درون اتاق می آید، ساعت شماطه دار زنگ می زند و همه اینها باید پردازش و سازماندهی شوند تا مغز بتواند محیط اطرافش را درك كند و وظایف پیچیده تر را انجام دهد.دواین گادوین استادیار دانشگاه ویك فارست و سرپرست این تحقیق كه موسسه ملی چشم آمریكا اعتبار آن را فراهم كرده است می گوید: «بخش متفكر مغز نوعی استنسیل كردن را بر روی اطلاعات ورودی انجام می دهد و كار اكسیدنیتریك این است كه كیفیت این استنسیل را بهبود می بخشد.» این یافته درك دانشمندان از نقش اكسیدنیتریك را در مغز تغییر می دهد و همچنین آنها را به بازاندیشی در كاركرد تالاموس كه این ماده در آن آزاد می شود واداشته است.قبلا تصور می شد كه تالاموس یك ساختار نسبتا ابتدایی است، نوعی دروازه كه یا باز است و عبور اطلاعات حسی را برای جریان یافتن به سوی قشر مغز كورتكس بخش عالی تر مغز اجازه می دهد یا كاملا آن را قطع می كند. گادوین می گوید كه این پژوهش جدید نشان می دهد كه دقیق تر آن است كه تالاموس را نه به عنوان دروازه بلكه به عنوان یك نگهبان باشگاه تصور كرد كه تنها كارش این نیست كه موج افرادی را كه می خواهند داخل شود به درون راه دهد یا اصلا مانع ورود هركسی شود، بلكه آن تك تك افراد را برای ورود یا عدم ورود انتخاب می كند. گادوین توضیح داد: «بینایی به جای آنكه فرآیندی مستقیم از چشم تا قشر مغز باشد، بیشتر به صورت یك حلقه یا قوس است. تالاموس در این درك جدید نه فقط نقش تنظیم كننده ندارد، بلكه كار هدایت و فرماندهی را هم انجام می دهد.» گادوین گفت: «تحقیق ما نقشی منحصربه فرد را برای اكسیدنیتریك نشان می دهد. این یافته جدید ممكن است به درك ما از بیماری هایی كه در آنها پردازش شناختی در مغز دچار اشكال است مثلا اختلال پرفعالیتی و كم توجهی ADHD و اسكیزوفرنی كمك كند و همچنین دانش پایه ای ما درباره چگونگی ادراك ما از جهان اطرافمان را ارتقا می دهد.»
LiveScience.com

كاري از : مهندس امید توکل | + | موضوع: |

فيبر نوري | جمعه هشتم دی 1385 | 0:21

فيبر نوري چيست؟ ساختار فني آن چگونه است و از چه موادي ساخته مي‌شود؟

فيبر نوري يکي از محيط‌هاي انتقال هدايت شده است که در مخابرات مورد استفاده قرار مي‌گيرد. محيط انتقال، جايي بين فرستنده و گيرنده است. وقتي پيامي مانند ديتا، تصوير، صدا و يا فيلم قرار است انتقال داده شود نياز به محيط انتقالي مثل فضاي آزاد که ارتباط «وايرلس»بي‌سيم را شامل مي‌شود، خط دوسيمه تلفني، کابل کواکسيال و يا فيبرنوري است. در حقيقت مي‌توان گفت از نظر ساختاري فيبر نوري يک موج‌ بر استوانه‌اي از جنس شيشه يا پلاستيک است که از دو ناحيه مغزي و غلات يا هسته و پوسته با ضريب شکست متفاوت و دولايه پوششي اوليه و ثانويه پلاستيکي تشکيل شده است فيبرنوري از امواج نور براي انتقال داده‌ها از طريق تارهاي شيشه يا پلاستيک بهره مي‌گيرد. هرچند استفاده از هسته پلاستيکي هزينه ساخت را پايين مي‌آورد، اما کيفيت شيشه را ندارد و بيشتر براي حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار مي‌رود. مغز و غلاف يا هسته و پوسته با هم يک رابط بازتابنده را تشکيل مي‌دهند. قطر هسته و پوسته حدود 125 ميکرون است (هر ميکرون معادل يک ميليونيوم متر است) چند لايه محافظ در يک پوشش حول پوسته قرار مي‌گيرد و يک پوشش محافظ پلاستيکي سخت لايه بيروني را تشکيل مي‌دهد اين لايه کل کابل را در خود نگه مي‌دارد که مي‌تواند شامل صدها فيبرنوري مختلف باشد. هر کابل نوري شامل دو رشته کابل مجزا يکي براي ارسال و ديگري دريافت ديتا در نظر گرفته مي‌شود با گسترش فناوري‌هاي اطلاعات و ارسال پهناي باند بيشتر اطلاعات، ما احتياج به محيط‌هاي انتقال هدايت شده‌اي داريم که بتواند پهناي باند بيشتري را هدايت کند. پهناي باند بيشتر به معناي ارسال اطلاعات بيشتر يا سرعت بالاتر اطلاعات است. در حقيقت مي‌توان گفت ظرفيت و سرعت دو دليل اصلي استفاده از شبکه فيبرنوري است. امروزه يک کابل مسي انتقال داده را تنها با سرعت يک گيگابايت در ثانيه ممکن مي‌کند در حالي که يک فيبرنوري به ضخامت تار مو امکان انتقال‌هاي چندگانه را به طور همزمان با سرعتي حتي بيشتر از 10 گيگابايت در ثانيه به ما مي‌دهد که اين سرعت روز به روز افزايش مي‌
يابد. از آنجايي که در فيبرنوري ما از امواج نوري يا ليزري استفاده مي‌کنيم که داراي فرکانس بسيار بالاتري از ماکروويو است بنابراين مي‌توان پهناي باند بيشتري را ارسال کرد. در مخابرات هرچه فرکانس امواجي که مي‌خواهيم اطلاعات را روي آن ارسال کنيم بيشتر باشد پهناي باند بيشتري را مي‌توانيم انتقال دهيم.

استفاده از فيبرنوري چه مزايايي دارد؟ آيا با انتقال امواج از طريق ماهواره قابل مقايسه است؟

اولين مزيتي که فيبرنوري دارد اين است که از تمام محيط‌هاي انتقالي که وجود دارد چه وايرلس و سيمي، و چه هدايت شده و غيرهدايت شده پهناي باند بيشتري به ما مي‌دهد يعني در حقيقت مي‌تواند اطلاعات بيشتري ارسال کند. ارتباطات ماهواره‌اي تنها فناوري است که مي‌تواند با فيبرنوري در زمينه انتقال داده‌ها رقابت کند. ولي چون فرکانس ليزري که استفاده مي‌شود از فرکانسي که در امواج ماهواره‌اي استفاده مي‌شود بيشتر است بنابراين داده‌هاي بيشتري از طريق فيبرنوري انتقال داده مي‌شود.استفاده از فيبرنوري يک روش نسبتا ايمن براي انتقال داده است زيرا برعکس کابل‌هاي مسي که ديتا را به صورت سيگنال‌هاي الکترونيکي حمل مي‌کنند فيبرنوري در مقابل سرقت اطلاعات آسيب‌پذير نيست. يعني کابل فيبرنوري را نمي‌توان قطع کرده و اطلاعات را به سرقت برد.
مسئله ديگر ارزان قيمت بودن آن است به ويژه در مقايسه با ارتباطات از طريق ماهواره. يکي ديگر از مزاياي فيبرنوري در مقايسه با کابل‌هاي سيمي و کواکسيان سبک بودن و راحتي تعبيه آن بين دو نقطه است. نکته بعدي اين است که سيستم‌هاي کابلي در طول انتقال نياز به تکرارکننده يا ريپيتر زيادتري براي تقويت امواج دارند درحالي که براي يک سيستم کابل نوري به علت افت بسيار کمي که دارد تعداد تکرارکننده کمتري استفاده مي‌شود بايد گفت هرچه فيبر خالص‌تر و داراي طول موج بيشتري باشد پورت‌هاي نور کمتري جذب و تضعيف سيگنال کمتر مي‌شود و در نتيجه نياز به تکرارکننده که يک سيگنال را دريافت کرده و قبل از ارسال به قطعه بعدي فيبر، آن را تقويت مي‌کند کاهش مي‌يابد و همين باعث مي‌شود قيمت تمام شده سيستم پايين بيايد.
از طرف ديگر فيبرهاي نوري از عوامل طبيعي کمتر تاثير مي‌پذيرند. بدين صورت که ميدان‌هاي مغناطيسي و يا الکتريکي شديد بر آن هيچ تاثيري نمي‌گذارد و خطر تداخل امواج پيش نمي‌آيد به همين دليل مي‌توان آنها را برخلاف کابل مسي از کنار کابل‌هاي فشار قوي يا ژنراتورهاي برق عبور داد. همچنين خواصي همچون ضد آب بودن آن باعث شده تا از آن، روز به روز به طور گسترده‌تري استفاده شود.

آيا استفاده از فيبرنوري معايبي هم دارد؟

براي اين که ديگر در فيبرنوري با سيگنال الکتريکي سروکار نداريم بايد از ادواتي مثل تقويت‌کننده‌ها و آشکارسازهاي نوري استفاده کنيم که تا حدودي گران است. از سوي ديگر از فيبرنوري فقط مي‌توان براي انتقال اطلاعات آن هم به صورت شعاع‌هاي نوري استفاده کرد و نمي‌توان براي انتقال الکتريسيته استفاده کرد.
اتصال فيبرنوري به يکديگر بسيار مشکل و وقت‌گير و نياز به يک کادر فني سطح بالا دارد يکي از ايرادهاي مهمي که به فيبرنوري وارد مي‌شود اين است که به راحتي کابل‌ها را
نمي‌توان پيچ و خم داد زيرا زاويه تابش نور در داخل آن تغيير کرده و باعث مي‌شود نور از سطح آن خارج شود و از طرف ديگر آنها را نمي‌توان به راحتي قطع کرد و براي قطع آنها نياز به تخصص ويژه‌اي است چون در غير اين صورت زاويه شکست عوض مي‌شود.

استفاده از فيبرنوري چه تاثيري در گسترش فناوري اطلاعات و ارتباطات دارد؟

امروزه با توجه به سرعت توليد علم و دانش نياز به افزايش سرعت تبادل آنها بيشتر شده است. دنيا به سمتي مي‌رود که از ابزاري استفاده کند که با ارائه پهناي باند بيشتر همزمان تعداد بيشتري به راحتي و با سرعت زياد اطلاعات را در اختيار داشته باشند يا همزمان بتوانند به راحتي با موبايل يا تلفن صحبت کنند و به اينترنت وصل شوند و فيبرنوري يکي از فناوري‌هايي است که مي‌تواند اين امکان را فراهم کند.
بکارگيري فيبرنوري براي انتقال اطلاعات از سال 1966 شکل گرفت ولي تا سال 1976 عملا در انتقال داده قابل استفاده نبود ولي اکنون شرکت‌هاي تلويزيون کابلي و شرکت‌هاي چند مليتي جهت انتقال داده‌ها و اطلاعات مالي در سراسر جهان و... از فيبرنوري استفاده مي‌کنند. اکنون در ايران با توجه به زياد شدن کاربران اينترنت، استفاده کنندگان از تلفن ثابت و موبايل و مهم‌تر از همه به خاطر اين که ايران در مسير شاهراه اطلاعات بين اروپا و چين قراردارد ضرورت استفاده از شبکه فيبرنوري حس شده و بهره‌برداري از آن اجرايي مي‌شود. البته بايد توجه داشت استفاده از فيبرنوري به موازات استفاده از بقيه سيستم‌هاي انتقال اطلاعات صورت مي‌گيرد.

فيبرنوري چه کاربردهاي ديگري دارد؟

استفاده از حسگرهاي فيبرنوري براي اندازه‌گيري کميت‌هاي فيزيکي مانند جريان الکتريکي، ميدان مغناطيسي، فشار، حرارت و جابجايي آلودگي آب‌هاي دريا، سطح مايعات، تشعشعات پرتوهاي گاما و ايکس بهره گرفته مي‌شود. يکي ديگر از کاربردها فيبرنوري در صنايع دفاعي و نظامي است که از آن جمله مي‌توان به برقراري ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدايت موشک‌ها و ارتباط زيردريايي‌ها اشاره کرد. فيبرنوري در پزشکي نيز کاربردهاي فراواني دارد از جمله در دزيمتري غدد سرطاني، شناسايي نارسايي‌هاي داخلي بدن، جراحي ليزري، استفاده در دندانپزشکي و اندازه‌گيري خون و مايعات بدن.
ظرفيت و سرعت زياد و ايمني اطلاعات از دلايل اصلي استفاده از شبکه فيبرنوري است
فيبرنوري در اندازه‌گيري کميت‌هاي فيزيکي، صنايع دفاعي و نظامي و پزشکي به کار گرفته مي‌شود
شبکه ملي فيبر نوري
با افتتاح شبکه ملي فيبر نوري کشور به طول 57 هزار کيلومتر، همه شهرها و مراکز استان‌ها و نقاط مرزي کشور از شبکه زيرساختي لازم با کيفيت بالا برخوردار مي‌شوند. اين شبکه قرار است به شبکه فيبر نوري کشورهاي همسايه نيز متصل شود.

مزاياي فيبرنوري در مقايسه با كابل مسي:

فيبرنوري سبك تر و ارزانتر از كابل مسي است و حجم كمتري را اشغال مي كند. ظرفيت انتقال فيبرنوري چندين هزار برابر كابل مسي است، بطوريكه در كشور ژاپن، يك تار فيبرنوري نه هزار و 500 ارتباط و درايران مي تواند حدود چهار هزار ارتباط تلفني را برقرار كند.

فيبرنوري فاقد اثرات نويز محيطي است و طول عمرش هم بيشتر است، همچنين در انتقال اطلاعات تلفات كمتري دارد.

در مخابرات: براي انتقال پيام هاي مخابراتي با سرعت و ظرفيت بالا در ارتباط بين مراكز تلفن شهري و انتقال اطلاعات شبكه رايانه اي و همچنين براي برقراي ارتباط تلويزيوني به صورت CABLE-TV

- در پزشكي: براي اندوسكوپي و جراحي ليزري

- درصنعت: براي انتقال نور ليزر به منظور برش دقيق فلزات، شبكه بندي رايانه هاي صنعتي

- در احساسگرها ( SENSORS ) به منظور اندازه گيري فشار جريان برق، حرارت، پلاريزاسيون، شتاب و چرخش

- در امور نظامي براي هدايت موشكهاي محل ياب و ...

كاري از : مهندس امید توکل | + | موضوع: |