ഗ്ലോബൽ പൊസിഷനിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ എങ്ങനെയാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്?

 

ജിപിഎസ് അഥവാ ഗ്ലോബൽ പൊസിഷനിംഗ് സിസ്റ്റം, സ്ഥാനം, വേഗത, സമയ സമന്വയം എന്നിവ നൽകുന്ന ഒരു ആഗോള നാവിഗേഷൻ ഉപഗ്രഹ സംവിധാനമാണ്. 

എല്ലായിടത്തും ജിപിഎസ് ഉണ്ട്. നിങ്ങളുടെ കാറിലും സ്മാർട്ട്‌ഫോണിലും വാച്ചിലും ജിപിഎസ് സംവിധാനങ്ങൾ കണ്ടെത്താൻ കഴിയും. പോയിന്റ് എ മുതൽ പോയിന്റ് ബി വരെ നിങ്ങൾ എവിടേക്ക് പോകുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്താൻ ജിപിഎസ് നിങ്ങളെ സഹായിക്കുന്നു. ജിപിഎസ് എന്താണ്? ഇത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, 

ഗ്ലോബൽ പൊസിഷനിംഗ് സിസ്റ്റം (ജിപിഎസ്) എന്നത് ഉപഗ്രഹങ്ങൾ, ഒരു റിസീവർ, അൽഗോരിതങ്ങൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് വായു, കടൽ, കര യാത്രകൾക്കായുള്ള സ്ഥാനം, വേഗത, സമയ ഡാറ്റ എന്നിവ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു നാവിഗേഷൻ സംവിധാനമാണ്.

ഭൂമിയിൽ നിന്ന് 13,000 മൈൽ (20,000 കിലോമീറ്റർ) ഉയരത്തിൽ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്നതും മണിക്കൂറിൽ 14,000 കിലോമീറ്റർ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതുമായ  ആറ് ഭൂമി കേന്ദ്രീകൃത പരിക്രമണ തലങ്ങളിലായി -  24 ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ ഒരു കൂട്ടമാണ് ഉപഗ്രഹ സംവിധാനത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്.

ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു സ്ഥാനം കണ്ടെത്താൻ നമുക്ക് മൂന്ന് ഉപഗ്രഹങ്ങൾ മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂവെങ്കിലും, മറ്റ് മൂന്നിൽ നിന്നുള്ള വിവരങ്ങൾ സാധൂകരിക്കാൻ നാലാമത്തെ ഉപഗ്രഹം പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു. നാലാമത്തെ ഉപഗ്രഹം നമ്മെ മൂന്നാം മാനത്തിലേക്ക്(3D) നീക്കുകയും ഒരു ഉപകരണത്തിന്റെ ഉയരം കണക്കാക്കാൻ നമ്മളെ  അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ജിപിഎസിൽ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവയെ സെഗ്‌മെന്റുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു, അവ ലൊക്കേഷൻ വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നതിന് ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ജിപിഎസിന്റെ മൂന്ന് സെഗ്‌മെന്റുകൾ ഇവയാണ്:

സ്‌പേസ് (ഉപഗ്രഹങ്ങൾ) — ഭൂമിയെ ചുറ്റുന്ന ഉപഗ്രഹങ്ങൾ, ഉപയോക്താക്കൾക്ക് ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ സ്ഥാനത്തെയും ദിവസത്തിന്റെ സമയത്തെയും കുറിച്ചുള്ള സിഗ്നലുകൾ കൈമാറുന്നു.

ഗ്രൗണ്ട് കൺട്രോൾ — കൺട്രോൾ സെഗ്‌മെന്റിൽ ഭൂമിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മോണിറ്റർ സ്റ്റേഷനുകൾ, മാസ്റ്റർ കൺട്രോൾ സ്റ്റേഷനുകൾ, ഗ്രൗണ്ട് ആന്റിന എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ബഹിരാകാശത്ത് ഉപഗ്രഹങ്ങളെ ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്നതും പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നതും ട്രാൻസ്മിഷനുകൾ നിരീക്ഷിക്കുന്നതും നിയന്ത്രണ പ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. വടക്കേ അമേരിക്ക, തെക്കേ അമേരിക്ക, ആഫ്രിക്ക, യൂറോപ്പ്, ഏഷ്യ, ഓസ്‌ട്രേലിയ എന്നിവയുൾപ്പെടെ ലോകത്തിലെ മിക്കവാറും എല്ലാ ഭൂഖണ്ഡങ്ങളിലും മോണിറ്ററിംഗ് സ്റ്റേഷനുകൾ ഉണ്ട്.

ഉപയോക്തൃ ഉപകരണങ്ങൾ - വാച്ചുകൾ, സ്മാർട്ട്‌ഫോണുകൾ, ടെലിമാറ്റിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള ജിപിഎസ് റിസീവറുകളും - ട്രാൻസ്മിറ്ററുകളും.

ട്രൈലേറ്ററേഷൻ എന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യയിലൂടെയാണ് ജിപിഎസ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. സ്ഥാനം, വേഗത, ഉയരം എന്നിവ കണക്കാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ട്രൈലേറ്ററേഷൻ, ഉപഗ്രഹങ്ങളിൽ നിന്ന് സിഗ്നലുകൾ ശേഖരിച്ച് സ്ഥാന വിവരങ്ങൾ പുറത്തുവിടുന്നു. ദൂരങ്ങൾ അളക്കാൻ അല്ല -  കോണുകൾ അളക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ട്രയാംഗുലേഷൻ എന്ന് ഇത് പലപ്പോഴും തെറ്റിദ്ധരിക്കപ്പെടുന്നു.

ഭൂമിയെ ചുറ്റുന്ന ഉപഗ്രഹങ്ങൾ ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിലോ സമീപത്തോ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഒരു ജിപിഎസ് ഉപകരണം വായിക്കാനും വ്യാഖ്യാനിക്കാനും സിഗ്നലുകൾ അയയ്ക്കുന്നു. സ്ഥാനം കണക്കാക്കാൻ, ഒരു ജിപിഎസ് ഉപകരണത്തിന് കുറഞ്ഞത് നാല് ഉപഗ്രഹങ്ങളിൽ നിന്നെങ്കിലും സിഗ്നൽ വായിക്കാൻ കഴിയണം.

 ഓരോ ഉപഗ്രഹവും ഒരു അദ്വിതീയ സിഗ്നൽ, പരിക്രമണ പാരാമീറ്ററുകൾ, സമയം എന്നിവ അയയ്ക്കുന്നു. ഏത് സമയത്തും, ഒരു ജിപിഎസ് ഉപകരണത്തിന് ആറോ അതിലധികമോ ഉപഗ്രഹങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള സിഗ്നലുകൾ വായിക്കാൻ കഴിയും.

ഒരു ഉപഗ്രഹം ഒരു മൈക്രോവേവ് സിഗ്നൽ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്നു, അത് ഒരു GPS ഉപകരണം സ്വീകരിക്കുകയും GPS ഉപകരണത്തിൽ നിന്ന് ഉപഗ്രഹത്തിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു GPS ഉപകരണം ഒരു ഉപഗ്രഹത്തിൽ നിന്നുള്ള ദൂരത്തെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ മാത്രമേ നൽകുന്നുള്ളൂ എന്നതിനാൽ, ഒരു ഉപഗ്രഹത്തിന് കൂടുതൽ സ്ഥാന വിവരങ്ങൾ നൽകാൻ കഴിയില്ല. ഉപഗ്രഹങ്ങൾ കോണുകളെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നില്ല, അതിനാൽ ഒരു GPS ഉപകരണത്തിന്റെ സ്ഥാനം ഒരു ഗോളത്തിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തൃതിയിൽ എവിടെയും ആകാം.

ഒരു ഉപഗ്രഹം ഒരു സിഗ്നൽ അയയ്ക്കുമ്പോൾ, അത് GPS ഉപകരണത്തിൽ നിന്ന് ഉപഗ്രഹത്തിലേക്ക് അളക്കുന്ന ആരം ഉള്ള ഒരു വൃത്തം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

രണ്ടാമത്തെ ഉപഗ്രഹം ചേർക്കുമ്പോൾ, അത് രണ്ടാമത്തെ വൃത്തം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, കൂടാതെ വൃത്തങ്ങൾ വിഭജിക്കുന്ന രണ്ട് പോയിന്റുകളിൽ ഒന്നിലേക്ക് സ്ഥാനം ചുരുക്കുന്നു.

മൂന്നാമത്തെ ഉപഗ്രഹം ഉപയോഗിച്ച്, ഉപകരണം മൂന്ന് വൃത്തങ്ങളുടെയും കവലയിലായതിനാൽ ഉപകരണത്തിന്റെ സ്ഥാനം ഒടുവിൽ നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും.

അങ്ങനെ പറഞ്ഞാൽ, നമ്മൾ ഒരു ത്രിമാന ലോകത്തിലാണ് ജീവിക്കുന്നത്, അതായത് ഓരോ ഉപഗ്രഹവും ഒരു വൃത്തമല്ല, ഒരു ഗോളം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. മൂന്ന് ഗോളങ്ങളുടെ കവല രണ്ട് കവല പോയിന്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഭൂമിയോട് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള പോയിന്റ് തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെടുന്നു.

ഒരു GPS ഉപകരണം നീങ്ങുമ്പോൾ, ആരം (ഉപഗ്രഹത്തിലേക്കുള്ള ദൂരം) മാറുന്നു. ആരം മാറുമ്പോൾ, പുതിയ ഗോളങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നു, അത് നമുക്ക് ഒരു പുതിയ സ്ഥാനം നൽകുന്നു. ഉപഗ്രഹത്തിൽ നിന്നുള്ള സമയവുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്, വേഗത നിർണ്ണയിക്കാനും, നമ്മുടെ ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്തേക്കുള്ള ദൂരം,  എന്നിവ കണക്കാക്കാനും നമുക്ക് ആ ഡാറ്റ ഉപയോഗിക്കാം.

വ്യത്യസ്ത വ്യവസായങ്ങളിലെ ബിസിനസുകൾക്കും സ്ഥാപനങ്ങൾക്കും GPS ശക്തവും ആശ്രയിക്കാവുന്നതുമായ ഒരു ഉപകരണമാണ്. സർവേയർമാർ, ശാസ്ത്രജ്ഞർ, പൈലറ്റുമാർ, ബോട്ട് ക്യാപ്റ്റൻമാർ, ഫസ്റ്റ് റെസ്‌പോണ്ടർമാർ, ഖനന, കാർഷിക മേഖലകളിലെ തൊഴിലാളികൾ എന്നിവർ ജോലിക്ക് ദിവസേന GPS ഉപയോഗിക്കുന്ന ചില ആളുകളാണ്. കൃത്യമായ സർവേകളും മാപ്പുകളും തയ്യാറാക്കുന്നതിനും, കൃത്യമായ സമയ അളവുകൾ എടുക്കുന്നതിനും, സ്ഥാനം ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്നതിനും, നാവിഗേഷനും അവർ GPS വിവരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എല്ലാ സമയത്തും മിക്കവാറും എല്ലാ കാലാവസ്ഥയിലും GPS പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

GPS-ന് അഞ്ച് പ്രധാന ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട്:

സ്ഥാനം — ഒരു സ്ഥാനം നിർണ്ണയിക്കൽ.

നാവിഗേഷൻ — ഒരു സ്ഥലത്ത് നിന്ന് മറ്റൊരിടത്തേക്ക് പോകൽ.

ട്രാക്കിംഗ് — വസ്തുവിന്റെയോ വ്യക്തിഗത ചലനത്തിന്റെയോ നിരീക്ഷണം.

മാപ്പിംഗ് — ലോകത്തിന്റെ ഭൂപടങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കൽ.

സമയക്രമീകരണം — കൃത്യമായ സമയ അളവുകൾ എടുക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കൽ.

ജിപിഎസ് ഉപകരണ കൃത്യത, ലഭ്യമായ ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ എണ്ണം, അയണോസ്ഫിയർ, നഗര പരിസ്ഥിതി തുടങ്ങി നിരവധി വേരിയബിളുകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ജിപിഎസ് കൃത്യതയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന ചില ഘടകങ്ങൾ ഇവയാണ്:

ഭൗതിക തടസ്സങ്ങൾ: പർവതങ്ങൾ, കെട്ടിടങ്ങൾ, മരങ്ങൾ തുടങ്ങിയ വലിയ പിണ്ഡങ്ങൾ എത്തിച്ചേരൽ സമയ അളവുകൾ വളച്ചൊടിച്ചേക്കാം.

അന്തരീക്ഷ പ്രഭാവങ്ങൾ: അയണോസ്ഫിയറിക് കാലതാമസം, കനത്ത കൊടുങ്കാറ്റ് മൂടൽ, സൗര കൊടുങ്കാറ്റുകൾ എന്നിവയെല്ലാം ജിപിഎസ് ഉപകരണങ്ങളെ ബാധിച്ചേക്കാം.

എഫെമെറിസ്: ഒരു ഉപഗ്രഹത്തിനുള്ളിലെ ഓർബിറ്റൽ മോഡൽ തെറ്റോ കാലഹരണപ്പെട്ടതോ ആകാം, എന്നിരുന്നാലും ഇത് കൂടുതൽ അപൂർവമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.

സംഖ്യാപരമായ തെറ്റായ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ: ഉപകരണ ഹാർഡ്‌വെയർ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾക്കനുസൃതമായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടില്ലെങ്കിൽ ഇത് ഒരു ഘടകമായിരിക്കാം.

കൃത്രിമ ഇടപെടൽ: ഇതിൽ ജിപിഎസ് ജാമിംഗ് ഉപകരണങ്ങളോ സ്പൂഫുകളോ ഉൾപ്പെടുന്നു.