जीपीएस एक नेविगेशन तकनीक है, जो उपग्रहों के उपयोग से, किसी स्थान के बारे में सटीक जानकारी बताती है। मूल रूप से एक जीपीएस प्रणाली में उपग्रहों के समूह और रिसीवर जैसे अच्छी तरह से विकसित उपकरण होते हैं। हालांकि, प्रणाली में कम से कम चार उपग्रह शामिल होने चाहिए। प्रत्येक उपग्रह और रिसीवर स्थिर परमाणु घड़ी से लैस हैं। उपग्रह की घड़ियां एक दूसरे और जमीन की घड़ियों के साथ सिंक्रनाइज़ होती हैं। GPS रिसीवर में एक घड़ी भी होती है, लेकिन यह सिंक्रनाइज़ नहीं है और स्थिर (कम स्थिर) नहीं है। ग्राउंड घड़ी से उपग्रहों के वास्तविक समय के किसी भी विचलन को दैनिक रूप से ठीक किया जाना चाहिए। चार अज्ञात मात्रा (उपग्रह समय से तीन निर्देशांक और घड़ी विचलन) को उपग्रहों और रिसीवर के सिंक्रनाइज़ नेटवर्क से गणना करने की आवश्यकता होती है।जीपीएस रिसीवर का काम समय और स्थिति के तीन बुनियादी अज्ञात समीकरणों की गणना करने के लिए उपग्रहों के नेटवर्क से संकेत प्राप्त करना है।
जीपीएस सिग्नल में उस समय एक छद्म आयामी कोड और ट्रांसमिशन और उपग्रह की स्थिति का समय शामिल होता है। जीपीएस द्वारा प्रसारित सिग्नल को मॉड्यूलेशन के साथ वाहक आवृत्ति भी कहा जाता है। इसके अलावा, एक छद्म आयामी कोड शून्य और लोगों का एक क्रम है। व्यावहारिक रूप से, रिसीवर की स्थिति और रिसीवर सिस्टम समय के सापेक्ष रिसीवर घड़ी की ऑफसेट एक साथ गणना की जाती है, उड़ान के समय की प्रक्रिया के लिए नेविगेशन समीकरणों (टीओएफ) का उपयोग करते हुए। टीओएफ वह चार मूल्य हैं जो रिसीवर सिग्नल के आगमन और प्रसारण के समय का उपयोग करके बनाता है। स्थान आमतौर पर अक्षांशों के लिए अक्षांश, देशांतर और ऊंचाई में परिवर्तित हो जाता है (अनिवार्य रूप से, समुद्र तल)। फिर निर्देशांक स्क्रीन पर प्रदर्शित होते हैं।
जीपीएस के तत्व
जीपीएस की संरचना एक जटिल है। इसमें एक अंतरिक्ष खंड के तीन प्रमुख खंड होते हैं, एक नियंत्रण खंड और एक उपयोगकर्ता खंड। उपग्रह को मध्यम पृथ्वी की कक्षा में लॉन्च करना एक कठिन काम है। अंतरिक्ष खंड में 24 से 32 उपग्रह या एक ही कक्षा में अंतरिक्ष वाहन शामिल हैं, 8 प्रत्येक तीन गोलाकार कक्षाओं में हैं। पृथ्वी की सतह पर लगभग हर जगह से कम से कम छह उपग्रह हमेशा दृष्टि की कतार में होते हैं।
स्पेस सेगमेंट के आगे कंट्रोल सेगमेंट है। नियंत्रण खंड में एक मास्टर नियंत्रण स्टेशन, एक वैकल्पिक मास्टर नियंत्रण स्टेशन, ग्राउंड एंटीना और मॉनिटर स्टेशन है। उपयोगकर्ता खंड हजारों नागरिक, वाणिज्यिक और सैन्य स्थिति सेवा से बना है। एक जीपीएस रिसीवर या डेविस में एक एंटीना होता है, जो उपग्रहों द्वारा प्रेषित आवृत्ति के अनुरूप होता है। इसमें स्थान और समय प्रदान करने के लिए डिस्प्ले स्क्रीन भी शामिल है।
जीपीएस रिसीवर को उपग्रहों की संख्या पर वर्गीकृत किया जा सकता है, यह एक साथ निगरानी कर सकता है, अर्थात चैनलों की संख्या। आम तौर पर प्राप्तकर्ताओं के पास चार से पांच चैनल होते हैं, लेकिन हाल की प्रगति से पता चला है कि 20 चैनल तक भी बनाए गए हैं।
सैटेलाइट फ्रीक्वेंसी: सभी सैटेलाइट ब्रॉडकास्ट फ्रीक्वेंसी। आवृत्ति बैंड में L1, L2, L3, L4 और L5 जैसे पांच प्रकार शामिल हैं। इन बैंड की आवृत्ति रेंज 1176MHz से 1600 M Hz के बीच है।
GPS कैसे काम करता है
जीपीएस उपग्रह दिन में दो बार पृथ्वी के चारों ओर घूमते हैं। यह बहुत सटीक पाठ्यक्रम में घूमता है और पृथ्वी पर संकेत और सूचना भेजता है। जीपीएस के रिसीवर को सारी जानकारी मिल जाती है और उपयोगकर्ता के सटीक स्थान की खोज के लिए त्रिकोणासन लागू करते हैं। मौलिक रूप से, GPS का रिसीवर उस अवधि के विपरीत होता है, जिस समय एक उपग्रह द्वारा एक संकेत फैलाया जाता था और उसे प्राप्त होने के समय को आवंटित करता है। समय अंतर यह बताता है कि रिसीवर जीपीएस के उपग्रहों से कितनी दूर है। यह कुछ और उपग्रहों के साथ सटीक दूरी को मापता है और रिसीवर उपयोगकर्ता की स्थिति निर्धारित करता है और इसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के नक्शे पर प्रदर्शित करता है।
रिसीवर को दो आयामी स्थिति उत्पन्न करने के लिए कम से कम तीन उपग्रहों के साथ सिग्नल पर लॉक होना चाहिए और उपयोगकर्ता की गति को भी ट्रैक करता है। चार या अधिक उपग्रहों का उपयोग करके, रिसीवर उपयोगकर्ता की तीन आयामी स्थिति निर्धारित कर सकता है जिसमें ऊंचाई, अक्षांश और देशांतर शामिल हैं। उपयोगकर्ता की स्थिति का निर्धारण करने के बाद, जीपीएस यूनिट गति, असर, ट्रैक, दूरी, गंतव्य, सूर्योदय, और सूर्यास्त समय जैसी अन्य जानकारी की गणना करता है।
GPS कितना सही है?
समानांतर मल्टी चैनल डिज़ाइन के कारण जीपीएस के रिसीवर बहुत सटीक हैं। समानांतर चैनल बहुत जल्दी और सटीक हैं, हालांकि वायुमंडलीय शोर और गड़बड़ी जैसे कुछ कारक कभी-कभी बड़े पैमाने पर जीपीएस रिसीवर की सटीकता को प्रभावित और प्रभावित कर सकते हैं।
यूज़र्स डिफरेंशियल जीपीएस (डीजीपीएस) के साथ बेहतर परिशुद्धता भी प्राप्त कर सकते हैं, जो तीन से पांच मीटर के नियमित जीपीएस घेरे को सही करता है। यूएस कोस्ट गार्ड सबसे आम DGPS सुधार सेवा संचालित करता है। सिस्टम में टावरों की एक व्यवस्था होती है जो जीपीएस सिग्नल प्राप्त करते हैं और बीकन ट्रांसमीटर द्वारा एक सटीक सिग्नल प्रसारित करते हैं। सटीक संकेत प्राप्त करने के उद्देश्य से, उपयोगकर्ताओं के पास जीपीएस होने के अलावा एक अंतर बीकन रिसीवर और बीकन एंटीना होना चाहिए।
जीपीएस सिग्नल त्रुटियों के स्रोत
वे कारक जो GPS संकेतों की सटीकता को दूषित कर सकते हैं और इस प्रकार सटीकता को प्रभावित करते हैं, उनमें निम्नलिखित शामिल हैं:
- आयनोस्फीयर और ट्रोपोस्फीयर देरी - उपग्रह सिग्नल धीमा हो जाता है क्योंकि यह वायुमंडल की परतों को पार करता है। जीपीएस सिस्टम एक निर्मित मॉडल का उपयोग करता है जो इस प्रकार की अशुद्धि को ठीक करने के लिए आवश्यक बाधा की नियमित अवधि की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है।
- सिग्नल मल्टीपाथ - यह त्रुटि तब होती है जब रिसीवर तक पहुंचने से पहले सिग्नल ऊंची इमारतों और बड़ी चट्टानों जैसी वस्तुओं से परिलक्षित होता है। यह सिग्नल की यात्रा की समग्र समय अवधि को बढ़ाता है और त्रुटियों और अशुद्धि का कारण बनता है।
- कक्षीय त्रुटियां - इन त्रुटियों को पंचांग त्रुटियों के रूप में भी जाना जाता है जो उपग्रह के स्थान की अशुद्धियों की गणना करने के लिए उपयोग की जाती हैं।
- दृश्यमान उपग्रहों की संख्या - सटीकता उपग्रहों की सटीक संख्या पर निर्भर करती है जो एक जीपीएस रिसीवर देख सकता है। भवन, इलाके, इलेक्ट्रॉनिक हस्तक्षेप जैसे कारक सिग्नल सटीकता और रिसेप्शन को अवरुद्ध करते हैं जो स्थिति में त्रुटि का कारण बनता है और कभी-कभी संकेतों में कोई रीडिंग नहीं। यह आमतौर पर घर के अंदर, पानी के नीचे और भूमिगत काम नहीं करता है।
अनुप्रयोग
न केवल सैन्य उपयोग के लिए एक जीपीएस मशीन व्यापक रूप से नागरिक और वाणिज्यिक सेवाओं में इसके उपयोग के लिए जानी जाती है। कुछ नागरिक आवेदन हैं:
1. एस्ट्रोनॉमी: एस्ट्रोमेट्री और आकाशीय यांत्रिकी गणना में उपयोग किया जाता है।
2. स्वचालित वाहन: इसका उपयोग कारों और ट्रकों के स्थानों को लागू करने के लिए स्वचालित वाहनों (ड्राइवर रहित वाहनों) में भी किया जाता है।
3. सेलुलर टेलीफोनी: आधुनिक मोबाइल फोन जीपीएस ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर से लैस हैं। यह मौजूद है क्योंकि व्यक्ति किसी की स्थिति को जान सकता है और आस-पास की उपयोगिताओं जैसे कि एटीएम, कॉफ़ी शॉप, रेस्ट्रेन्ट्स आदि को भी ट्रैक कर सकता है। पहला सेल फोन इनेबल जीपीएस 1990 के दशक में लॉन्च किया गया था। सेलुलर टेलीफोनी में इसका उपयोग आपातकालीन कॉल और कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए पता लगाने में भी किया जाता है।
4. आपदा राहत और अन्य आपातकालीन सेवाएं: किसी भी प्राकृतिक आपदा के मामले में, स्थान की पहचान करने के लिए एक जीपीएस सबसे अच्छा साधन है। चक्रवात जैसी आपदाओं से पहले भी, जीपीएस अनुमानित समय की गणना करने में मदद करता है।
5. फ्लीट ट्रैकिंग: जीपीएस एक डेवलपर उपकरण है जिसे युद्ध के समय में सैन्य जहाजों को ट्रैक करने की क्षमता के लिए जाना जाता है।
6. कार का स्थान: एक जीपीएस सक्षम कार अपने स्थान को ट्रैक करना आसान बनाती है।
7. जियो फेंसिंग: जियो फेंसिंग में हम जीपीएस का इस्तेमाल इंसान, जानवर या गाड़ी को ट्रैक करने के लिए करते हैं। वाहन, व्यक्ति या जानवरों के कॉलर पर अटैचमेंट संलग्न है। यह निरंतर ट्रैकिंग और अपडेट प्रदान करता है।
8. जियो टैगिंग: प्रमुख अनुप्रयोगों में से एक डिजिटल ऑब्जेक्ट्स के लिए स्थानीय निर्देशांक को लागू करने का अर्थ जियोटैगिंग है।
9. खनन के लिए जीपीएस: सेंटीमीटर-स्तरीय स्थिति सटीकता का उपयोग करता है।
10. जीपीएस टूर: पास के हितों के स्थान का निर्धारण करने में मदद करता है।
11. सर्वेक्षण: सर्वेक्षणकर्ता मानचित्रों की साजिश करने के लिए ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम का उपयोग करते हैं।