ഈ ബ്ലോഗ് പോസ്റ്റിൽ, GPS എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അത് നമ്മുടെ സ്ഥാനം എങ്ങനെ കണക്കാക്കുന്നു, GPS ഉപഗ്രഹങ്ങൾ ഭൂമിയിലെവിടെയും ലൊക്കേഷൻ വിവരങ്ങൾ എങ്ങനെ നൽകുന്നു എന്നിവയെക്കുറിച്ച് നമ്മൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും.
നമ്മുടെ ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ നമുക്ക് വളരെ പരിചിതമായ ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് ജിപിഎസ്, അത് പോലീസ് ഒരു പ്രതിയുടെ സ്ഥാനം ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്നതോ സ്മാർട്ട്ഫോൺ നാവിഗേഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നതോ ആകട്ടെ. ഡാൻ ബ്രൗണിന്റെ 'ദി ഡാവിഞ്ചി കോഡ്' എന്ന നോവലിലെ ഒരു രംഗം ഇതാ. സോഫിയും ലാങ്ഡണും ഒരു വിശ്രമമുറിയിൽ ഒളിച്ചിരിക്കുന്നു. ലാങ്ഡണിനെ രക്ഷപ്പെടാൻ സഹായിക്കാൻ സോഫി തീരുമാനിക്കുന്നു; അവൾ അവന്റെ കോട്ടിന്റെ ഇടതു പോക്കറ്റിൽ നിന്ന് ട്രാക്കിംഗ് ഉപകരണം എടുത്ത് ഒരു സോപ്പ് ബാറിനുള്ളിൽ വയ്ക്കുകയും കടന്നുപോകുന്ന ട്രെയിലറിലേക്ക് എറിയുകയും ചെയ്യുന്നു. ലാങ്ഡൺ ട്രെയിലറിൽ കയറിയെന്ന് പോലീസ് തെറ്റായി വിശ്വസിക്കുകയും അതിന്റെ പിന്നാലെ വെറുതെ ഓടുകയും ചെയ്തു, ഇത് ലാങ്ഡണും സോഫിയും ലൂവ്രെ മ്യൂസിയത്തിൽ നിന്ന് സുരക്ഷിതമായി രക്ഷപ്പെടാൻ അനുവദിച്ചു. ട്രാക്കിംഗ് ഉപകരണം ഉപയോഗിച്ച് പോലീസിന് ലാങ്ഡണിന്റെ സ്ഥാനം എങ്ങനെ ട്രാക്ക് ചെയ്യാൻ കഴിഞ്ഞു? അതിന്റെ പിന്നിലെ തത്വം ജിപിഎസിലാണ്.
ഉപഗ്രഹങ്ങൾ കൈമാറുന്ന സിഗ്നലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഉപയോക്താവിന്റെ സ്ഥാനം കണക്കാക്കുന്ന ഒരു ഉപഗ്രഹ നാവിഗേഷൻ സംവിധാനമാണ് ജിപിഎസ് (ഗ്ലോബൽ പൊസിഷനിംഗ് സിസ്റ്റം).
ഒരു ഉപഗ്രഹം മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സ്ഥലം നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയുമോ? നിർഭാഗ്യവശാൽ, ഇല്ല. കാരണം, ഒരു ഉപഗ്രഹം മാത്രം നൽകുന്ന ദൂര വിവരങ്ങൾ ആ കൃത്യമായ ദൂരത്തിലുള്ള എണ്ണമറ്റ സാധ്യമായ സ്ഥലങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്ന സ്ഥലങ്ങൾ ഒരു പ്രദേശത്ത് നിന്ന് ഒരു രേഖയിലേക്കും പിന്നീട് ഒരു ബിന്ദുവിലേക്കും ചുരുങ്ങുന്നു.
ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ ഒപ്റ്റിമൽ എണ്ണം മനസ്സിലാക്കാൻ, ആദ്യം നമ്മൾ അളവുകൾ എന്ന ആശയം മനസ്സിലാക്കണം. ഒരു വസ്തുവിന് സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങാൻ കഴിയുന്ന ദിശകളുടെ എണ്ണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് അളവുകൾ നിർവചിക്കുന്നത്. കാരണം, ഒരു വസ്തു ഒരു റഫറൻസ് പോയിന്റിൽ നിന്ന് എത്ര ദൂരം, ഏത് ദിശയിലേക്ക് നീങ്ങി എന്ന് അറിയുന്നത് അതിന്റെ സ്ഥാനം നിർണ്ണയിക്കാൻ നമ്മെ അനുവദിക്കുന്നു.
ഒരു മാനത്തിൽ, ഒരു വസ്തുവിന്റെ സ്ഥാനം എത്ര ദൂരം മുന്നോട്ടോ പിന്നോട്ടോ നീങ്ങി എന്ന് അറിയുന്നതിലൂടെ മാത്രമേ നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയൂ. ദ്വിമാനങ്ങളിൽ, രണ്ട് ദിശകളിലുള്ള വിവരങ്ങൾ - മുന്നോട്ട്/പിന്നോട്ട്, ഇടത്/വലത് - ആവശ്യമാണ്. അപ്പോൾ, ത്രിമാന സ്ഥലത്തെക്കുറിച്ച് എന്താണ്? മൂന്ന് ദിശകളും - മുന്നോട്ട്/പിന്നോട്ട്, ഇടത്/വലത്, മുകളിലേക്ക്/താഴേക്ക് - ആവശ്യമാണ്. നമ്മൾ താമസിക്കുന്ന സ്ഥലം ത്രിമാനമായതിനാൽ, ഒരു സ്ഥാനം കണക്കാക്കാൻ ഈ മൂന്ന് ദിശകളെയും കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.
അതിനാൽ, ത്രിമാന സ്ഥലത്ത് കൃത്യമായ സ്ഥാനം കണക്കാക്കാൻ നാല് ഉപഗ്രഹങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്, കാരണം റഫറൻസ് പോയിന്റിനെക്കുറിച്ചും മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും, ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ടും, മുകളിലേക്കും താഴേക്കും ഉള്ള ദിശകളെക്കുറിച്ചും വിവരങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഉപയോക്താവ് ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിലാണെന്ന വസ്തുത ഉപയോഗപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്, ഭൂമിക്ക് തന്നെ ഒരു റഫറൻസ് തലമായി വർത്തിക്കാൻ കഴിയും, അതായത്, സിദ്ധാന്തത്തിൽ, മൂന്ന് ഉപഗ്രഹങ്ങൾ മാത്രമേ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സ്ഥാനം കണക്കാക്കാൻ കഴിയൂ. എന്നിരുന്നാലും, യഥാർത്ഥ ജിപിഎസ് സംവിധാനങ്ങൾ ആകെ നാല് ഉപഗ്രഹ സിഗ്നലുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. സിഗ്നലുകളുടെ സംപ്രേഷണത്തിലും സ്വീകരണത്തിലും സംഭവിക്കുന്ന സമയ പിശകുകൾ പരിഹരിക്കാൻ അധിക ഉപഗ്രഹം ഉപയോഗിക്കുന്നു; പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം കണക്കാക്കി കൂടുതൽ കൃത്യമായ സ്ഥാനം നിർണ്ണയിക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു.
ഇനി, ഉപഗ്രഹങ്ങളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന ദൂര വിവരങ്ങൾ എങ്ങനെ കണക്കാക്കുന്നുവെന്ന് നോക്കാം. ഈ വിഭാഗത്തിൽ, നിങ്ങൾ മിഡിൽ സ്കൂൾ ഗണിതത്തിൽ പഠിച്ച പൈതഗോറിയൻ സിദ്ധാന്തവും ത്രികോണമിതി പ്രവർത്തനങ്ങളും എന്തുകൊണ്ട് പ്രധാനമാണെന്ന് നിങ്ങൾ കാണും.
ത്രികോണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു നിശ്ചിത ബിന്ദുവിന്റെ നിർദ്ദേശാങ്കങ്ങളും ദൂരവും കണക്കാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതിയാണ് ത്രികോണം. രണ്ട് റഫറൻസ് പോയിന്റുകൾ നൽകിയാൽ, അജ്ഞാത സ്ഥാനവും രണ്ട് റഫറൻസ് പോയിന്റുകളും ചേർന്ന് രൂപപ്പെടുത്തിയ ത്രികോണത്തിന്റെ പാദവും മറ്റ് രണ്ട് വശങ്ങളും ചേർന്ന് രൂപപ്പെടുത്തിയ കോണുകൾ അളക്കുകയും വശങ്ങളുടെ നീളം അറിയുകയും ചെയ്താൽ - സൈനുകളുടെ നിയമവും മറ്റ് സൂത്രവാക്യങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് നിങ്ങൾക്ക് നിർദ്ദേശാങ്കങ്ങളും ദൂരവും കണക്കാക്കാം.
ഉദാഹരണത്തിന്, കടലിൽ ഒരു കപ്പലിൽ നിന്ന് കടൽത്തീരത്തേക്കുള്ള ദൂരം അളക്കുകയാണെന്ന് കരുതുക. ഒരു നിരീക്ഷകൻ യഥാക്രമം A, B എന്നീ രണ്ട് സ്ഥിര ബിന്ദുക്കളിൽ നിന്ന് α, β എന്നീ കോണുകൾ അളക്കുന്നു. A, B എന്നിവയ്ക്കിടയിലുള്ള ദൂരം l നൽകിയിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, അല്ലെങ്കിൽ രണ്ട് ബിന്ദുക്കളുടെയും കോർഡിനേറ്റുകൾ അറിയാമെങ്കിൽ, സമാനമായ ത്രികോണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളും സൈനുകളുടെ നിയമവും ഉപയോഗിച്ച് പോയിന്റ് C യിലെ കപ്പലിന്റെ കോർഡിനേറ്റുകൾ കണക്കാക്കാം, കൂടാതെ കടൽത്തീരത്ത് നിന്ന് കപ്പലിലേക്കുള്ള d ദൂരവും നിർണ്ണയിക്കാം. GPS ഇതേ തത്വത്തിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്.
ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ സ്ഥാനങ്ങളും അവയിൽ നിന്ന് അളക്കുന്ന ദൂര വിവരങ്ങളും സംയോജിപ്പിച്ചാണ് ഭൂമിയിലെ ഒരു വസ്തുവിന്റെ സ്ഥാനം ഇത് കണക്കാക്കുന്നത്.
നിലവിൽ, ജിപിഎസ് സിസ്റ്റത്തിൽ ഏകദേശം 31 പ്രവർത്തന ഉപഗ്രഹങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു; ഇവയിൽ സാധാരണയായി 24 അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കൂടുതൽ കോർ പ്രവർത്തന സംവിധാനമാണ്, ബാക്കിയുള്ളവ ബാക്കപ്പുകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു അല്ലെങ്കിൽ പ്രകടന മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ നൽകുന്നു. ഈ ഉപഗ്രഹങ്ങൾ ഒന്നിലധികം പരിക്രമണ തലങ്ങളിലൂടെ ഭൂമിയെ ചുറ്റുന്നു, കൂടാതെ ലോകത്തിലെവിടെ നിന്നും ഒന്നിലധികം ജിപിഎസ് ഉപഗ്രഹങ്ങളെ ഒരേസമയം നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിലാണ് ഇവ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഇത് കുറഞ്ഞത് നാല് ഉപഗ്രഹങ്ങളിൽ നിന്നെങ്കിലും സ്ഥിരതയുള്ള സിഗ്നൽ ഉറപ്പാക്കുന്നു, ഇത് കൂടുതൽ കൃത്യമായ സ്ഥാന വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു. ജിപിഎസ് ഉപഗ്രഹങ്ങൾ സോളാർ പാനലുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്.
രാത്രി ആകാശത്തേക്ക് ഒരു നിമിഷം നോക്കൂ. പ്രത്യേകിച്ച് തിളക്കമുള്ളതും ചലിക്കുന്നതുമായ ഒരു ബിന്ദു നിങ്ങൾ കാണുകയാണെങ്കിൽ, അത് നിങ്ങളുടെ സ്ഥാനം കണക്കാക്കുന്ന ഒരു GPS ഉപഗ്രഹമായിരിക്കാം.
