ഗ്ലോബൽ പൊസിഷനിങ് സിസ്റ്റം

ഗ്ലോബൽ പൊസിഷനിങ്ങ് സിസ്റ്റം ശൂന്യാകാശ അധിഷ്ഠിതമായ ആഗോള ഉപഗ്രഹ നാവികവിദ്യാ വ്യൂഹം ഭൂമിയിൽ എവിടെ നിന്നുകൊണ്ടും ഏതു സമയത്തും ഏതു കാലാവസ്ഥയിലും സ്ഥാനവും സമയവും പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു. ഇതിനായി നാലോ അതിലധികമോ നേർക്കാഴ്ചക്കു തടയില്ലാത്ത ജി.പി.എസ് ഉപഗ്രഹം ആവശ്യമാണ്. അമേരിക്കൻ ഐക്യനാടുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ജി.പി.എസ് ഏതൊരാൾക്കും ഒരു ജി.പി.എസ്. സ്വീകരണി ഉപയോഗിച്ച് ചില സാങ്കേതിക കുറവോടെ (സൈനിക ആവിശ്യത്തിനായി മാറ്റിയിരിക്കുന്നു) സൗജന്യമായി ലഭ്യമാണ്.

Global Positioning System (GPS)

Country of origin	United States
Operator(s)	AFSPC
Type	Military, civilian
Status	Operational
Coverage	Global
Precision	500–30 സെ.മീ (20–1 അടി)
Constellation size
Total satellites	33
Satellites in orbit	31
First launch	ഫെബ്രുവരി 1978 (1978-02)
Total launches	72
Orbital characteristics
Regime(s)	6x MEO planes
Orbital height	20,180 കി.മീ (12,540 മൈ)

Geodesy
അടിസ്ഥാനങ്ങൾ
Geodesy · ജിയോഡൈനാമിക്സ് ജിയോമാറ്റിക്സ് · കാർട്ടോഗ്രഫി
Concepts
Datum · Distance · Geoid ഭൂമിയുടെ ചിത്രം ജിയോഡെറ്റിക് സിസ്റ്റം Geog. coord. system Hor. pos. representation മാപ്പ് പ്രൊജക്ഷൻ റഫറൻസ് എലിപ്‌സോയിഡ് സാറ്റലൈറ്റ് ജിയോഡെസി സ്പേഷ്യൽ റഫറൻസ് സിസ്റ്റം
സാങ്കേതികവിദ്യകൾ
GNSS · GPS · ...
Standards
ED50 · ETRS89 · NAD83 NAVD88 · SAD69 · SRID UTM · WGS84 · ...
History
ജിയോഡെസിയുടെ ചരിത്രം NAVD29 · ...

Artist's conception of GPS Block II-F satellite in Earth orbit.

Civilian GPS receivers ("GPS navigation device") in a marine application.

Automotive navigation system in a taxicab.

A U.S. Air Force Senior Airman runs through a checklist during Global Positioning System satellite operations.

ജി.പി.എസ്. - II-F കൃത്രിമോപഗ്രഹം ചിത്രകാരന്റെ ഭാവനയിൽ

ജി.പി.എസ്. ആഗോള തലത്തിൽ സൈനികം, സാധാരണ പൗരൻ, വാണിജ്യം എന്നിവയ്ക്ക് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. ജി.പി.എസ്. സാമ്പത്തിക വളർച്ചക്കും തൊഴിൽ വർദ്ധനവിനും ആക്കം കൂട്ടി.

ചരിത്രം

ജി.പി.എസ്. ൻറെ രൂപകൽപന രണ്ടാം ലോക മഹായുദ്ധകാലത്ത് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത (ലോറൻ), (ഡെക്കാ നാവിഗേറ്റർ) സമാനമായിരുന്നു.

പിൻഗാമികൾ

1956ൽ ഫ്രൈഡ്വാർഡ്റ്റ് വിന്റെർബർഗ് സാമാന്യ ആപേക്ഷികത (ഒരു ശക്തിയേറിയ കാന്തികമണ്ഡലത്തിൽ സമയത്തിന്റെ വേഗം കുറയും എന്ന തത്ത്വം) പരീക്ഷിക്കാനുള്ള ഒരു പരീക്ഷണം മുന്നോട്ടു വച്ചു. ഭ്രമണപഥങ്ങളിൽ കറങ്ങുന്ന കൃത്രിമ ഉപഗ്രഹങ്ങളിൽ കൃത്യതയുള്ള ആണവക്ലോക്കുകൾ സ്ഥാപിക്കുക എന്നതായിരുന്നു ഈ പരീക്ഷണം. (പിന്നീട്, സാമാന്യ ആപേക്ഷികത പ്രകാരം കണക്കുകൂട്ടിയപ്പോൾ ആ ക്ലോക്കുകൾ ഭൂമിയിലിരിക്കുന്ന നിരീക്ഷകരെ സംബന്ധിച്ച് ദിവസം തോറും 38 മൈക്രോ സെക്കന്റ് വേഗത്തിൽ ഓടുന്നതായി കാണപ്പെട്ടു. ഗ്ലോബൽ പൊസിഷനിങ് സിസ്റ്റം രൂപകൽപ്പന ചെയ്തപ്പോൾ ഈ വ്യത്യാസം ശരിയാക്കുകയുണ്ടായി. 1957ൽ സോവിയറ്റ് യൂണിയൻ ആദ്യ മനുഷ്യനിർമ്മിത കൃത്രിമോപഗ്രഹമായ സ്പുട്നിക് വിക്ഷേപിച്ചു. അമേരിക്കയിലെ അന്നത്തെ രണ്ടു ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ വില്ല്യം ഗുഎർ, ജ്യോർജ് വൈഫെൻബാഷ് ജോൺസ് ഹോപ്കിൻസിലെ അപ്ലൈഡ് ഫിസിക്സ് ലബോറട്ടറിയിലെ ഗവേഷകരായിരുന്നു. അവർ സ്പുട്നിക്കിന്റെ റേഡിയോ സംപ്രേഷണം നിരീക്ഷിക്കാൻ തീരുമാനിച്ചു. മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ ഡോപ്ലർ പ്രഭാവം കാരണം ഉപഗ്രഹം അതിന്റെ ഭ്രമണപഥത്തിൽ എവിടെയുണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്താൻ കഴിയുമെന്ന് അവർക്കു മനസ്സിലായി. തങ്ങൾക്കുവേണ്ട കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്താൻ യൂണിവാക്ക് കമ്പ്യൂട്ടർ ഉപയോഗിക്കാൻ അപ്ലൈഡ് ഫിസിക്സ് ലബോറട്ടറിയുടെ മേധാവി അവരെ അനുവദിച്ചു. അടുത്ത പ്രാവശ്യം അപ്ലൈഡ് ഫിസിക്സ് ലബോറട്ടറിയുടെ ഉപമേധാവിയായ ഫ്രാങ്ക് മക് ക്ലുർ; വില്ല്യം ഗുഎർ, ജ്യോർജ് വൈഫെൻബാഷ് എന്നിവരോട്, കൃത്രിമോപഗ്രഹത്തിന്റെ സ്ഥാനമുപയൊഗിച്ച്, നിരീക്ഷിക്കുന്ന ആളുടെ സ്ഥാനം കണ്ടെത്താൻ നിർദ്ദേശിച്ചു. ഇത്, അവർക്കു ഒരു ട്രാൻസിറ്റ് സങ്കെതം രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ ഇടയാക്കി. 1960ൽ യു. എസ്. നേവി ആദ്യ ഉപഗ്രഹ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റമായ ട്രാൻസിറ്റ് വിജയകരമായി പരിക്ഷിച്ചു. ഇതിനു 5 ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ കൂട്ടങ്ങളാണുപയോഗിച്ചത്. 1967ൽ സ്പേസിൽ ജി. പി. എസ്. സിസ്റ്റത്തിനാവശ്യമുള്ള കൃത്യതയുള്ള ക്ലോക്കു സ്ഥാപിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ടാക്കിയ ടൈമേഷൻ എന്ന കൃത്രിമോപഗ്രഹം യു. എസ് നെവി രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു. 1970ൽ ഭൂതല ഒമേഗ നാവ്ഗേഷൻ സിസ്റ്റം എന്ന ലോകത്തെ ഒന്നാമത്തെ ലോകവ്യാപകമായ റേഡിയോ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം സ്ഥപിതമായി. ഈ വ്യൂഹങ്ങളുറ്റെ പരിമിതികൾ ഉൾക്കൊണ്ടാണു കൂടുതൽ കൃത്യതയുള്ളതും കൂടുതൽ ലോകവ്യാപകമായതുമായ ജി. പി. എസ് വികസിപ്പിച്ചത്.

രൂപകൽപ്പന

ജി.പി.എസ്.നു പ്രധാനമായും മൂന്നു ഭാഗങ്ങളാണുള്ളത് : 24 - 32 കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ, നിരീക്ഷണത്തിനും നിയന്ത്രണത്തിനും വേണ്ടിയുള്ള നാലു ഭൗമ കേന്ദ്രങ്ങൾ പിന്നെ അന്തിമ ഉപഭോക്താവിന്റെ കയ്യിലുള്ള ജി.പി.എസ്. സ്വീകരണി. വിവിധ കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ പ്രക്ഷേപിക്കുന്ന തരംഗങ്ങൾ സ്വീകരിച്ച് ജി.പി.എസ്. സ്വീകരണികൾ ത്രിമാന സ്ഥാനവും (അക്ഷാംശം, രേഖാംശം, ഉയരം) സമയവും നിർണ്ണയിക്കുനുനു.24-32ൽ 4 കൃത്രിമ ഉപഗ്രഹങ്ങളീൽ നീന്നും ലഭികുന്ന സിഗ്നലുകലുടെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് ജി.പി.എസ്.ഉപകരണം പ്രവർത്തിക്കുന്നത്.മൊബൈൽ ഫോൺ, കാർ, ബസ് തുടങ്ങിയ വാഹനങ്ങളിലും ജി.പി.എസ്.ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ജി. പി. എസിന്റെ അടിസ്ഥാന തത്ത്വം

ജി. പി. എസ്  ശ്ര്യംഗലയിൽ ഭൂമിയിൽ നിന്നും 20000 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ, ഭൂമധ്യരേഖയ്ക്ക് ഏതാണ്ട് 55 ഡിഗ്രി ചരിഞ്ഞു സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന  31 ഉപഗ്രഹങ്ങളാണുള്ളത്.

ജിപിഎസ് റിസീവറിന്റെ നേർരേഖയിൽ കുറഞ്ഞത് നാല് ഉപഗ്രഹങ്ങളെയെങ്കിലും എപ്പോഴും വരത്തക്ക രീതിയിലാണ് ഇവയുടെ സ്ഥാനം ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്.

കൃത്യമായ ഇടവേളകളിൽ ഈ ഉപഗ്രഹങ്ങൾ അൽമാനാക്, എഫിമെറിസ് എന്നീ ക്രാന്തിപഥത്തെ പറ്റിയുള്ള വിവരങ്ങളും ഉപഗ്രഹത്തിനകത്തെ ആറ്റോമിക ഘടികാരത്തിലെ സമയവും ജ.പി. എസ് ഉപകരണത്തെ അറിയിക്കുന്നു.

ഈ വിവരങ്ങൾ വെച്ചു ജി.പി.എസ് റിസീവർ ഉപഗ്രഹത്തിൽ നിന്നുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കുന്നു. മൂന്ന്-നാല് ഉപഗ്രഹങ്ങളിൽ നിന്നും സമാനമായ വിവരങ്ങൾ ശേഖരിച്ച ശേഷം ത്രികോണമാപനം എന്ന ഗണിതവിദ്യ ഉപയോഗിച്ചു ജി.പി.എസ ഉപകരണം നമ്മുടെ സ്ഥാനനിർണ്ണയം സാധ്യമാക്കുന്നു

ഘടന

മുഖ്യമായ മൂന്ന് ഉപഘടകങ്ങളാണ്  ജി.പി.എസ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ നെടുംതൂണായി വർത്തിക്കുന്നത്. ഇവയാണ് :

1. സ്പേസ് വിഭാഗം

2.നിയന്ത്രണ വിഭാഗം

3.ഉപയോഗ വിഭാഗം.

സ്പേസ് വിഭാഗം

ജിപിഎസ് ഉപകരണത്തിൽ  വിവരങ്ങൾ ഏർപ്പാടാക്കുന്ന ഉപഗ്രഹ കൂട്ടായ്മ  ജിപിഎസ് സ്പേസ് സെഗ്മെന്റിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

മുൻപ് പറഞ്ഞ പോലെ, ജി.പി.എസ് എന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ 31 ഉപഗ്രഹങ്ങൾ  ഭൂമിയിൽ നിന്നും 22000 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു

നിയന്ത്രണ വിഭാഗം

ജി.പി.എസ്  ഉപഗ്രഹങ്ങളെ മാത്രം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യയല്ല. ഉപഗ്രഹങ്ങളോടൊപ്പം ഭൗമോപരിതലത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന നിയന്ത്രണകേന്ദ്രങ്ങൾ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഒരു പ്രധാനപ്പെട്ട ഭാഗമാണ്.

ഇത്തരം നിയന്ത്രണ കേന്ദ്രങ്ങൾ ആകാശത്തുള്ള ഉപഗ്രഹ കൂട്ടായ്മയെ സസൂക്ഷമം നിരീക്ഷിക്കുകയും അവയുടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ സമയാസമയം വേണ്ട മാറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടു വരികയും ചെയ്യുന്നു.

ഉപയോഗ വിഭാഗം

ജി.പി എസ്‌  സാങ്കേതിവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണം, ഉപഭോക്താവ് എന്നിവ ഉപയോഗ വിഭാഗത്തിന്റെ കീഴിൽ വരുന്നു.

മേലെ പ്രതിപാദിച്ചിരിക്കുന്ന ഉപകരണം ഒരു സ്വാതന്ത്ര ഗതിനിയന്ത്രണ യന്ത്രമാവാം അല്ലെങ്കിൽ ജി.പി.എസ്‌ ചിപ്പ് ഘടിപ്പിച്ച ഒരു മൊബൈൽ ഫോൺ ആവാം.

പ്രയോജനങ്ങൾ

ജി.പി.എസ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ചില ഉപയോഗങ്ങൾ താഴെ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു

1.  ഒരു വസ്തു, വ്യക്തി അല്ലെങ്കിൽ നിലവിലെ സ്ഥാനം  അടയാളപ്പെടുത്തുക.

2. യാത്രകളുടെ വിവരങ്ങൾ ഭൂപടത്തിൽ രേഖപ്പെടുത്തുക

3. രണ്ട് സ്ഥലങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന, എളുപ്പത്തിൽ സഞ്ചാരയോഗ്യമായ പാത നിർദ്ദേശിക്കുക

4.  രണ്ട് സ്ഥലങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള യാത്രയ്ക്ക് എടുക്കുന്ന സമയം പ്രസ്താവിക്കുക

ജനകീയ ഉപയോഗം

ജനകീയ ഉപയോഗത്തിലുള്ള ജി.പി.എസ്‌  സിഗ്നലുകളുടെ കൃത്യത കുറവായിരിക്കും. കാര്യമാത്രമായ ജനകീയ ഉപയോഗം നിലവിലെ സ്ഥാനനിർണ്ണയവും  രണ്ടു സ്ഥലങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന പാത നിർദ്ദേശിക്കുന്നതുമായതിനാൽ അവ കൃത്യതയിലുള്ള ചെറിയ മാറ്റങ്ങൾ ഉദ്ദേശ്യത്തെ വലിയ തോതിൽ ബാധിക്കുന്നില്ല.

സൈനിക രംഗത്ത്

സൈന്യത്തിന് വേണ്ടിയുള്ള ജി.പി.എസ് സിഗ്നലുകൾ ജനകീയ ഉപയോഗത്തിനുള്ളതിനേക്കാൾ അത്യന്തം കൃത്യതയ്യാർന്നതും കണിശ്ശതയുള്ളതും ആയിരിക്കും.

മിസൈലുകൾ, യുദ്ധവിമാനങ്ങൾ എന്നിവ ഇത്തരം സൈനിക ജി.പി.എസ് സിഗ്നലുകളെ ആശ്രയിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ജി. പി. എസിലെ കൃത്യത

ജി.പി.എസ്  സിഗ്നലുകളുടെ കൃത്യത താഴെ പ്രതിപാദിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളെ അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തി മാറ്റങ്ങൾക്ക് വിധേയമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു :

1. ഉപഗ്രഹങ്ങളിലെ ആറ്റോമിക ഘടികാരത്തിലെ പിഴവുകൾ

2. റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ ട്രോപോസ്ഫിയർ, അയണോസ്ഫിയർ എന്നീ അന്തഃരീക്ഷ പാളികളിലൂടെ കടന്നു പോകുമ്പോഴുണ്ടാവുന്ന മാറ്റങ്ങൾ

3. ജി.പി.എസ് ഉപകരണത്തിന്റെ സ്ഥാനം  - കെട്ടിടങ്ങൾക്കകത്തും വ്യക്തമായ അന്തരീക്ഷം കാണാനാവാത്തതുമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ജി.പി. എസ് ഉപകരണത്തിന്റെ കൃത്യതയിൽ മാറ്റങ്ങൾ കാണപ്പെടുന്നു.

4. മനുഷ്യസഹജമായ തെറ്റുകളും സോഫ്റ്റ്‌വെയർ തകരാറുകളും

ഐ.ആർ.എൻ.എസ് .എസ്

പൂർണ്ണമായും തദ്ദേശനിർമ്മിതമായ ഒരു സ്ഥാനനിർണ്ണയ  സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് ഇന്ത്യയുടെ നാവിക് എന്ന എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്ന ഇന്ത്യൻ റീജിയൺ സാറ്റലൈറ്റ് നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം.

നാവിക്  ഇപ്പഴും പുരോഗമിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യ ആയതിനാൽ പൂര്ണതോതിൽ പ്രവർത്തനസജ്ജമല്ല.

നിലവിൽ ഐ.ആർ.എൻ.എസ് .എസ്  സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഏഴ് ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ കൂട്ടായ്മ ആണുള്ളത്. ഇവ ഇന്ത്യ പൂർണമായും ഇന്ത്യാ ഉപഭൂഖണ്ഡത്തിന് ആയിരത്തി അഞ്ഞൂറ് കിലോമീറ്റർ ചുറ്റളവിലുള്ള പ്രദേശങ്ങളുടെയും വിവരങ്ങൾ ലഭ്യമാക്കാൻ പ്രാപ്‍തമാണ്.

ഭാവിയിൽ നാവിക് ഉപഗ്രഹ ശ്ര്യംഗലയിലെ ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ എണ്ണം ഇരുപത്തി നാലായി ഉയർത്താനുള്ള പദ്ധതികളും തയ്യാറായി വരുന്നു.

ജി. പി. എസിനു തുല്യമായ മറ്റു സംവിധാനങ്ങൾ

• ഗ്ലോനാസ് (റഷ്യ)
• ഗലീലിയൊ (യൂറോപ്യൻ യൂണിയൻ)
• Beidou (ചൈനയുടെ ദേശീയ സങ്കേതം)
• COMPASS (ചൈനയുടെ ആഗോള സങ്കേതം)
• IRNSS (ഇന്ത്യയുടെ പ്രാദേശിക സങ്കേതം)
• QZSS (ജപ്പാന്റെ സങ്കേതം)

അവലംബം

1. What is GPS?