آشنايي با كارتهاي هوشمند
يك كارت هوشمند از نظر اندازه شبيه به كارتهاي اعتباري پلاستيكي كه يك تراشه در آن كار گذاشته شده است ميباشد. قرار دادن يك تراشه در كارت به جاي نوار مغناطيسي، آن را تبديل به يك كارت هوشمند با قدرت سرويسدهي در مصارف گوناگون مينمايد. اين كارتها به دليل دارا بودن تراشه، داراي قابليت كنترل عملكرد بوده و فقط اطلاعات مربوط شخصي و تجاري كاربر واجد شرايط را پردازش مينمايد.
كارت هوشمند قابليت استفاده در انواع معاملات بانكي و پشتيباني مالي را دارد و به دليل راحتي حمل و نقل و امنيت موجب آسايش خيال كاربر وتامين اطلاعات گوناگون مورد نياز وي ميگردد. استفاده از امكانات متنوع كارتهاي هوشمند به تجار اين امكان را ميدهد كه محصولات و كالاهاي خود را در بازارهاي جهاني ارائه وفعاليتهاي تجاري خود راگسترش دهند. بانكها، شركتهاي نرمافزاري وسخت افزاري، خطوط هوايي وهمه اين شانس را خواهند داشت كه به بهرهمندي از خدمات نوين محصولات كارتي خود در جهت ارتقاء سطح فعاليتها و ارائه محصولاتشان دست يابند.
تركيب امكانات نهفته در كارتهاي هوشمند سبب ايجاد ارتباط نزديكتر ميان طرفين تجاري وآنهايي ميگردد كه در اقصي نقاط دنيا به نحوي با يكديگر داراي روابط تجاري ميباشند.
امروزه در دنيا بيش از 4/4 ميليارد كارت اعتباري استفاده ميشود. فعاليتهاي اقتصادي - مالي مبتني بر كارتهاي هوشمند به ميزان 30 درصد در سال رشد دارد. همچنين تحقيقات انجام شده حاكي از آن است كه در سراسر دنيا طي 5 سال آينده صنعت كارتهاي هوشمند و وسايل و تجهيزاتي كه امكان استفاده از آن را ميسر ميسازند به طور قابل توجهي رشد خواهد داشت وهمچنين افزايش امكانات وقابليتهاي دستيابي با امنيت كافي به شبكههاي كامپيوتري وتوسعه رو به رشد استفاده از تجارت الكترونيكي سبب رايجتر شدن بكارگيري كارتهاي هوشمند ميگردد.
با در نظر گرفتن همين ميزان مصرف، انتظار ميرود كارتهاي هوشمند براي 95درصد خدمات تلفن بيسيم وديجيتالي كه در تمام دنيا ارائه ميشود مورد بهرهبرداري قرار گيرند. آسيا، آمريكاي لاتين وآمريكاي شمالي مناطقي هستند كه بالاترين پتانسيل را در 3 سال آينده براي گرايش به استفاده از كارتهاي هوشمند بهخود اختصاص خواهند داد.
اكنون بيشترين زمينههاي كاربري از كارتهاي هوشمند در سطح دنيا مربوط به تلفنهاي پولي وبيسيم، بانكداري، خدمات بهداشتي و پرداخت آبونمان و لوازم خانگي بوده است.
چرا كارتهاي هوشمند تا اين اندازه متداول شدهاند؟
با وجودي كه در حال حاضر ميلياردها كارت هوشمند در دنياي فعلي در دست كاربران قرار دارد، اما ممكن است فردي كارت را از يك كشور خاص تهيه نمايد و بخواهد از آن در ساير كشورها استفاده كند. توليدكنندگان تجهيزات و ارائهدهندگان كارتهاي هوشمند براي تامين چنين كاربردهايي، تكنولوژي كارتهاي چند منظوره را ايجاد كرده ودر تلاش هستند تا نوعي سازگاري ميان تجهيزات وكارت هاي توزيع شده در سراسر دنيا به وجود آورند.براي تحقق بخشيدن به اين مساله بايد اصول تجاري و فني مورد نياز واصول استاندارد و هماهنگ با هر كشور، ميان كارتها و پايانهها و مشخصههاي موجود در تجهيزات وسايل ايجاد و مورد آزمايش قرار گيرند. كليد اصلي در دستيابي به اين امر جهاني در دست صنعت مربوطه قرار دارد.
استاندارد چه نقشي را در كارآيي كارتهاي هوشمند ايفا ميكند؟
استانداردها در واقع عواملي هستند كه، هماهنگي وتطابق ميان كارتها و وسايل كارتخوان يا پشتيباني كننده را تضمين مينمايند. وجود استانداردهاي جهاني و ثابت در اين امر باعث ميشود تا كارهاي توليد و توزيع شده در يك قسمت از دنيا به وسيله دستگاهي در بخش ديگري از دنيا پذيرفته شده و مورد استفاده قرار گيرند.
صنايع، خدمات و فعاليتهاي بسياري وجود دارد كه از طريق اعمال استانداردها و ضوابط بينالمللي ميتوان عملكرد آنها را تحت پوشش كارتهاي هوشمند قرار داد كه دستگاههاي پمپ بنزين، سيستمهاي پرداخت بانكي و بسياري موارد ديگر از اين قبيل هستند. به همين دليل سازمان بينالمللي استاندارد، اصولي را براي كارتهاي هوشمند ايجاد و تثبيت كرده است و اين اصول همچنان در حال توسعه و همهگير شدن هستند.
همچنين بخشي از صنايع انحصاري موفق شدهاند اصول و استانداردهاي مشخصي را براي استفاده از كارتهاي هوشمند به وجود آورده و هم اكنون در حال گسترش و تثبيت آنها در سراسر دنيا ميباشند. لذا حضور وسيع حضور نمايي مزيتهاي فراوان موجود دركارتهاي هوشمند صنايع و خدمات مختلف جهاني را بر آن داشته تا با ارائه ضوابط و استانداردهاي مدون و قانوني موفقيت آنها را تضمين نمايند.
* مزاياي عمدهاي كه كارتهاي هوشمند به مصرف كننده ارائه ميدهند چگونه ارزيابي ميشود؟
البته مزاياي كارتهاي هوشمند را بايد با در نظر گرفتن كاربردها و نحوه مديريت و ايجاد زيرساختهاي فرهنگي و تخصصي در هر جامعه بررسي نمود. عموما دستورالعملها و استاندارد محلي وضع شده و نحوه برخورد و حمايت قانون از كاربردهاي اين كارتها در ارتقاء مزاياي آن مؤثر ميباشد. شيوه زندگي و اهميت دستيابي به اطلاعات و چگونگي پردازش آنها و قوانين موجود در تنظيم روابط مالي نيز در تعريف مزاياي كارتهاي هوشمند براي هر منطقه از دنيا حائز اهميت است كه نميتوان آنها را ناديده گرفت. با اين وجود مزاياي عمده اهداف اصلي ايجاد سيستمهاي بكارگيري كارتهاي هوشمند ميتوان در توانايي اداره يا كنترل مؤثر فعاليتهاي تجاري كاهش چشمگير كلاهبرداري، كاهش كاغذبازي وحذف فعاليتهاي زائد و وقتگير خلاصه نمود.
كارت هوشمند چند منظوره چيست؟
كارت هوشمند، براي راحتتر شدن و كاهش فعاليتهاي زائد در امور تجاري و غيره توليد گرديده، فعاليتهايي از قبيل (خريد و فروش، برنامه هاي بهداشتي، خدمات بانكي، خدمات مسافرتي و...). اگر قرار باشد براي انجام هر يك از فعاليتهاي فوق يك كارت هوشمند اختصاص يابد، آنگاه تعداد كارتها خود مشكل جديدي ميشود كه بر تمايلات كاربران تأثير منفي گذاشته و از كارآيي آن نيز ميكاهد.
يك كارت چند منظوره پاسخ مناسبي براي اين موضوع است زيرا كارت چند منظوره ميتواند انواع مختلفي از كارتها را پشتيباني نمايد.
به عنوان مثال كارت چند منظوره "ويزا" كارتي ميباشد كه تركيبي از اعتبار توسعه يافته ويزا در برگيرنده ستون بدهي و توابع ذخيره مالي و ذخيرهسازي ميزان اعتبار مالي ميتواند در مسافرتها كارآيي فراواني داشته باشد.
كارتهاي چند منظوره با تحت پوشش قرار دادن موضوعات متنوعي از عمليات خريدها وخدمات گوناگون مالي موجبات آسايش كاربران را فراهم ساخته است.
كارت اعتباري بدون تماس چيست؟
دو نوع كارت اعتباري بدون تماس وجود دارد. اولي يك كارت بدون تماس از راه نزديك است كه با وارد كردن آن در يك دستگاه جانبي مخصوص خوانده ميشود. و دومين كارت بدون تماس از راه دور است كه بدون استفاده از دستگاه جانبي كارتخوان قادر است از يك مسافرت معين و به صورت كنترل از راه دور خوانده شود كه در دكههاي دريافت عوارض كاربرد زيادي دارد.
قيمت يك كارت تراشه دار چقدر است؟
در تلاش براي پاسخ دادن به اين سئوال كه بيشتر مانند پرسيدن قيمت ماشين، بدون در نظر گرفتن اينكه يك فولكس واگن دسته دوم و قديمي است و يا يك رولزرويس آخرين مدل، بايد گفت بهاي كارتهاي تراشهدار 15 الي 80 درصد بستگي به ظرفيت آنها و كميت اعتباري داشته و در اين محدوده متغير است.
چرا بارگذاري (شارژ) مجدد يك كارت هوشمند اهميت دارد؟
كارتهاي يكبار مصرف و قابل شارژ مجدد، هر دو از بازارهاي مصرف و كاربري برخوردار هستند. كارتهاي يكبار مصرف در مواقعي كه كاربر در مسافرت به سر ميبرد و يا به منظور پرداخت وروديهها و مصارفي شبيه اينها مورد استفاده قرار ميگيرند و عمدتا استفاده از آن براي يك زمان مشخص ميباشد كه پس از اتمام ذخيره، فاقد ارزش و بهرهبرداري ميباشد و دور انداخته ميشود.
اگر كارت مورد بحث چند منظوره باشد و مثلا ارزشها و اعتبارات را ذخيره كرده و حسابهاي بدهكار و بستانكار كاربر را ثبت نمايد، كاربر آن را دور نخواهد انداخت. صحيحتر خواهد بود كه انرژي (اعتبار) ذخيره شده، قابل شارژ يا بارگذاري مجدد بوده و كاربر مجبور به خريد مكرر كارتهاي يكبار مصرف نگردد.
كارتهاي اعتباري تا چه اندازه ايمن و مطمئن هستند؟
كارتهاي هوشمند عملا امنيت و اطمينان بيشتري نسبت به ساير وسايل ذخيره اطلاعات مالي ارائه ميدهند. يك كارت هوشمند مكان امني براي ذخيره اطلاعات گرانبهايي مثل كليدهاي اختصاصي، شماره حسابها، رمزها يا ساير اطلاعات خصوصي ارزشمند ميباشد. كارتهاي هوشمند با قدرت انجام محاسبههاي پيچيده قابليت تأمين امنيت بالاتر را دارا هستند و سلامت كاري صاحب كارت را فراهم ميسازند.
سیگنال دیجیتال
سیگنال دیجیتال، سیگنالی است که هم از نظر زمان رخداد و هم از نظر مقدار در بازهٔ خاصی محدود شده باشد. سیگنال دیجیتال در مقابل سیگنال آنالوگ تعریف میشود، که در آن حدودی برای پارامترهای فوق الذکر تعریف نمیشود. سیگنال دیجیتال از نظر ریاضی سیگنالی است که فقط از صفرها و یکهای منطقی تشکیل شده باشد. این یک و صفرها ممکن است به شیوههای مختلفی نشان داده شوند که به این شیوه، کدینگ سیگنال گویند.
< تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال >
نمونهبرداری
با استفاده از تبدیل فوریه میتوان نشان داد که اگر از یک سیگنال آنالوگ با بسامد 2 برابر حداکثر بسامد موجود در آن نمونهبرداری کنیم، میتوان با استفاده از مقادیر به دست آمده، سیگنال اصلی دقیقاً بازسازی کرد. به بسامد دو برابر مزبور بسامد نایکویست گفته میشود و در سیستمهای عملی جهت ملاحظات خاصی 2.2 در نظر گرفته میشود. حاصل نمونهبرداری از سیگنال آنالوگ را سیگنال گسسته گویند.
کوانتیزهسازی
سیگنال گسسته را جهت دیجیتالسازی باید به مقادیر خاصی محدود کرد، به این عملیات، کوانتیزهسازی گویند. یک دلیل کوانتیزه سازی آن است که دستگاههای کنونی قدرت تشخیص صد در صد یک سیگنال و ذخیره سازی آن را ندارند.
دیجیتال سازی
سیگنال کوانتیزه را به صورتهای مختلف میتوان دیجیتال (یعنی به رشتهٔ صفر و یک) تبدیل کرد، که این خود اساس پیدایش دانش کدینگ است. هر سطح کوانتیزه را به صورتهای مختلف میتوان دیجیتال کرد. این شیوه مربوط به علوم تازه کشف شده توسط بشر بنام داشاقینگ است که بیشتر مورداسفاده دانشجویان است.
مخابرات دیجیتال و آنالوگ
چرا از مخابرات دیجیتال استفاده می شود؟
در هر نوع سیستم مخابره اطلاعاتی وجود برخی از عوامل غیر قابل کنترل باعث ایجاد نویز در محیط می شود. منابع نویز شامل نویز محیط و نویز گیرنده می باشند. در یک سیستم مخابراتی گسترده که از چندین تکرار کننده که هر کدام شامل فرستنده و گیرنده های زیادی می باشند در هر مرحله نویز محیط و گیرنده به سیگنال اصلی اضافه می شود . حتی در بهترین گیرنده و کانال مخابراتی نویز به سیگنال اصلی اضافه می شود.
در یک سیستم مخابراتی آنالوگ هر گز نمی توان نویز را از سیگنال اصلی جدا کرد و بهترین سیستم مخابراتی نه تنها نویز را از بین نمی برد بلکه نویز اضافه می کند و تنها میتوان از سیستم های low noise استفاده کرد. در حالی که این برتری برای سیستم های مخابرات دیجیتال نسبت به آنالو گ وجود دارد که می توان در شرایط مناسب نویز را به طور کامل از سیگنال اصلی جدا کرد و سیگنال اصلی را در گیرنده بازسازی کرد.
در مخابرات آنالوگ تنها به وسیله فیلتر های میان گذر می توان نویز هایی را که خارج از باند قرار دارد جدا کرد ولی نمی توان نویزی که در باند سیگنال اصلی وجود دارد جدا کرد اما در ارسال دیجیتال اگر به وسیله یک مقایسه کننده سیگنال دریافتی را با یک vref که برابر v/2 می باشد مقایسه کنیم سیگنال اولیه به دست می آید.
اگر دو سیستم ارسال آنالوگ و دیجیتال را مقایسه کنیم به سه مورد بایستی اشاره کرد:
1- یکی از برتری های عمده مخابرات دیجیتال نسبت به آنالوگ بازسازی سیگنال مخابرات دیجیتال است.
2- برای انتقال چندین کانا تلویزیونی از روش های مالتی پلکس استفاده می شود. در در مخابرات آنالوگ از روش های fdm و در مخابرات دیجیتال از رو ش های tdm استفاده می شود . مدارات مالتی پلکس FDM پر حجم و احتیاج به فیلتر های متعدد و دقیقی جهت جدا کردن کانال ها از هم می باشد و نمی توان مدارات مجتمع IC آنالوگ با تراکم زیاد ساخت. این مدارات احتیاج به خازن- سلف و فیلتر های مکانیکی بسیاری دارند که نمی توان آنها را به صورت IC در آورد.
ولی مدارات مجتمع مربوط به مخابرات دیجیتال را می توان با تراکم بسیار ساخت و از میکرو پرو سسور ها و کامپیوتذر می توان در مخابرات دیجیتال استفاده کرد که باعث افزایش سر عت ارسال و کاهش حجم می شود.
3- فرق دیگر مخابرات دیجیتال و آنالوگ در پهنای باند ی است که احتیاج دارند. در سیستم های آنالوگ برای ارسال یک کانال تلفنی فقط به 4 کیلو هرتز پهنای باند احتیاج است ولی در مخابرات دیجیتال پهنای باند زیادی اشغال میشود. . مثلا در مدلاسیون bpsk برای ارسال یک کانال تلفنی 6 کیلو هرتز پهنای باند است.
شاید این را به حساب ضعف مخابرات دیجیتال بتوان گذاشت ولی با استفاده از مدلاسیون های پیشرفته بعدا برای ارسال یک کانال تلفنی 64 QAM فقط احتاج به 2 کیلو هرتز پهنای باند است. این کمتر از حالت آنالوگ است!!
تاریخچه ظهور مخابرات ماهوارهای
مخابرات ماهوارهای نتیجه تحقیق در زمینه ارتباطاتی است كه هدف آن بدست آوردن بردهای طولانیتر و قابلیتهایی بیشتر با كمترین هزینة ممكن است.
جنگ جهانی دوم موجب توسعه دو فناوری متفاوت شد، فناوری موشك و فناوری مایكروویو (ریز موج). متخصصین از تركیب این دو تكنیك، مخابرات ماهوارهای را ابداع كردند. خدماتی كه بدین طریق ارائه میشود خدماتی را كه قبلا شبكههای زمینی با استفاده امواج رادیویی و كابلها ارائه مینمودند بخوبی تكمیل میكند.
عصر فضا از سال 1957 با پرتاب اولین ماهواره مصنوعی (اسپوتنیك) شروع شد و در سالهای بعد با آزمایشاتی به این شرح ادامه یافت: پخش تبریك عید كریسمس توسط پرزیدنت آیزنهاور توسط ماهواره اسكور (SCORE) در سال 1958، ماهواره انعكاسی اكو (ECHO) در سال 1960، ارسال ذخیره وپخش توسط ماهواره كوریر (COURIER) در سال 1960، ماهوارههای رله قوی (TELSTAR و RELAY ) درسال 1962 و ماهواره زمینثابت SYNCOM در سال 1963.
در سال 1965، اولین ماهواره زمینثابت تجاری INTELSAT I (یا Early Bird) سرآغاز سری طولانی اینتلستها بود؛ در همان سال اولین ماهوارة مخابراتی روسیه از سری مولنیا (Molnya) پرتاب شد.
توسعه مخابرات ماهواره ای
اولین ماهوارهها با هزینه بسیار زیاد ظرفیت كمی را فراهم میكردند، مثلاً INTELSAT I با وزن Kg 68 در هنگام پرتاب دارای یك ظرفیت 480 كانال تلفنی و هزینه سالانه $32500 در هر كانال در آن زمان بود. این هزینه شامل تركیبی از هزینه پرتاب كننده- ماهواره، دوره عمر كوتاه ماهواره (5/1 سال) و ظرفیت كم آن بود. كاهش هزینه نتیجه كوشش بیشتری بود كه منجر به تولید پرتابگرهایی شد كه میتوانستند ماهوارههای سنگینتر را در مدار (5900 كیلوگرم در زمان پرتاب برای ANIK F2) قراردهند. بعلاوه، افزایش تخصص در روشهای مایكروویو باعث ساخت آنتنهای چند پرتویی
كرانداری (Contoured Multibeam Antennas) گردید كه پرتوهای آنها با شكل قارهها تطبیق دارد و فركانس میتواند مجدداً از یك پرتو به پرتو دیگراستفاده شده و در آنها از تقویت كنندههای ارسال با قدرتهای بالاتر استفاده میشود.
علاوه بر كاهش هزینة مخابراتی، برجستهترین خصوصیت، تنوع سرویسهایی است كه توسط سیستمهای مخابرات ماهوارهای ارائه میشود. در ابتدا، این سیستمها برای حمل ارتباطات ازیك نقطه به نقطه دیگر آنچنانكه توسط كابلها انجام میشد، ابداع شدند و پوشش گسترده ماهواره برای لینكهای مسافت طولانی استفاده شده بود. بدین صورت بود كه ارلی برد (Early Bird) باعث شد تا نواحی مقابل هم در اقیانوس اطلس، به هم مرتبط شوند. اما بدلیل عملكرد محدود ماهواره، استفاده از ایستگاههای زمینی مجهز به آنتنهای بزرگ و با هزینه بالا (حدود ده میلیون دلار برای ایستگاهی مجهز به یك آنتن با قطر m30) ضروری بود.
اندازه و توان رو به افزایش ماهوارهها باعث كوچك شدن ایستگاههای زمینی شد و بنابراین هزینه آنها كاهش یافت و درنتیجه تعداد آنها افزایش یافت. بدین ترتیب استفاده از خصوصیت دیگر ماهواره كه توانایی آن در جمعآوری و پخش سیگنالها ازیك یا چند موقعیت بود، ممكن شد. بجای ارسال سیگنال از یك نقطه به نقطة دیگر، ارسال میتواند از یك فرستنده به تعداد زیادی گیرنده كه درناحیه وسیعی پخش شدهاند، انجام گیرد. همچنین بالعكس، ارسال میتواند از تعداد زیادی ایستگاه به یك ایستگاه مركزی انجام شود كه اغلب هاب (hub) نامیده میشود.
به این طریق، شبكههای ارسال داده چند نقطهای و شبكههای جمعآوری داده تحت نام شبكههای VSAT (پایانه با دهانه خیلی كوچك:Very Small Aperture Terminal ) [MAR-95] گسترش یافتهاند. در حال حاضر بیش از پانصد هزار VSAT نصب شده است. در مورد سرویسهای تلویزیونی ماهوارهها دارای اهمیت جهانی برای جمعآوری اخبار ماهوارهای (SNG)، مبادله برنامههای پخشكنندههای تلویزیونی، توزیع برنامهها به ایستگاههای پخش زمینی و سر كابلها یا مستقیماً به هر مشتری هستند. مورد آخری بنام پخش مستقیم ماهوارهای (DBS) یا سیستمهای مستقیماً به منزل (DTH) خوانده میشود. یك سرویس سریعاً در حال رشد، سرویس پخش دیجیتال (DVB-S) است. این سیستمهای DBS با ایستگاههای زمینی كوچك دارای آنتنهایی با قطر m 6/0، كار میكنند.
در گذشته، ایستگاههای مشتری تنها از نوع ایستگاههای دریافتی (RCVO) بودند. با معرفی ایستگاههای مخابراتی دو طرفه، ماهوارهها یكی از اجزاء كلیدی در تأمین سرویسهای تلویزیونی سؤال جوابی و اینترنت باند پهن شدند. دلیل آن داشتن یك كانال برگشتی ماهوارهای نرخ پایین (معمولاً در حدود چند كیلوبیت برثانیه) در تجهیزات پخشكننده میباشد. این سیستم TCP/IP نامتقارن جهت اینترنت، و سرویس های چندقالبی و ذخیره (Caching) صفحه وب را از طریق ماهوارهای كه كانالهایی با سرعت چند مگابیت در ثانیه در مسیر رفت دارد، در برمیگیرد. بعبارت كلی، ماهوارهها بخوبی با كاربردهای سرویس باند پهن برای كاربر نهایی نظیر دسترسی مستقیم و سرویسهای توزیع تناسب دارند.
كاهش بیشتر اندازه آنتن ایستگاه زمینی بعنوان مثال در سیستمهای پخش صوتی دیجیتال (DAB) با آنتنهای در حدود cm15 مشاهده میشود. ماهواره، برنامههای صوتی دیجیتال مالتیپلكس شده را ارسال كرده و سرویسهای اینترنتی متداول را با ارائه پخش یك طرفه محتوای Web بر روی PC مشتری فراهم میكند.
بالاخره، ماهوارهها در مخابرات سیار كار آمدند. از اواخر دهه 1970، ماهوارههای اینتلست سرویسهای وضعیت اضطراری را همراه با تلفن و سرویسهای مخابرات داده برای كشتیها و هواپیماها و اخیراً ارتباطات با ایستگاههای زمینی سیار (Mini-M یا Satphone) فراهم كردهاند. سیستمهای سیار شخصی با استفاده از گوشیها در حال حاضر توسط منظومههای ماهوارههای غیرزمینثابت و همچنین ماهوارههای زمینثابت مجهز به آنتنهای بزرگ قابل افراشته شدن (deployable) (معمولا m 14-12) همانند ماهوارههای ثریا (THURAYA) و ACES قابل حصول است.
مخابرات ماهوا ره ای
اساس مخابرات ماهواره ای به منظور دریافت تصاویر تلویزیونی بر مبنای ماهواره ایست که برنامه هایی را برای مناطقی از کره زمین( که توسط آنتنهای سطحی قابل پوشش نیست) رله مینماید. ماهواره هایی که برای این منظور به کار می آیند به طریقی در مدار خود قرار می گیرند تا همواره با سرعتی معادل سرعت زمین حرکت نموده و پیوسته بر روی نقاطی از زمین پایدار بمانند. در نتیجه این امکان را به وجود می آورد تا بتوان از آنتنهای گیرنده ای (آنتنهای بشقابی )که همواره بر روی مو قعیت خاصی مستقر شده اند استفاده نمود.
بدین ترتیب هر آنتنی که در محدوده تشعشع ماهواره قرار داشته باشد میتواند اصوات و تصاویر را با کیفیتی بالا دریافت نماید. ماهواره های متعددی به منظور مخابره برنامه های تلویزیونی در نظر گرفته شده اند. این ماهواره ها در اصطلاح به نام ماهواره های مخابرات مستقیم مطرح گردیده اند. فرستنده چنین ماهواره هایی به حدی قوی ست که تنها با بشقابک های کو چکی می توان امواج ان را به راحتی در یافت نمود.
بسیاری از کشور های اروپایی از جمله فرانسه/ آلمان در صدد برنامه ریزی جهت ارسال ماواره های مخابرات مستقیم در مدار های متفاوتی به دور زمین هستند. البته انگلستان نیز طرحهایی در این زمینه در دست داشت که به دلیل مخارج بسیار بالای آن به فراموشی سپرده شد.
تا زمانیکه ماهواره های مخابرات مستقیم هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته باشند نتیجتا دست اندرکاران از ظرفیت آزاد ماهواره های مخابراتی برای مخابره برنامه های تلویزیونی استفاده می نمایند.
فرستنده های اینگو نه ماهواره ها ضعیف تر از فرستنده های ماهواره های مخابرات مستقیم می باشند. ولی با استفاده از آنتن های بشقابی بزرگتر به قطر 1.8 متر می توان از قابلیت در یافت خوبی بر خوردار شد.
در حال حاظر دو ماهواره از این نوع به منظور مخابره بر نامه های تلویزیونی برای نواحی غربی اروپا مورد استفاده می باشد. این دو ماهواره بر نامه های مخابراتی خود را بر روی 18 کانال مختلف که اکثرا به زبان انگلیسی ست ارسال می دارند. هر دو ماهواره از انواع ماهواره های مخابراتی هستند که به منظور بر قرار نمودن خطوط تلفن معمولی بین اروپا و آمریکا به کار می آیند.
اخیرا سیستم جدیدی به نام سیستم NESAT توسط کار خانه NEC طراحی و ساخته شده که مزیت کاربردی ان در این است که با اتصال آن به تلویزیون های معمولی می توان از کانال های مختلف ماهواره ای استفاده نمود. اهمیت این سیستم به علت عدم نیاز به سیم کشی جهت دریافت برنامه های ماهواره ایست.
به علاوه با کاربرد سیستم مد نظرنیاز به استفاده از سیستم های ماهوارهای مخابرات مستقیم برای بر نامه های تلویزیونی منتفی می شود. سیستم از مزایا و مشخصات میژه ای بر خوردار است که این عوامل می توانند موجب شوند تا این پدیده نوظهور به سادگی در رقابت با هر گو نه وسایل مشابهی همچنان در زمینه تغذیه بر نامه های تلویزیونی پیش تاز بوده و با استاندارد های بالای بازار های انگلیس و کل ارو پا هماهنگ بوده و مورد استقبال چشمگیر واقع شود.
سیستم NESAT از سه قسمت عمده تشکیل یافته است: آنتن بشقابی / مبدل نویز پایین و تیو نر داخلی .
البته در حال حاضر به منظور نصب سیستم نامبرده باید از مجوز قانونی بهره مند بود . لیکن پیش بینی می شود که در آینده نزدیک امکانات و ازادی بیشتری برای نصب و کاربر خانگی سیستم فوق فراهم آید.
به همین شکل بسیاری از قوانین مربوط به مخایرات تلویزونی حاضر در گذشته ای نه چندان دور محدو دیت بیشتری برای استفاده کنندگان آن اعمال می نمود و ابن در حالی بود که استفاده از مخاربرات ماهواره ای در آن لحظه خوابی بیش قلمداد نمی شد!!
فیبر نوری
پس از اختراع لیزر در سال ۱۹۶۰ میلادی، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت. خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال ۱۹۶۶ همزمان در انگلیس و فرانسه با تضعیفی برابر با؟ اعلام شد که عملا در انتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود تا اینکه در سال ۱۹۷۶ با کوشش فراوان پژوهندگان، تلفات فیبر نوری تولیدی شدیدآ کاهش داده شد و به مقداری رسید که قابل ملاحظه با سیمهای هممحور بکاررفته در شبکه مخابرات بود.
فیبر نوری از پالسهای نور برای انتقال دادهها از طریق تارهای سیلکون بهره میگیرد. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد میتواند صدها هزار مکالمهٔ صوتی را حمل کند . فیبرهای نوری تجاری ظرفیت ۲٫۵ گیگابایت در ثانیه تا ۱۰ گیگابایت در ثانیه را فراهم میسازند . فیبر نوری از چندین لایه ساخته میشود. درونیترین لایه را هسته مینامند. هسته شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص (معمولاً) است. هسته در بعضی از کابلها از پلاستیک کا ملاً بازتابنده ساخته میشود، که هزینه ساخت را پایین میآورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل دادهها در فواصل کوتاه به کار میرود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته میشود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل میدهند که با عث میشود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم میرسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) مینامند. قطر هسته و پوسته با هم حدود ۱۲۵ میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش قرار میگیرد.
یک پوشش محافظ پلاستکی سخت لایه بیرونی را تشکیل میدهد. این لایه کل کابل را در خود نگه میدارد، که میتواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است .
از لحاظ کلی، دو نوع فیبر وجود دارد: تک حالتی و چند حالتی. فیبر تک حالتی یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار میدهد، در حالی که فیبر چند حالتی میتواند صدها حالت نور را به طور همزمان انتقال بدهد .
فیبر نوری در ایران
در ایران در اوایل دهه ۶۰، فعالیتهای پژوهشی در زمینه فیبر نوری در پژوهشگاه، برپایی مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران را درپی داشت و عملا در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. فعالیت استفاده از کابلهای نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند.
فیبرنوری یک موجبر استوانهای از جنس شیشه یا پلاستیک است که دو ناحیه مغزی و غلاف با ضریب شکست متفاوت و دو لایه پوششی اولیه و ثانویه پلاستیکی تشکیل شده است. برپایه قانون اسنل برای انتشار نور در فیبر نوری شرط: میبایست برقرار باشد که به ترتیب ضریب شکستهای مغزی و غلاف هستند. انتشار نور تحت تأثیر عواملی ذاتی و اکتسابی دچار تضعیف میشود. این عوامل عمدتآ ناشی از جذب فرابنفش، جذب فروسرخ، پراکندگی رایلی، خمش و فشارهای مکانیکی بر آنها هستند.
.
سیستم های مخابرات فیبر نوری
گسترش ارتباطات و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیتترین موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت دقت و تسهیل از مهمترین ویژگی های مخابرات فیبر نوری میباشد. یکی از پر اهمیتترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنال های حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم بندی در حوزه زمانی را دارا میباشد. این به این معنی است که مخابرات دیجیتال تامین کننده پتانسیل کافی برای استفاده از امکانات مخابره اطلاعات در پکیجهای کوچک انتقال در حوزه زمانی است.برای مثال عملکرد مخابرات فیبر نوری با توانایی ۲۰ مگا هرتز با داشتن پهنای باند ۲۰ کیلو هرتز دارای گنجایش اطلاعاتی ۰٫۱٪ میباشد. امروزه انتقال سیگنالها به وسیله امواج نوری به همراه تکنیکهای وابسته به انتقال شهرت و آوازه سیستم های انتقال ماهوارهای را به شدت مورد تهدید قرار داده است. دیر زمانی ست که این مطلب که نور میتواند برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد به اثبات رسیده است و بشر امروزه توانسته است که از سرعت فوق العاده آن به بهترین وجه استفاده کند. در سال ۱۸۸۰ میلادی الکساندر گراهام بل ۴ سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتیاز نامه خود در زمینه مخابرات امواج نوری برای دستگاه خود با عنوان فوتو تلفن گردید. در ۱۵ سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبر های نوری فاکتور های جدیدی از تکنولوژی و تجارت بهتر را برای انسان به ارمغان آورده است. مخابرات فیبر نوری ابتدا به عنوان یک مخابرات از راه دور قرار دادی تلقی میشد که در آن امواج نوری به عنوان حامل یک یا چند واسطه انتقال استفاده میشد. با وجود آنکه امواج نوری حامل سیگنالهای آنالوگ بودند اما سیگنالهای نوری همچنان به عنوان سیستم مخابرات دیجیتال بدون تغییر باقی مانده است. از دلایل این امر میتوان به موارد زیر اشاره کرد: ۱)تکنیکهای مخابرات در سیستم های جدید مورد استفاده قرار میگرفت ۲)سیستم های جدید با بالاترین تلنولوژی برای داشتن بیشترین گنجایش کارآمدی سرعت و دقت طراحی شده بود. ۳)انتقال به کمک خطوط نوری امکان استفاده از تکنیکهای دیجیتال را فراهم میساخت. این مطلب نیاز انسان را به دسترسی به مخابره اطلاعات رابه صورت بیت به بیت پاسخگو بود
· توانایی پردازش اطلاعات در حجم وسیع: از آنجایی که مخابرات فیبر نوری دارای کارایی بالاتری نسبت به سیمهای مسی سنتی هستند بشر امروزی تمایل چندانی برای پیروی از سنت دیرینه خود ندارد و توانایی پردازش حجم وسیعی از اطلاعات در مخابره فیبر نوری او را مجذوب و شیفته خود ساخته است
· آزادی از نویز های الکتریکی:بافت یک فیبر نوری از جنس پلاستیک یا شییشه به دلیل رسانندگی انتخاب می· شود.در نتیجه یک حامل موج نوری می· تواند از پتانسیل موثر میدانهای الکتریکی در امان باشد. از قابلیت های مهم این نوع مخابرات می· توان به امکان عبور کابل حامل موج نوری از میان یک میدان الکترومغناطیسی قوی اشاره کرد که سیگنالهای نام برده بدون آلودگی از پارازیت های الکتریکی و یا سیگنالهای مداخله گر به حد اکثر کارایی خود خواهند رسید.
فیبرهای نوری نسل سوم
طراحان فیبرهای نسل سوم، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای کمترین تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها، محققین از حداقل تلفات در طول موج ۵۵/۱ میکرون و از حداقل پاشندگی در طول موج ۳/۱ میکرون بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای ساختار نسبتاً پیچیدهتری بود. در عمل با تغییراتی در پروفایل ضریب شکست فیبرهای تک مد از نسل دوم، که حداقل پاشندگی آن در محدوده ۳/۱ میکرون قرار داشت، به محدوده ۵۵/۱ میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی.اس.اف ساخته شد.
کاربردهای فیبر نوری
1. کاربرد در حسگرها: استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه2. گیری کمیت3. های فیزیکی مانند جریان الکتریکی،4. میدان مغناطیسی،5. فشار،6. حرارت،7. جابجایی،8. آلودگی آب9. های دریا،10. سطح مایعات،11. تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سال12. های اخیر شروع شده است. در این نوع حسگرها،13. از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره14. گیری می15. شود بدین ترتیب که ویژگی16. های فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه17. گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیرپذیر می18. شود.
19. کاربردهای نظامی: فیبر نوری کاربردهای بی20. شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله می21. توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار،22. کنترل و هدایت موشک23. ها،24. ارتباط زیردریاییها (هیدروفون) را نام برد.
25. کاربردهای پزشکی: فیبرنوری در تشخیص بیماری26. ها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می27. توان چنده28. سنجی (دُزیمتری) غدد سرطانی،29. شناسایی نارسایی30. های داخلی بدن،31. جراحی لیزری،32. استفاده در دندانپزشکی و اندازه33. گیری مایعات و خون نام برد.
فن آوری ساخت فیبرهای نوری
برای تولید فیبر نوری، نخست ساختار آن در یک میله شیشهای موسوم به پیشسازه از جنس سیلیکا ایجاد میگردد و سپس در یک فرایند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبر میشود. از سال ۱۹۷۰ روشهای متعددی برای ساخت انواع پیشسازهها به کار رفته است که اغلب آنها بر مبنای رسوبدهی لایههای شیشهای در داخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند.
روشهای ساخت پیشسازه
روشهای فرآیند فاز بخار برای ساخت پیشسازه فیبر نوری را میتوان به سه دسته تقسیم کرد:
· رسوب· دهی داخلی در فاز بخار
· رسوب· دهی بیرونی در فاز بخار
· رسوب· دهی محوری در فاز بخار
موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
· تتراکلرید سیلیکون: این ماده برای تأمین لایه· های شیشه· ای در فرآیند مورد نیاز است.
· تتراکلرید ژرمانیوم: این ماده برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیش· سازه استفاده می· شود.
· اکسی کلرید فسفریل: برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیش· سازه،· این مواد وارد واکنش می· شود.
· گاز فلوئور: برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف استفاده می· شود.
· گاز هلیم: برای نفوذ حرارتی و حباب· زدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله مورد استفاده قرار می· گیرد.
· گاز کلر: برای آب· زدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی مورد نیاز است.
مراحل ساخت
1. مراحل صیقل گرمایشی: پس از نصب لوله با عبور گازهای کلر و اکسیژن،2. در دمای بالاتر از ۱۸۰۰ درجه سلسیوس لوله صیقل داده می3. شود تا بخار آب موجود در جدار درونی لوله از آن خارج شود.
4. مرحله اچینگ: در این مرحله با عبور گازهای کلر،5. اکسیژن و فرئون لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه خورده می6. شود تا ناهمواری7. ها و ترک8. های سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند.
9. لایه10. نشانی ناحیه غلاف: در مرحله لایه11. نشانی غلاف،12. ماده تتراکلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گازهای [[هلیموارد لوله شیشه13. ای می14. شوند و در حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی ۱۲۰ تا ۲۰۰ 15 میلی16. متر در دقیقه در طول لوله حرکت می17. کند و دمایی بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسیوس ایجاد می18. کند،19. واکنش20. های شیمیایی زیر به دست می21. آیند.
ذرات شیشهای حاصل از واکنشهای فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده و بر روی جداره داخلی رسوب میکنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی حرارت کافی به آنها اعمال میشود به طوری که تمامی ذرات رسوبی شفاف میگردند و به جدار داخلی لوله چسبیده و یکنواخت میشوند. بدین ترتیب لایههای شیشهای مطابق با طراحی با ترکیب در داخل لوله ایجاد میگردند و در نهایت ناحیه غلاف را تشکیل میدهند
رادار:
رادار تصویری
گاه امکان بررسی اجسام از نزدیک وجود ندارد. برای مثال جهت بررسی سطح اقیانوسها نقشه برداری از عراضی جغرافیایی لزوم ساخت وسایلی که بتوانند از راه دور این کاررا انجام دهند به چشم میخورد. با دستیابی به فناوری سنجش از راه دور بسیاری از این مشکلات برطرف گشت. در واقع در این روش امکان بررسی اجسام وسطوحی که نیاز به بررسی از راه دور دارند را فراهم میآورد. سنجش از راه دور رامی توان به دو بخش فعال وغیر فعال تقسیم کرد. گستره طول موج امواج مایکرویو نسبت به طیف مادون قرمز ومرئی سبب گردیده تا از سنجش از راه دور به وسیله امواج از این طیف استفاده گردد . عملکردسیستمهای سنجش غیرفعال همانند سیستمهای سنجش دما عمل میکنند .در اینگونه سیستمها با اندازه گیری انرژی الکترومغناطیسی که هر جسم به طور طبیعی از خود ساتع میکند نتایج لازم کسب میگردد .هواشناسی واقیانوس نگاری از کاربردهای این نوع سنجش میباشد . در سیستمهای سنجش فعال از طیف موج مایکرویو برای روشن کردن هدف استفاده میشود. این سنسورها را میتوان به دو بخش تقسیم کرد : سنسورهای تصویری وغیرتصویری (فاقد قابلیت تصویربرداری) . از انواع سنسورهای غیر تصویری میتوان به ارتفاع سنج و اسکترومتر ها(پراکنشسنج) اشاره کرد .کاربرد ارتفاع سنجها در عکس برداری جغرافیایی وتعیین ارتفاع ازسطح دریا میباشد .اسکترومتر که اغلب بر روی زمین نصب میگردند میزان پراکنش امواج را ازسطوح مختلف اندازه گیری میکنند. این وسیله در مواردی همچون اندازه گیری سرعت باد در سطح دریا و کالیبراسیون تصویر رادار کابرد دارد . معمولترین سنسور فعال که عمل تصویربرداری را انجام میدهد رادار میباشد. رادار(radio detection and ranging) مخفف وبه معنای آشکارسازی به کمک امواج مایکرویو است .به طور کلی میتوان عملکرد رادار را در چگونگی عملکرد سنسورهای آن خلاصه کرد. سنسورها سیگنالهای مایکرویو را به سمت اهدف مورد نظر ارسال کرده وسپس سیگنالهای بازتابیده شده از سطوح مختلف را شناسایی میکند. قدرت (میزان انر؟ی) سیگنالهای پراکنده شده جهت تفکیک اهداف مورد استفاده قرارمی گیرد. با اندازه گیری فاصه زمانی بین ارسال ودریافت سیگنالها میتوان فاصله تا اهداف را مشخص کرد. از مزایای شاخص رادار میتوان به عملکرد رادار در شب یا روز وهمچنین قابلیت تصویربرداری درشرایط آب و هوایی مختلف اشاره کرد. امواج مایکرویو قادر به نفوذ در ابر مه ,گردوغبار وباران میباشند. از آنجاییکه عملکرد رادار با طرز کار سنسورهایی که با طیفهای مرئی ومادون قرمز کار میکنند متفاوت است ازاینرو میتوان با تلفیق اطلاعات بدست آمده تصاویر دقیقی را بدست آورد .
تاریخچه
اولین تجربه در مورد بازتابش امواج رادیویی توسط هرتز آلمانی در سال ۱۸۸۶ بدست آمد. پس از گذشت مدت زمان کمی اولین رادار که از آن برای آشکارسازی کشتیها استفاده میشد مورد بهره برداری قرار گرفت. در سالهای ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۰ پیشرفتهایی در جهت ساخت رادار با قابلیت تعیین فاصله اهداف صورت گرفت. اولین رادارهای تصویری درطی جنگ جهانی دوم برای آشکارسازی وموقعیت یابی کشتیها وهواپیماها استفاده شد. بعد از جنگ جهانی دوم راداربا دید جانبی (SLAR) جهت جستجوی اهداف نظامی و کشف مناطق نظامی ساخته شد. اینگونه رادارها با داشتن آنتن درسمت جپ وراست مسیر پرواز قادر به تفکیک دقیقتر اهداف مورد نظر بودند. در سال ۱۹۵۰ با توسعه سیستمهای SLAR تکنولو؟ی رادار دهانه ترکیبی ( رادار با آنتن ترکیبی) گامی در جهت ایجاد تصاویر با کیفیت بالا برداشته شد. در سال ۱۹۶۰ استفاده از رادارها ی هوایی وفضایی توسعه یافت وعلاوه برکاربرد نظامی جهت نقشه برداریهای جغرافیایی و اکتشافات علمی و... نیز مورد استفاده قرار گرفتند. § اصول رادار : مهمترین نکته حائز اهمیت در بخش قبل را میتوان معرفی رادار به عنوان وسیله اندازه گیری معرفی کرد. اجزاء تشکیل دهنده سیستم رادار فرستنده , گیرنده آنتن وسیستمهای الکتریکی جهت ثبت و پردازش اطلاعات میباشد. همانطور که در تصویر شماره ۱ مشاهده میشود فرستنده پالسهای کوتاه مایکرویو (A) را که بوسیله آنتن راداربه صورت پرتو متمرکز میشوند(B) با فاصله زمانی معیین تولید میکند. آنتن راداربخشی از سیگنالهای بازتابیده شده (c) از سطوح مختلف را دریافت میکند. تصویر شماره ۱
با اندازه گیری مدت زمان ارسال پالس و دریافت پ؟واکهای پراکنده شده از اشیاء مختلف میتوان فاصله آنها ودر نتیجه موقعیت آنها را تعیین نمود .با ثبت و پردازش سیگنال بازتابیده توسط سنسور تصویر دو بعدی از سطح مورد نظر تشکیل میگردد . o پهنای باند : از آنجاییکه گستره طیف امواج مایکرویو نسبت به طیفهای مرئی ومادون قرمزوسیع تر میباشد لذا اکثر رادارها از این طیف استفاده میکنند. در رادارهای تصویری اغلب از طول موجهای زیر استفاده میشود: ka&k&ku band X_band C_band S_band L_band P_band max)) تمامی طول موجهای استفاده شده در رادارهای تصویری در محدوده سانتیمتر است. طول موج رادار در نحوه تشکیل تصویر موثر میباشد. با افزایش طول موج شاهد تصاویر با کیفیت بهتر میباشیم .در دو تصویر زیر(تصاویر شماره ۲و۳) از دو طول موج متفاوت استفاده شدهاست. شما میتوانید تفاوت آشکاری را که دراین تصاویر وجود دارد مشاهده نمایید. علت این تفاوت تغییر در نحوه فعل وانفعال سیگنال با سطح اشیاء میباشد که در ادامه درباره این موضوع صحبت خواهد شد . c-band l_band
قطبیدگی (polarization) : هنگامی که در مورد امواج الکترومغناطیسی همانند امواج مایکرویو صحبت میگردد بحث درباره قطبیدگی حائز اهمیت میباشد. قطبیدگی عبارت است از جهت میدان الکتریکی در امواج الکترومغناطیسی. به طور کلی میتوان قطبیدگی امواج را به سه دسته تقسیم بندی کرد : قطبیدگی خطی و دایرهای وبیضوی. اغلب رادارهای تصویری از قطبیدگی خطی استفاده کرده , که این نوع قطبیدگی را میتوان به دو بخش عمودی(vertical) وافقی (horizontal) تقسیم بندی کرد (تصویر شماره۴). اغلب سنسورهای رادار طوری طراحی شدهاند که قابلیت ارسال وهمچنین دریافت امواج را به یکی از دو صورت بالا دارا هستند. در بعضی از رادارها دریافت وارسال امواج با ترکیبی از دو نوع قطبیدگی انجام میپذیرد .
به طور کلی میتوان چهارترکیب از قطبیدگی رادرا در نظر گرفت : • HH • VV • HV • VH حرف H نشان دهنده قطبیدگی افقی وحرفV نمایانگر قطبیدگی عمودی میباشد. درچهارترکیب بالا حرف سمت راست نحوه دریافت سیگنال را نشان میدهد . § هندسه رادار (radar geometry): درسیستم تصویربرداری رادار هوایی با جابجانمودن سکو در یک مسیر مستقیم که مسیرپرواز(flight direction)(A) نامیده میشودعمل تصویربرداری انجام میگردد. پای قائم در صفحه تصویر را ندیر(nadir)(B) مینامیم .آنتن رادار امواج را برای روشن کردن نوارتصویر(swath) (C) ارسال میکند. با قرار گرفتن نوارهای تصویر در کنار هم ناحیه تصویر(track) (ناحیه خاکستری رنگ ) تشکیل میگردد که این ناحیه نسبت به خط ندیر فاصله دارد. محور طولی ناحیه تصویرکه با مسیر پروازموازی میباشدرا سمت(azimuth)(E) ومحورعرضی راکه برمسیرپروازعمود است را برد(range)(D) مینامیم .
تصویر شماره ۵ § وا؟هشناسی : محدوده نزدیک (Near range): بخشی از نوارتصویر که به خط ندیر نزدیک است . محدوده دور(far range) : بخشی از نوار تصویر که در فاصله دور نسبت به خط ندیر قرار دارد . برد مایل (slant range): خط شعاعی که از رادار به هریک از اهداف میتوان نظیر کرد . برد زمینی (ground range ) : تصویر برد مایل در سطح زمین . زاویه تابش(incidence angle) : زاویه بین پرتورادار و سطح زمین . زاویه دید(look angle) : زاویه بین خط عمود وپرتو رادار. تصویر شماره ۶ § اثرات سطح بر تصویر رادار : میزان روشنایی ( درخشندگی ) تصویر به میزان پراکندگی(scattering) سیگنالهای مایکرویودر برخورد باسطح بستگی دارد. پراکنش سیگنال به پارامترهایی از قبیل مشخصات رادار (فرکانس قطبیدگی هندسه دید و...) وهمچنین خصوصیات سطح (پستی وبلندی نوع پوشش و...) وابستهاست. به طور کلی میتوانیم عوامل بالا را در سه عامل اصلی زیر خلاصه کنیم : ۱) صیقلی بودن سطح ۲) هنسه دید و رابطه آن باسطح ۳) درصد رطوبت وخصوصیات الکتریکی سطح صیقلی بودن سطح مهمترین عامل تعیین کننده روشنایی تصویرمی باشد. سطوح صاف موجب بازتابش آیینه ای(A) در فعل وانفعال سیگنال رادار با سطح میگردند. درنتیجه این نوع بازتابش مقدار اندکی ازسیگنالهای بازتابیده شده به سمت رادار باز میگردند. بنابراین سطوح صاف با درجه تیره گی بیشتر در تصویر ظاهر خواهند گشت. سطوح ناصاف سیگنالهای رادار راتقریبا به صورت یکنواخت بازتاب میدهند. و درنتیجه بخش عمدهای از این سیگنالها به سمت راداربازمیگردند. بنابراین سطوح ناصاف با درجه روشنایی بیشتر در تصویر مشاهده میشوند. به این نوع انعکاس بازتابش پخشیده(B)گفته میشود. احتمال وقوع انعکاس زاویهای (C) در نواحی که از سطوح عمود برهم تشکیل شده وجود دارد. به بیان ساده تر سیگنالهای بازتابیده شده از سطح اول پس از برخورد به سطح دوم به سمت رادار بازتاب داده میشود .این نوع انعکاس به طور معمول در مناطق شهری (ساختمانها خیابانها پلها و... ) اتفاق میافتد. صخرهها کوهها ونیزار رودخانهها نیز سیگنال رادار را اینگونه بازتاب میدهند.
تصویر شماره ۷ زاویه تابش(incidence angle) نیز در نحوه شکل گیری تصویر همچنین صیقلی بودن سطوح نقش ایفا میکند. با در نظر گرفتن سطح وطول موج ثابت با افزایش زاویه تابش سیگنالهای کمتری به سوی رادار بازمیگردند ودر نتیجه درجه تیره گی افزایش مییابد .به بیان دیگر با افزایش زاویه تابش سطوح صیقلی تر از مقدار واقعی خود در تصویر ظاهرمی شوند. به طور کلی تغییر در هندسه دید در بهبود نقشههای جغرافیایی وهمچنین برطرف کردن اختلالهایی از قبیل سایه دارشدن و کاهش عمق تصویرموثر میباشد. وجود رطوبت در خصوصیات الکتریکی وحجم اجسام موثر میباشد. تغییر در خواص الکتریکی در جذب ارسال وهمچنین نحوه شکل گیری تصویر موثر میباشد. بنابراین درصد رطوبت اجسام در فعل وانفعال سیگنال رادارومتعاقبا تصویر موثر میباشد. معمولا با افزایش رطوبت جسم سیگنالهای بیشتری توسط جسم بازتابیده میشود. برای مثال علفزارهای وسیع در هنگامی که مرطوب هستند در تصویر رادار روشنتر ظاهر میشوند. § دقت تفکیک(spatial resolution) : به میزان توانایی رادار جهت تفکیک اشیاء مختلف از همدیگر دقت تفکیک گفته میشود. بر خلاف سیستمهای نوری افزایش دقت تفکیک در رادار بر اساس خصوصیات امواج مایکرویو وهمچنین تاثیرات هندسی انجام میپذیرد. دررادارهایی که از یک آنتن جهت ارسال امواج استفاده میکنند یک پالس موج ارسال گشته و با دریافت پ؟واک آن توسط گیرنده تصویر تشکیل میشود . دقت تفکیک را میتوان در دو راستا بررسی کرد. در جهت سمت ناحیه تصویر که دقت سمت (azimuth resolution) نامیده میشود ودر جهت برد که آن را دقت برد (range resolution) مینامیم . دقت برد به طول پالس رادار (P) بستگی دارد. در صورتی که عمل تفکیک با طول بیشتر از نصف پالس صورت گیرد اهداف از یکدیگر قابل تشخیص اند. برای مثال در شکل شماره ۸ اهداف ۱و۲ در تصویر به صورت یک جسم مشخص شده در حالیکه هدفهای ۳و۴ به راحتی از هم تفکیک شدهاند . با افزایش زاویه تابش (افزایش برد )شاهد کاهش دقت برد میباشیم . تصویر شماره ۸ دقت سمت به پهنای ستون امواج رادار یا پهنای زاویهای (beam width) (A) و همچنین برد مایل(slant range) وابستهاست. با افزایش پهنای زاویهای میتوانیم شاهد دقت سمت باشیم. در تصویرشماره ۹ اهداف ۱و۲ که در محدوده نزدیک قرار دارند توسط رادار به راحتی قابل تشخیص اند درحالیکه هدفهای ۳و۴ که در محدوده دور قرار گرفتهاند قابل تشخیص نمیباشند. همچنین با افزایش طول آنتن رادار میتوان دقت سمت را افزایش داد .
تصویر شماره ۹ رادار دهانه ترکیبی (synthetic aperture radar): همانطور که در قسمت قبل گفته شد جهت بالابردن دقت سمت میتوانیم طول آنتن رادار را افزایش دهیم. اگرچه در این افزایش طول ما با محدودیتهایی مواجه هستیم. در رادرهای هوایی طول آنتن رادار بین ۱ تا ۲ متر در نظر گرفته میشود. در ماهوارهها ما میتوانیم این محدوده را بین ۱۰ تا ۱۵ متر در نظر بگیریم. با تغییراتی در چگونگی حرکت سکوی رادار وثبت و پردازش سیگنالهای بازتابیده شده میتوان بر محدودیت اندازه غلبه کرد. بدین طریق که ما با تغییر در نحوه رفتار رادار به صورت مجازی طول آنتن رادار را افزایش دادهایم . تصویر شماره ۱۰ چگونگی رسیدن به این خواسته را تشریح میکند . ۱) ابتداشیءهدف (A)سیگنالهای مایکرویو را به صورت پالس دریافت کرده. پ؟واکهای هر پالس توسط رادار ثبت میشوند. سکوی رادار در مسیر مستقیم به طور پیوسته در حال حرکت است. در طول زمانی که شیء هدف در معرض پالسهای رادار قرار داردعمل ثبت سیگنالهای بازتابیده شده از شیءتوسط رادار انجام میپذیرد .۲) زمان چندانی طول نمیکشد تا طول آنتن ترکیبی (B) مشخص گردد . تصویر شماره ۱۰ با افزایش پهنای زاویهای وهمچنین کاهش سرعت سکو میتوانیم دقت سمت را در محدوده دور افزایش دهیم .در نتیجه شاهد ثابت ماندن دقت تفکیک درراستای سمت میباشیم .به تکنولو؟ی فوق که جهت افزایش دقت برد صورت میپذیرد رادار دهانه ترکیبی یا SAR گفته میشود .این روش در اکثررادارهای هوایی وفضایی استفاده میشود . § خصوصیات تصویر رادار : در تصاویر رادار با نوعی اختلال مواجه هستیم که به نویز اسپیکل(speckle) معروف است. این اختلال که باعث ظاهرشدن دانههای ریزودرشت (بافت فلفل نمکی) در تصویر میشود زاییده ساختار بهم ریخته سطح و همچنین تداخل سیگنالهای بازتابیده میباشد. به عنوان نمونه یک سطح هموار مانند علفزار(تصویر شماره ۱۱) را در نظر میگیریم. بدون در نظر گرفتن اثر این اختلال پیکسلهای تصویر با درجه روشنایی یکسان مشاهده میشوند. حال آنکه در تصویر حقیقی به علت تداخل سیگنالهای پراکنده شده پیکسلها دارای درجات روشنایی متفاوت میباشند .
تصویر شماره ۱۱ در واقع نویز اسپیکل کیفیت تصاویر راکاهش داده ودر نتیجه درتحلیل تصاویربا مشکل مواجه میشویم .حال برای کاهش این اثر میتوان دو روش را بکار برد : ۱) دید چندگانه (multi-looking processing): در این روش هر پرتو رادار به چندین زیرپرتو (اشعه) تقسیم شده و هر اشعه وظیفه پوشش دادن یک ناحیه را بر عهده دارد. با ثبت تصاویر تشکیل شده توسط هر اشعه ومعدل گیری از آنها جهت تشکیل تصویر نهایی میتوان نویز اسپیکل را کاهش داد . تصویر شماره ۱۲ ۲) فیلترینگ (spatial filtering) : پس از پایان یافتن مرحله اول وتشکیل تصویر اولیه فیلترکردن تصویر آغاز میشود. در این روش با حرکت دادن یک پنجره متشکل از تعدادی پیکسل (معمولا ۵*۵ یا ۳*۳ ) در طی سطر وستون تصویر از پیکسلهایی که هر پنجره پوشش میدهد معدل گیری (درجه روشنایی پیکسلهای موجود در هر پنجره اندازهگیری شده وپیکسلی با درجه روشنایی واحد جایگزین پنجره مربوطه میگردد) انجام میشود.
تصویر شماره ۱۳ بایستی توجه داشته باشیم که کاهش نویز اسپیکل باعث کاهش وضوح تصویر میگردد. همانطور که درتصاویر شماره ۱۴ و ۱۵مشاهده میشود تصویر شماره ۱۵نسبت به تصویر دیگر دارای وضوح کمتری است. در نتیجه برای ایجاد تصاویر با جزئیات دقیق نمیتوان از این روش استفاده کرد. زمانی که سطح هدف را وسیع در نظر بگیریم کاهش نویز اسپیکل میتواند مثمر ثمرباشد .
تصویر شماره ۱۵ گاه نیاز به استفاده از اندازه گیریهای دقیق جهت مقایسه مشاهدات وبدست آوردن نتایج لازم میباشد. در نتیجه بایستی دقت دقت ابزار اندازه گیری افزایش پیدا کند. این فعل توسط فرآیندی به نام کالیبراسیون (calibrasion) انجامپذیر است. ازآنجاییکه عمل اندازه گیری از اعمال اصلی رادار میباشد در نتیجه کالیبراسیون بسیار مهم میباشد. کالیبراسیون تلاش میکند تا اختلاف میان مقدار انر؟ی سیگنال بازتابیده با مقدار اندازه گیری شده توسط رادار کاهش یابد. در نتیجه کالیبراسیون دقیق ما شاهد تصاویری با دقت اندازه گیری یکسان توسط رادار خواهیم بود. در کالیبراسیون نسبی سعی بر افزایش دقت سیستم رادار است. در حالیکه در کالیبراسیون مطلق با نصب دستگاههایی بر روی زمین انر؟ی سیگنالهای بازتابیده شده از سطح اندازه گیری شده و پس از تقویت به سوی رادار فرستاده میشوند. رادار میتواند با استفاده از این مقادیر به مقدار حقیقی انر؟ی دست پیدا کند .ودر نتیجه استنباط دقیقتری ازسطح حاصل داشته باشد . § کاربردهای پیشرفته : علا وه بر کسب واستفاده درست از اطلاعات کابردهای خاص رادار به شرح زیر میباشد : نخست تکنولو؟ی تصویر سه بعدی (stereo image) میباشد. در این روش با پوشش دادن ناحیه تصویر با زوایای تابش متفاوت وهمچنین بهره گیری ازجهتهای دید متفاوت یا مخالف و انطباق تصاویر ایجادشده میتوان یک تصویر سه بعدی از ناحیه تصویر ایجاد کرد .در نتیجه اختلالهایی از قبیل سایه دارشدن بعضی نواحی برطرف گردیده وزمینه برای تحلیل دقیقتر تصاویر فراهم میگردد. این تکنولو؟ی در تحلیل تصاویر مناطق جنگلی و جغرافیایی وهمچنین نقشه برداری از عراضی کاربرد دارد . از دیگر پیشرفتهای حاصل شده میتوان به قطبش سنجی (polqrimetry) اشاره کرد. در این روش امکان دریافت و ار سال سیگنالهای مایکرویو به صورت ترکیبی از قطبیدگی افقی و عمودی وجود دارد. در نتیجه ما میتوانیم چهار ترکیب HH VV VH HV را برای دریافت یا ارسال امواج در نظر بگیریم. بدین طریق با ایجاد تصویری با وی؟ گیهای مختلف نتایج لازم جهت دستیابی به تصویر دقیقتر حاصل میگردد . نتیجه : ازآنجاییکه اهداف نظامی از اولویتهای کشورها میباشد ازاینرو لزوم پیشرفت در این زمینه برای کشورما جدی میباشد. با گسترش سیستمهای سنجش از راه دور میتوان گامی دیگر برای رسیدن به این اهداف برداشت. با توسعه سیستمهای تصویری میتوان تصاویر دقیقی از اهداف مورد نظر تهیه کرد .
