سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS)

اختراع سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS)

US 3789409
راجر ایستون,ایوان گتینگ,بردفورد پارکینسون

جهان مدرن، محتوی طیف وسیعی از اختراعات و نوآوری‌های پیشرفته بوده که زندگی انسان را متفاوت از قرن‌های گذشته نموده است. خودروهای برقی و خودران، هواپیماهای مافوق صوت و غول‌پیکر، فناوری اصلاح ژنی «CRISPR»، سیستم‌های ارتباطی پیشرفته و بسیاری از موارد دیگر، تنها نمونه‌هایی از این نوآوری‌ها هستند که به لطف ذهن خلاق و جستجوگر مخترعین و فناوران مختلف، ارائه شده‌اند. در این میان، برخی از اختراعات هستند که نقشی بزرگ‌تر بر عهده داشته و توانسته‌اند انقلابی بزرگ پدید آورند. لحظه‌ای به اختراع لامپ یا تلفن فکر کنید که چگونه همه چیز را تغییر داده است. فناوری موقعیت‌یابی «GPS» هم، از همین دسته اختراعات می‌باشد.

«GPS»، یکی از مشهورترین اختراعات بشر در زمینه جهت‌یابی و تعیین مکان جغرافیایی است. این فناوری، آنچنان نزد عموم مردم پذیرفته شده که شاید بسیاری ندانند که مخفف عبارت «سیستم موقعیت‌یابی جهانی» یا «Global Positioning System» است. «GPS»، یک سیستم جهت‌یابی پیشرفته و کارآمد محسوب شده که با استفاده از آن، می‌توان اطلاعات مرتبط با زمان و مکان جغرافیایی یک گیرنده الکترونیکی را از طریق فناوری ماهواره‌ای تعیین نمود.

بررسی‌ها نشان می‌دهد که طی سال‌های گذشته، فناوری «GPS» پیشرفت‌های متعددی را پشت سر گذاشته و بسیار دقیق‌تر از قبل شده است. علاوه بر این، گیرنده‌های الکترونیکی کوچک‌تر شده و سیستم‌های جدید را می‌توان برای طیف وسیع‌تری از دستگاه‌ها به کار گرفت. در حال حاضر، آمریکا از ۳۲ ماهواره برای ارتباط با ایستگاه‌های نظارتی و سیگنال‌دهی متعدد استفاده می‌کند که میلیون‌ها دستگاه الکترونیکی در سرتاسر جهان را به هم متصل نموده است.

در این بین، سؤال اینجا است که این فناوری انقلابی از چه زمانی و چگونه شروع شده است؟

«GPS»، در سال ۱۹۷۳ میلادی ساخته شد و برای نخستین بار، در اواسط دهه ۱۹۸۰ میلادی، به عموم مردم معرفی گردید. به عبارت دیگر، تقریباً یک دهه زمان برای توسعه و تجاری‌سازی اختراع اولیه صرف شده است. در پاسخ به این پرسش که چه کسی ایده اولیه طراحی «GPS» را مطرح نمود و اصلاً چرا چنین ایده‌ای متولد شد، باید گفت که مانند بسیاری دیگر از اختراعات بشری، صنایع نظامی در پشت این اختراع ارزشمند قرار داشته است. به عبارت دیگر، «GPS» در ابتدای امر، برای استفاده نظامی ساخته شد. هدف این بود که یک پلتفرم جهت‌یابی جهانی توسعه یابد که همواره در دسترس بوده و سیستم‌های موجود جهت‌یابی را بهبود ‌بخشد. این در حالی است که با توسعه سیستم و تجاری‌سازی آن در مقیاس جهانی، این فناوری به یک گزینه مصرفی در بسیاری از حوزه‌های عمومی، اعم از وسایط نقلیه، تیم‌های امداد و نجات در مناطق صعب‌العبور و ... مبدل شد.

وزارت دفاع آمریکا، پررنگ‌ترین نقش را در توسعه و راه‌اندازی این سیستم در سرتاسر جهان ایفا نموده است. از مخترعین کلیدی و اثرگذار در پیدایش و توسعه «GPS»، می‌توان به راجر ایستون (Roger L. Easton)، ایوان گتینگ (Ivan A. Getting) و بردفورد پارکینسون (Bradford Parkinson) اشاره نمود. بررسی اسناد ثبت اختراع نشان می‌دهد که پتنت اصلی مرتبط با این فناوری، متعلق به راجر ایستون بوده که آن را در اکتبر سال ۱۹۷۰ میلادی، تحت عنوان «سیستم ناوبری با استفاده از ماهواره‌ها»، در دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا به ثبت رسانیده است. نتیجه این اقدام، اعطای گواهی به شماره «US 3789409» در ژانویه ۱۹۷۴ بود.

دیگر پتنت اثرگذار در این زمینه، گواهی ثبت اختراعی به شماره «US 2709773» است که در سال ۱۹۴۵ میلادی، از توسط ایوان گتینگ به ثبت رسید و گواهی آن، یک دهه بعد از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا صادر گردید. جالب این‌که ایوان گتینگ و بردفورد پارکینسون، در سال ۲۰۰۳ میلادی، به دلیل تلاش‌هایشان در زمینه توسعه و تجاری‌سازی سیستم «GPS»، جایزه معتبر «Draper prize» را از آکادمی ملی مهندسین آمریکا دریافت نموده و حتی به تالار مشاهیر مخترعین آمریکا (National Inventors Hall of Fame) هم راه یابند.

یک سیستم «GPS»، از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

  1. بخش فضایی، شامل ۳۲ ماهواره که با ارتفاع متوسط ​​۲۰ هزار کیلومتری، به دور زمین می‌چرخند. این ماهواره‌ها، از ساختارهای مکانیکی پیچیده‌ای برخوردار بوده که به آن‌ها کمک می‌کند تا در برابر فشار، سرما و تشعشعات فضایی مقاوم باشند.
  2. بخش کنترلی، متشکل از دولت آمریکا و سایر کشورها که سیستم را اجرا و از آن نگهداری نموده و به ارسال اطلاعات «GPS» به کاربران در سرتاسر جهان کمک می‌کنند.
  3. بخش کاربری، شامل کلیه کاربران دستگاه‌های دارای «GPS» که معمولاً دارای گیرنده، مدارهای الکترونیکی و صفحات نمایش لمسی می‌باشند.

یک نکته جالب پیرامون فناوری «GPS»، مالکیت نسبی آمریکا بر آن و اختلافات سایر دولت‌ها با این موضوع است. برای مثال، اتحادیه اروپا در سال ۲۰۰۴ میلادی، اعلام کرد که ایجاد سیستم ناوبری ماهواره‌ای جهانی (GNSS) انحصاری خود، تحت عنوان «Galileo» را دارد. علی‌رغم برخی تأخیرها، ژانویه ۲۰۱۰ اعلام شد که اولین قراردادهای سیستم گالیله به امضا رسیده و تلاش برای عملیاتی شدن آن، آغاز شده است. سیستم‌های موازی گالیله و «Glonass» که از سوی روسیه توسعه یافته، از همان باند فرکانسی «GPS» استفاده می‌کنند و با توجه به تلاش‌ها برای اخذ مجوز و استانداردسازی آن‌ها، انتظار می‌رود که منجر به یک مسابقه نوآوری جدید در میان کشورهای صاحب فناوری گردد. بدیهی است که در چنین شرایطی، حفاظت از این ابداعات فناورانه و اخذ حقوق مالکیت فکری، در صدر اولویت‌ها قرار می‌گیرد، به‌ویژه آن‌که این رقابت، نه در سطح بنگاهی که در سطح ملی و بین‌المللی آغاز شده و این بار، کشورهای صاحب فناوری هستند که به مقابله با رقبای خود برخاسته‌اند.

از سوی دیگر، بررسی پتنت‌های به ثبت رسیده، نشان می‌دهد که تمرکز کنونی برای نوآوری‌های «GNSS»، بهبود فناوری‌ها و سیستم‌های موجود است. برای مثال، فناوری‌هایی که از انرژی کمتری استفاده می‌کنند، از اجزای گیرنده یکسان برای چندین سیستم مختلف استفاده نموده و یا قابلیت قفل شدن روی سیگنال‌های ماهواره‌ای خاص را دارا می‌باشند. از این منظر، تکامل بازار فناوری «GNSS» را می‌توان با صنعت تلفن همراه مقایسه نمود. مبدل شدن سیستم گالیله به یک استاندارد جدید، حضور قدرتمند «GPS» فعلی و تلاش کشورهایی مانند روسیه، مجموعه‌ای از پتنت‌های ضروری استاندارد را شکل خواهد داد که عملاً انحصار فناوری‌های کلیدی را در اختیار تعداد معدودی از بازیگران کلیدی قرار می‌دهد!