ගෝලීය ස්ථාන නිර්ණය පද්ධතිය (GPS)

 

GPS (Global Positioning System) යනු ගෝලීය සථාන නිර්ණය කිරීම හා මං සෙවීම (navigation)   සඳහා භාවිතා වන පද්ධතියකි. මෙය චන්ද්‍රිකා සංඥා ආධාරයෙන් ක්‍රියා කරයි.

මෙමගින් GPS සංඥා ග්‍රහණය කළ හැකි රිසීවර භාවිතා කර තමන් සිටින ස්ථාන පිළිබඳ තොරතුරු සිතියමක හෝ අක්ෂාංශ, දේශාංශ, මුහුදු මට්ටමේ සිට උස ආදිය දැනගත හැක. GPS තාක්‍ෂණය මගින් ලොව පුරා මං සෙවීමේ ක්‍රියාවලිය දැඩි වෙනසකට භාජනය කර ඇත. සිතියම් ආශ්‍රයෙන් පෙරදී කළ මෙම ක්‍රියාව දැන් සැනෙකින් ඉතා පහසුවෙන් GPS භාවිතයෙන් කළ හැක. GPS මගින් නොදන්නා ප්‍රදේශයක සිටින අවස්ථාවක තමන් සිටින ස්ථානය නිර්ණය කර ගැනීම, වාහන වලදී තමන්ට අවශ්‍ය ස්ථානයට යාමට සුදුසු ප්‍රශස්ත මාර්ගය නිර්ණය කිරීම, නාවික හා ගුවන් ගමන් වලදී ගමන් මග නිර්ණය කිරීම ආදිය සිදු කළ හැක.

GPS පද්ධතිය නිල වශයෙන් NAVSTAR GPS (Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System) වශයෙන් හැඳින්වේ.

GPS පද්ධතිය ලොව වටා ගමන් කරන GPS චන්ද්‍රිකා 24කින් සමන්විත වේ. මෙම චන්ද්‍රිකා වලින් ලබාගන්නා රේඩියෝ සංඥා මගින් GPS රිසීවරයකට එය දැනට සිටින ස්ථානය, ගමන් කරන දිශාව හා වේගය ආදිය ගණනය කර දැක්විය හැක. GPS පද්ධතිය ඇමරිකා එක්සත් ජනපදයේ ආරක්‍ෂක දෙපාර්තමේන්තුව මගින් නිර්මාණය කරන ලද අතර එය ඇමරිකානු ගුවන් හමුදාව මගින් නඩත්තු කර පවත්වාගන යයි.

GPS පද්ධතිය ප්‍රධාන කොටස් තුනකින් සමන්විතය.  චන්ද්‍රිකා සහිත අභ්‍යවකාශ කොටස, චන්ද්‍රිකා පාලක ස්ථාන සහිත පාලක පද්ධතිය හා GPS රිසීවර සහිත පරිශීලක කොටස එම කොටස් තුනයි.

 

අභ්‍යවකාශ කොටස (space segment)

GPS චන්ද්‍රිකා 24ක් (චන්ද්‍රිකාවක ක්‍රියාකාරිත්වයට බාධා වූ හෝ අක්‍රීය වූ අවස්ථාවල භාවිතයට තවත් අමතර චන්ද්‍රිකා 3 ක් ද ඇත) පෘථිවියට 20,200km ඉහළින් කක්‍ෂවල ගමන් කරයි. එක් අවස්ථාවක පෘථිවියේ ඕනෑම ස්ථානයක සිට චන්ද්‍රිකා අඩු තරමින් 4 ක් වත් දෘෂ්ඨි රේඛාවක (line of sight) පිහිටන සේ මෙම චන්ද්‍රිකා ගමන් මාර්ග සකසා ඇත. සෑම GPS චන්ද්‍රිකාවක්ම පැයට 11,200km වේගයකින් ගමන් කරන අතර සෑම පැය 12කටම වරක් පෘථිවිය වටා ගමන් කරයි. මෙම චන්ද්‍රිකා මගින් වොට් 50 ක පමණ බලයකින් සංඥා සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ.

                                                      

                                                          GPS චන්ද්‍රිකා 24ක් පෘථිවිය වටා කක්‍ෂ 6ක ගමන් කරයි.

 

පාලක පද්ධතිය (control segment)

GPS පාලක පද්ධතිය මගින් චන්ද්‍රිකා ගමන් මග පිළිබඳ අවබෝධයෙන් සිටින අතර ඒවායේ නිවැරදි ක්‍රියාකාරිත්වයට අවශ්‍ය පාලක සංඥා චන්ද්‍රිකා වෙත යැවීම එමගින් සිදුකෙරේ.

මෙහි පාලක පද්ධතිය පාලක ස්ථාන 5කින් යුක්ත වේ. ප්‍රධාන පාලක මධ්‍යස්ථානය ඇමරිකවේ කොලරාඩෝහි ෂ්රිවර්  ගුවන් හමුදා කඳවුරේ පිහිටා ඇත. තවත් පාලක මධ්‍යස්ථාන 4 ක් හවායි, ක්වජලේන් (මාෂල් දූපත), ඇසෙන්ෂන් දූපත (දකුණු අත්ලන්තික් සාගරය), දියාගෝ ගාෂියා (ඉන්දියන් සාගරය) හා කොලරාඩෝ ස්ප්‍රින්ග් (ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය) හි පිහිටා ඇත. මෙම පාලක මධ්‍යස්ථාන මගින් GPS චන්ද්‍රිකා  වල ක්‍රියාකාරිත්වය හා ගමන් පිරික්සමින් ඒ පිළිබඳ තොරතුරු ප්‍රධාන පාලක මධ්‍යස්ථානයට ලබා දේ.

 

පරිශීලක කොටස (user segment)

මෙම කොටසට GPS ග්‍රාහක උපකරණ හා එම උපකරණ භාවිතා කරන්නන් අයත් වේ. GPS භාවිතයෙන් ස්ථාන නිර්ණය කරන රියැදුරන්, ආරක්‍ෂක හමුදා, නැව් හා ගුවන් යානා ඒ අතර වේ.

 

             

                            

                      

                        

 

GPS චන්ද්‍රිකා සංඥා

සෑම GPS චන්ද්‍රිකාවක්ම රේඩියෝ සංඥා සංඛ්‍යාත කිහිපයකම සම්ප්‍රේෂණය කරයි. මෙම සංඥා UHF තරංගමාලාවේ සම්ප්‍රේෂණය වන අතර එම සංඥා දෘෂඨි රේඛාවක ප්‍රචාරණය වේ (line of sight propagation). එම සංඥා වලට වළාකුළු, වීදුරු, ප්ලාස්ටික් ආදිය හරහා ගමන් කළ හැකි නමුත් කඳු,ගොඩනැගිලි, ආදී ඝන ද්‍රව්‍ය වලින් අවහිර වේ.

සිවිල් භාවිතය සඳහා වැඩි වශයෙන් භාවිතා වන GPS රේඩියෝ සංඥා සංඛ්‍යාත L1 හා L2 වශයෙන් දැක්වේ.

L1 – 1575.42 MHz, L2 – 1227.60 MHz රේඩියෝ තරංග සංඛ්‍යාත භාවිතා කෙරේ.

 

GPS මගින් ස්ථාන නිර්ණය කිරීම

GPS ග්‍රාහක යන්ත්‍රයක කාර්යය වනුයේ GPS චන්ද්‍රිකා 3ක් හෝ වැඩි ගණනකින් සංඥා ග්‍රහණය කර එම සංඥා ගමන් කළ ඇති දුර ගණනය කර එම තොරතුරු ආශ්‍රයෙන් GPS ග්‍රාහක යන්ත්‍රය ඇති ස්ථානය නිර්ණය කිරීමයි. චන්ද්‍රිකා 3කින් සංඥා ලැබේ නම් ද්විමාණ ස්ථාන නිර්ණයක්ද චන්ද්‍රිකා 4කින් හෝ වැඩි ගණනකින් සංඥා ලැබේ නම් ත්‍රිමාණ සථාන නිර්ණයක් ද (පිහිටි උසද ඇතුළත්ව) කළ හැක. සංඥා ලැබෙන චන්ද්‍රිකා ගණන වැඩි වත්ම සථාන නිර්ණයේ නිවැරදිතාව ඉහළ යයි. බොහෝ අවස්ථාවල චන්ද්‍රිකා 5-8 අතර ගණනක් දර්ශනය වේ. මෙහිදී දර්ශනය වීම යනුවෙන් අදහස් වන්නේ පියවි ඇසට දර්ශනය වීම නොවන අතර සිටින ස්ථානයේ සිට එම චන්ද්‍රිකා දෘෂ්ඨි රේඛාවක (line of sight) පිහිටීමයි.

සෑම GPS රිසීවරයක් තුලම සෑම GPS චන්ද්‍රිකාවක්ම ඕනෑම අවස්ථාවකම පිහිටා තිබිය යුතු නියම ස්ථානය පිළිබඳ විස්තර අන්තර්ගතව ඇත. එම නිසා GPS රිසීවරයක සෑම GPS චන්ද්‍රිකාවකින්ම ඒ වෙත ලැබිය යුතු සංඥා ගැන දැනුමක් ඇත. GPS රිසීවරයට ලැබෙන සංඥා කුමන GPS චන්ද්‍රිකාවෙන් ලැබේද යන වග හඳුනා ගත හැක. එමගින් එම සංඥා GPS චන්ද්‍රිකාවේ සිට GPS රිසීවර වෙත පැමිණීමට ගත කළ කාලය ගණනය කළ හැක. GPS රිසීවරයේ ඇති කාල මාපකයක් මගින් ලැබෙන සංඥා හා ලැබිය යුතු සංඥා අතර සන්සන්දනයක් කරනු ලැබේ. එහි ඇති වෙනස ආශ්‍රයෙන් චන්ද්‍රිකාවේ සිට සංඥා, GPS රිසීවරයට පැමිණීමට ගතවන කාලය හා එමගින් එම දුර ගණනය කරනු ලැබේ. මෙම ගණනය කිරීමට ත්‍රි-අංශනය (trilateration) නම් ගණිතමය ක්‍රමය භාවිතා කෙරේ. මෙමගින් ස්ථාන කිහිපයක සිට යොමු ස්ථානයකට (reference point)  ඇති දුර අනුව එම යොමු ස්ථානය පිහිටා ඇති ස්ථානය නිර්ණය කළ හැක.

 

GPS ග්‍රාහක රිසීවර

GPS රිසීවරයක GPS චන්ද්‍රිකා කිහිපයකින් සංඥා එකවර ග්‍රහණය කර ගත හැකි පරිදි ග්‍රාහක පරිපථ කිහිපයකින් යුක්ත වේ. මෙම ග්‍රාහක පරිපථ ගණන GPS රිසීවරයේ චැනල ගනනින් දැක්වේ. මුල් යුගයේ GPS රිසීවර තනි චැනලයකින් යුක්ත වූ අතර නවීන GPS රිසීවර චැනල 5 ක් හෝ වැඩි ගණනකින් යුක්ත වේ.

නවීනතම ජංගම දුරකථන හා ටැබ්ලට් වර්ගයේ පරිගණක බොහොමයක GPS රිසීවර ඇතුලතින් අන්තර්ගතව නිපදවා ඇත. GPS රිසීවර සාමාන්‍යයෙන් ගොඩනැගිලි ඇතුළත හෝ GPS සංඥා ලබා ගැනීමට බාධා ඇතිවන ස්ථාන වල නිසි ලෙස ක්‍රියා නොකරයි.

          

                                                               GPS ග්‍රාහක උපකරණයක්          

 

                                           

                                                                   වාහනවල භාවිතා වන GPS යන්ත්‍රයක්

 

GPS භාවිතාවන විවිධ අවස්ථා

 

මාර්ගෝපදේශනය

GPS භාවිතා කරන අයකුට තමන් යන ගමන් මග, සිටින ස්ථානය, අවශ්‍ය ස්ථානයට යා යුතු දිශාව ආදිය එමගින් දැනගත හැක. මෙම දත්ත එහි සුරැකිව තබා පසුව අවශ්‍ය නම් එම ස්ථාන හෝ ගමන් මග පිළිබඳ විස්තර නැවත භාවිතා කළ හැක.

 

කාල නිර්ණය

GPS රිසීවර ඉතා නිවැරදි පරමාණු කාලමාපක සහිත GPS චන්ද්‍රිකා සමග සමමුහුතකරණයවී (synchronise) ඉතා නිවැරදි වේලාවක් ලබා දේ. මෙම අතිශය නිවැරදි වේලාව විදුලි සංදේශ, දුරකථන, විදුලිබල, රේඩියෝ හා රූපවාහිනී සම්ප්‍රේෂන පද්ධති වල සන්නිවේදන ජාල සමමුහුතකරණය කිරීමට යොදා ගැනේ.

 

 

වාහනවල  GPS භාවිත

වාහන වල භාවිතා වන GPS මගින් එය ඇති ස්ථානය, යාමට අවශ්‍ය ස්ථානයට ඇති දුර හා ගමන් කළ හැකි කෙටිම මාර්ගය හෝ ඉක්මනින්ම ගමන් කළ හැකි මග ආදිය GPS රිසීවරයේ ඇති ඩිජිටල් මාර්ග සිතියම භාවිතයෙන් දැක ගත හැක. රියදුරකුට ගමන් කිරීමට අවශ්‍ය ස්ථානයේ ලිපිනය ඇතුළු කළ පසු යා යුතු ප්‍රශස්ත මාර්ගය එමගින් ලබා දේ. එම මාර්ගයේ හෝ අසල ඇති ප්‍රයෝජනවත් තොරතුරු (ඉන්ධන පිරවුම් හල්, වෙළඳ සල්, ATM යන්ත්‍ර, හෝටල්, රෝහල්, පොලිස් ස්ථාන ආදිය) එම ඩිජිටල් සිතියමේ අන්තර්ගතව ඇත්නම් දැක ගත හැක. බොහෝ GPS වලින් අවශ්‍ය මාර්ග වලට හැරවීම ආදී උපදෙස් කථන (voice commands) මගින් ලබාදේ. රියැදුරන්ට තමන් ගමන් කර ඇති දුර, වේගය ආදිය ද දැනගත හැක. සමහර GPS රිසීවර මගින් GPS භාවිතා කරන්නන් ගමන් ගත් මාර්ග වල ඇති වී තිබෙන වෙනස්කම් ආදිය පිළිබඳ විස්තර හුවමාරු කරගත හැක. සමහර රටවල එම අවස්ථාවේ මාර්ගවල වාහන තදබදයක් පවතින අවස්ථාවල ඒ පිළිබඳ විස්තර හා ඒ අනුව වෙනත් මාර්ගවලින් ගමනාන්තයට යොමු කිරීමද සිදුකළ හැක. නවීන මිල අධික සමහර වාහන වල GPS රිසීවර, වාහනය නිපදවීමේදී ඇතුලතින්ම සවි කර ඇත.

 

GPS භිවිතයෙන් වාහන ගමන් අධීක්‍ෂණය

විශේෂිත වූ GPS උපකරණයක් සමග ජංගම දුරකථන ජාලයක් භාවිතයෙන් වාහන වල ගමන් අධීක්‍ෂණය කළ හැක. එවන් GPS උපකරණ සහිත වාහන තිබෙන ස්ථාන, ජංගම දුරකථන ජාලයක් හරහා SMS/GPRS භාවිතා කර යවන සංඥා මගින්, පරිගණක තිරයක ඇති සිතියමක දැක්විය හැක. වාහනවල ගමන් මග, ගමන් ගත් වේගයන්, ගමන් ගත් ස්ථාන හා වේලාවන් ආදිය මෙමගින් දැනගත හැක. එසේ නැතහොත් එම විස්තර සුරැකිව තබා පසුව අධීක්‍ෂණය කළ හැක. කුලී රථ, ටැක්සි, පොලිස්, ගිලන් රථ, හමුදා වාහන, වෙළඳ සමාගම්වල වාහන සමූහ, බස් රථ ආදිය ගමනාගමනය අධීක්‍ෂණය කිරීමට මෙමගින් අවකාශ ලැබේ.

 

යුධ කටයුතු වලදී GPS භාවිතය

GPS පද්ධතිය මුලින් ඇමරිකානු හමුදාමය භාවිතය සඳහා නිර්මාණය වූ අතර පසුව එය සිවිල් භාවිතයටද අවසරය ලැබුණි. ඇමරිකානු හමුදා මිසයිල නිවැරදිව ඉලක්ක කිරීමට එම මිසයිල වල ශීර්ෂයේ (warhead), GPS තාක්‍ෂණය භාවිතා කරයි. කෘස් (cruise) මිසයිල වල GPS උපකරණ අන්තර්ගතව ඇති අතර වැඩි දුරක සිට අවශ්‍ය ඉලක්කයට මිසයිලය ගමන් කරවීමට එය යොදා ගැනේ. එම මිසයිල එල්ල කළ පසු උඩු ගුවනේදී GPS භාවිතයෙන් මිසයිලය තම ගමන් මග සකසා ගනී. මෙයට අමතරව හමුදා භටයන්, යුධ ටැංකි, හමුදා බලඇනි ගමන් කරවීම ආදියට GPS මගින් ලබාගන්නා ස්ථාන නිර්ණය දත්ත භාවිතා කෙරේ.

ඇමරිකානු හමුදා භාවිතා කරන GPS දත්ත සංඥා සිවිල් භාවිතයට ලබාගන්නා සංඥා වලට වඩා වෙනස් වන අතර එය වැඩි නිවැරදිතාවයකින් යුක්ත වේ. එම සංඥා ඇමරිකානු හමුදා වලට පමණක් ලබා ගතහැකි වන පරිදි සකසා ඇත.

 

වාරණ උපයෝජ්‍යතාව (SA - selective availability)

මෙමගින් සාමාන්‍ය ජනතාව GPS භාවිතයේදී මීටර 1-100 දක්වා දෝෂයක් ඕනෑකමින්ම ස්ථාන නිර්ණය කිරීම් වලට ලබාදේ. මෙම දෝෂය ඇමරිකානු හමුදා මගින් තම සතුරන් GPS සංඥා භාවිතා කර මිසයිල නිවැරදි ඉලක්කයට එල්ල කිරීම වැළැක්වීමට යෙදූ උපක්‍රමයකි. ඉතා නිවැරදි ස්ථාන නිර්ණය සඳහා අවශ්‍ය GPS සංඥා ලබා ගත හැක්කේ ඇමරිකානු හා මිත්‍ර හමුදාවලට පමණි.

මෙසේ ඕනෑකමින් දක්වන දෝෂය වසර 2000 සිට අක්‍රිය කර ඇති අතර දැනට නිවැරදි ස්ථාන නිර්ණය දත්ත ලබා දේ. එම නිසා සිවිල් හා වෙළඳ කටයුතු වලදී දැන් වැඩි නිවැරදිතාවයෙන් යුත් දත්ත සංඥා ලබා දේ. නමුත් අවශ්‍ය නම් ඇමරිකානු හමුදාවලට යුධමය අවස්ථාවලදී නැවත මෙම SA හෙවත් ඕනෑකමින් ස්ථාන නිර්ණය දෝෂය ලබාදීම නැවත ක්‍රියකරවිය හැක.

 

A-GPS

A-GPS (Assisted GPS) යනුවෙන් දැක්වෙන්නේ ජංගම දුරකථන හා ටැබ්ලට් පරිගණක වල ඇති GPS සම්බන්ධ විශේෂ පහසුකමකි. මෙමගින් GPS සංඥාවලට අමතරව ජංගම දුරකථන සම්ප්‍රේෂණ කුළුනු මගින් නිකුත් කරන සංඥා මගින් ලබාගන්නා දත්ත ස්ථාන නිර්ණය කිරීම සඳහා යොදා ගැනේ. මෙහිදී ජංගම දුරකථනය, එය ඇති කරගත් දත්ත සම්බන්ධතාවය හරහා සර්වරයක් (server) සමග සම්බන්ධ වී එමගින් ලබාගන්නා දත්ත ද GPS සංඥා වලට අමතරව ස්ථාන නිර්ණය සඳහා යොදා ගැනේ. මෙම ක්‍රමය භාවිතයේදී වැඩිපුර දත්ත සන්නිවේදනයක් ඇතිවිය හැකි අතර එම දත්ත තමන්ට ලැබෙන දත්ත සලාකයෙන් භාවිතා වීම හෝ ඒ සඳහා වැඩිපුර ගෙවීමක් කිරීමට සිදුවය හැක. A-GPS මගින් ස්ථාන නිර්ණය කිරීම වඩා නිවැරදි වන අතර ගොඩනැගිලි ඇතුළත වැනි GPS සංඥා නොලැබෙන ස්ථානවල එය ඉතා ප්‍රයෝජනවත් වේ.

 

වෙනත් චන්ද්‍රිකා ආශ්‍රිත මං සෙවුම් පද්ධති

GLONASS

GLONASS (Global Navigation Satellite System) යනුවෙන් දැක්වෙන්නේ රුසියාව මගින් නිර්මාණය කර ක්‍රියාත්මක කරන චන්ද්‍රිකා 24කින් යුක්ත ගෝලීය චන්ද්‍රිකා ස්ථාන නිර්ණය කිරීමේ පද්ධතියකි. GPS පද්ධතියට අමතරව දැනට ලොව පුරා ආවරණය වන එකම චන්ද්‍රිකා ස්ථාන නිර්ණය කිරීමේ පද්ධතිය මෙය වේ.

 

ගැලීලියෝ (Galileo)

ගැලීලියෝ යනුවෙන් හැඳින්වෙන්නේ යුරෝපා සංගමය හා යුරෝපීය අජටාකාශ ආයතනය (European Space Agency)  මගින් ගොඩනගමින් පවතින චන්ද්‍රිකා ආශ්‍රිත ස්ථාන නිර්ණය පද්ධතියකි. මෙම පද්ධතිය සඳහා චන්ද්‍රිකා 30ක් යොදා ගැනේ. මෙම පද්ධතිය මගින් NAVSTAR GPS පද්ධතියට වඩා නිවැරදි දත්ත ලබාදීමට අපේක්‍ෂා කෙරේ. GPS හා GLONASS පද්ධති ඇමරිකවේ හා රුසියවේ පාලනය යටතේ පවතින අතර එම රටවලට ඕනෑම අවස්ථාවක විශේෂයෙන් යුධමය අවස්ථාවල එම පද්ධති ක්‍රියාවිරහිත කළ හැකි බැවින් එවන් අවස්ථා වලින් වැලකීම යුරෝපා රටවල් ගැලීලියෝ පද්ධතිය නිර්මාණය කිරීමේ එක් අභිප්‍රායකි.

                                                                                        © කුසල් ඈපා