GPS సిస్టమ్ ఎలా పనిచేస్తుంది?

GPS అంటే ఏమిటి?

జిపిఎస్ లేదా గ్లోబల్ పొజిషనింగ్ సిస్టమ్ అనేది ఉపగ్రహ నావిగేషన్ సిస్టమ్, ఇది అన్ని వాతావరణ పరిస్థితులలో స్థానం మరియు సమయ సమాచారాన్ని వినియోగదారుకు అందిస్తుంది. విమానాలు, నౌకలు, కార్లు మరియు ట్రక్కులలో కూడా నావిగేషన్ కోసం GPS ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ వ్యవస్థ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న సైనిక మరియు పౌర వినియోగదారులకు క్లిష్టమైన సామర్థ్యాలను ఇస్తుంది. GPS ప్రపంచవ్యాప్తంగా నిరంతర రియల్ టైమ్, 3 డైమెన్షనల్ పొజిషనింగ్, నావిగేషన్ మరియు టైమింగ్‌ను అందిస్తుంది.

GPS సిస్టమ్ ఎలా పనిచేస్తుంది?

GPS మూడు విభాగాలను కలిగి ఉంటుంది:

1) అంతరిక్ష విభాగం: GPS ఉపగ్రహాలు

2) నియంత్రణ వ్యవస్థ, U.S. మిలిటరీ చేత నిర్వహించబడుతుంది,

3) యూజర్ విభాగం, ఇందులో సైనిక మరియు పౌర వినియోగదారులు మరియు వారి GPS పరికరాలు ఉన్నాయి.

అంతరిక్ష విభాగం:

అంతరిక్ష విభాగం అంటే నక్షత్రరాశిలోని ఉపగ్రహాల సంఖ్య. ఇది ప్రతి 12 గంటలకు 12,000 మైళ్ల ఎత్తులో భూమిని ప్రదక్షిణ చేసే 29 ఉపగ్రహాలను కలిగి ఉంటుంది. స్పేస్ సెగ్మెంట్ యొక్క ఫంక్షన్ రూట్ / నావిగేషన్ సిగ్నల్స్ మరియు కంట్రోల్ సెగ్మెంట్ పంపిన రూట్ / నావిగేషన్ సందేశాన్ని నిల్వ చేయడానికి మరియు తిరిగి ప్రసారం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ప్రసారాలు ఉపగ్రహాలపై అత్యంత స్థిరమైన అణు గడియారాల ద్వారా నియంత్రించబడతాయి. GPS స్పేస్ సెగ్మెంట్ తగినంత ఉపగ్రహాలతో కూడిన ఉపగ్రహ కూటమి ద్వారా ఏర్పడుతుంది, వినియోగదారులు కనీసం 4 ఏకకాల ఉపగ్రహాలను భూమి యొక్క ఉపరితలం వద్ద ఎప్పుడైనా చూస్తారు.

నియంత్రణ విభాగం:

నియంత్రణ విభాగంలో మాస్టర్ కంట్రోల్ స్టేషన్ మరియు ఐదు మానిటర్ స్టేషన్లు ఉన్నాయి, ఇవి ప్రపంచవ్యాప్తంగా విస్తరించి ఉన్న అణు గడియారాలతో ఉంటాయి. ఐదు మానిటర్ స్టేషన్లు GPS ఉపగ్రహ సంకేతాలను పర్యవేక్షిస్తాయి మరియు ఆ అర్హత గల సమాచారాన్ని మాస్టర్ కంట్రోల్ స్టేషన్‌కు పంపుతాయి, అక్కడ అసాధారణతలు సవరించబడతాయి మరియు గ్రౌండ్ యాంటెన్నాల ద్వారా GPS ఉపగ్రహాలకు తిరిగి పంపబడతాయి. నియంత్రణ విభాగాన్ని మానిటర్ స్టేషన్ అని కూడా సూచిస్తారు.

నియంత్రణ విభాగం

వినియోగదారు విభాగం:

వినియోగదారు విభాగంలో GPS రిసీవర్ ఉంటుంది, ఇది GPS ఉపగ్రహాల నుండి సంకేతాలను స్వీకరిస్తుంది మరియు ప్రతి ఉపగ్రహం నుండి ఎంత దూరంలో ఉందో నిర్ణయిస్తుంది. ప్రధానంగా ఈ విభాగం యుఎస్ మిలిటరీ, క్షిపణి మార్గదర్శక వ్యవస్థలు, దాదాపు ప్రతి రంగంలో జిపిఎస్ కోసం పౌర అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. చాలా మంది పౌరులు దీనిని సర్వే నుండి రవాణా నుండి సహజ వనరులకు మరియు అక్కడి నుండి వ్యవసాయ ప్రయోజనం మరియు మ్యాపింగ్ కోసం ఉపయోగిస్తున్నారు.

వినియోగదారు విభాగం

GPS ఒక స్థానాన్ని ఎలా నిర్ణయిస్తుంది:

గ్లోబల్ పొజిషనింగ్ సిస్టమ్ యొక్క పని / ఆపరేషన్ ‘ట్రిలేటరేషన్’ గణిత సూత్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. దూరం కొలతల నుండి ఉపగ్రహాల వరకు స్థానం నిర్ణయించబడుతుంది. బొమ్మ నుండి, భూమిపై రిసీవర్ యొక్క స్థానాన్ని నిర్ణయించడానికి నాలుగు ఉపగ్రహాలను ఉపయోగిస్తారు. లక్ష్య స్థానం 4 ద్వారా నిర్ధారించబడింది^వఉపగ్రహ. మరియు ప్రదేశాన్ని గుర్తించడానికి మూడు ఉపగ్రహాలను ఉపయోగిస్తారు. ఆ అంతరిక్ష వాహనాల యొక్క లక్ష్య స్థానాన్ని నిర్ధారించడానికి నాల్గవ ఉపగ్రహం ఉపయోగించబడుతుంది. గ్లోబల్ పొజిషనింగ్ సిస్టమ్‌లో ఉపగ్రహం, కంట్రోల్ స్టేషన్ మరియు మానిటర్ స్టేషన్ మరియు రిసీవర్ ఉన్నాయి. GPS రిసీవర్ ఉపగ్రహం నుండి సమాచారాన్ని తీసుకుంటుంది మరియు వినియోగదారు యొక్క ఖచ్చితమైన స్థానాన్ని నిర్ణయించడానికి త్రిభుజాకార పద్ధతిని ఉపయోగిస్తుంది.

కొన్ని సంఘటనలపై GPS అనేక విధాలుగా ఉపయోగించబడుతుంది, అవి:

1. ఉదాహరణకు స్థాన స్థానాలను నిర్ణయించడానికి, మీరు ఒక హెలికాప్టర్ పైలట్‌ను మీ స్థాన స్థానం యొక్క కోఆర్డినేట్‌లను రేడియో చేయాలి, తద్వారా పైలట్ మిమ్మల్ని తీసుకోవచ్చు.
2. ఉదాహరణకు ఒక ప్రదేశం నుండి మరొక ప్రదేశానికి నావిగేట్ చెయ్యడానికి, మీరు వెతకటం నుండి అగ్ని చుట్టుకొలత వరకు ప్రయాణించాలి.
3. ఉదాహరణకు డిజిటలైజ్డ్ మ్యాప్‌లను సృష్టించడానికి, అగ్ని చుట్టుకొలత మరియు హాట్ స్పాట్‌లను ప్లాట్ చేయడానికి మీకు కేటాయించబడుతుంది.
4. రెండు వేర్వేరు పాయింట్ల మధ్య దూరాన్ని నిర్ణయించడానికి.

GPS యొక్క 3 ప్రయోజనాలు:

• సైనిక, పౌర మరియు వాణిజ్య, వినియోగదారులకు GPS ఉపగ్రహ-ఆధారిత నావిగేషన్ వ్యవస్థ ఒక ముఖ్యమైన సాధనం
• వెహికల్ ట్రాకింగ్ సిస్టమ్స్ GPS- ఆధారిత నావిగేషన్ సిస్టమ్స్ టర్న్ బై టర్న్ దిశలను అందించగలవు
• చాలా అధిక వేగం

GPS యొక్క 2 ప్రతికూలతలు:

• ఫోన్ సిగ్నల్‌లతో పోల్చినప్పుడు GPS ఉపగ్రహ సంకేతాలు చాలా బలహీనంగా ఉన్నాయి, కాబట్టి ఇది ఇంటి లోపల, నీటి అడుగున, చెట్ల క్రింద మొదలైన వాటితో పాటు పనిచేయదు.
• అత్యధిక ఖచ్చితత్వానికి రిసీవర్ నుండి ఉపగ్రహం వరకు దృష్టి అవసరం, అందువల్ల పట్టణ వాతావరణంలో GPS బాగా పనిచేయదు.

GPS స్వీకర్తను ఉపయోగించడం:

GPS రిసీవర్ల యొక్క అనేక విభిన్న నమూనాలు మరియు రకాలు ఉన్నాయి. GPS రిసీవర్‌తో పనిచేసేటప్పుడు వీటిని కలిగి ఉండటం చాలా ముఖ్యం:

• దిక్సూచి మరియు పటం.
• డౌన్‌లోడ్ చేసిన GPS కేబుల్.
• కొన్ని అదనపు బ్యాటరీలు.
• డేటాను కోల్పోకుండా నిరోధించడానికి, డేటా యొక్క సరికానితనం లేదా ఇతర సమస్యలను నివారించడానికి GPS రిసీవర్ యొక్క మెమరీ సామర్థ్యం గురించి జ్ఞానం.
• బాహ్య యాంటెన్నా సాధ్యమైనప్పుడల్లా, ముఖ్యంగా చెట్ల పందిరి క్రింద, లోతైన లోయలలో లేదా డ్రైవింగ్ చేసేటప్పుడు.
• సంఘటన లేదా ఏజెన్సీ ప్రామాణిక నియంత్రణ సమన్వయ వ్యవస్థ ప్రకారం సెటప్ GPS రిసీవర్.
• మీరు రిసీవర్‌లో ఏమి సేవ్ చేస్తున్నారో వివరించే గమనికలు.

GPS లోపం

GPS రిసీవర్ లెక్కించిన స్థానాల యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని దిగజార్చే అనేక లోపాల మూలాలు ఉన్నాయి. జిపిఎస్ సిగ్నల్ తీసుకున్న ప్రయాణ సమయాన్ని వాతావరణ ప్రభావాల ద్వారా మార్చవచ్చు, జిపిఎస్ సిగ్నల్ అయానోస్పియర్ మరియు ట్రోపోస్పియర్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు అది వక్రీభవనమవుతుంది, దీనివల్ల సిగ్నల్ యొక్క వేగం అంతరిక్షంలో జిపిఎస్ సిగ్నల్ వేగానికి భిన్నంగా ఉంటుంది. లోపం యొక్క మరొక మూలం శబ్దం లేదా సిగ్నల్ యొక్క వక్రీకరణ, ఇది విద్యుత్ జోక్యానికి కారణమవుతుంది లేదా GPS రిసీవర్‌లోనే అంతర్లీనంగా ఉన్న లోపాలు. ఉపగ్రహ కక్ష్యల గురించి సమాచారం స్థానాలను నిర్ణయించడంలో కూడా లోపాలను కలిగిస్తుంది ఎందుకంటే ఉపగ్రహాలు నిజంగా GPS రిసీవర్ ఉన్న చోట కాదు, అవి స్థానాలను నిర్ణయించినప్పుడు అందుకున్న సమాచారం ఆధారంగా “ఆలోచన”. ఉపగ్రహాలలోని అణు గడియారాలలో చిన్న వైవిధ్యాలు పెద్ద స్థాన లోపాలకు అనువదించగలవు 1 నానోసెకండ్ యొక్క గడియార లోపం 1 అడుగు లేదా 3 మీటర్ల వినియోగదారు లోపం భూమిపై అనువదిస్తుంది. ఉపగ్రహాల నుండి ప్రసారం చేయబడిన సంకేతాలు రిసీవర్ యాంటెన్నాకు వెళ్ళే ముందు ప్రతిబింబ ఉపరితలం నుండి బౌన్స్ అయినప్పుడు మల్టీపాత్ ప్రభావం ఏర్పడుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో, రిసీవర్ సిగ్నల్‌ను సరళ రేఖ మార్గంలో అలాగే ఆలస్యం చేసిన మార్గంలో (బహుళ మార్గాలు) పొందుతుంది. దీని ప్రభావం టీవీ సెట్‌లోని దెయ్యం లేదా డబుల్ ఇమేజ్‌ని పోలి ఉంటుంది.

రేఖాగణిత పలుచన ప్రెసిషన్ (GDOP)

ఉపగ్రహ జ్యామితి GPS స్థానాల యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది. ఈ ప్రభావాన్ని రేఖాగణిత పలుచన ప్రెసిషన్ (GDOP) గా సూచిస్తారు. ఇది ఉపగ్రహాలు ఒకదానికొకటి ఎక్కడ ఉన్నాయో సూచిస్తుంది మరియు ఇది ఉపగ్రహ ఆకృతీకరణ యొక్క నాణ్యతను కొలుస్తుంది. ఇది ఇతర GPS లోపాలను సవరించగలదు. చాలా జిపిఎస్ రిసీవర్లు ఉపగ్రహ నక్షత్ర సముదాయాన్ని ఎన్నుకుంటాయి, ఇవి తక్కువ అనిశ్చితిని, ఉత్తమ ఉపగ్రహ జ్యామితిని ఇస్తాయి.

GPS రిసీవర్లు సాధారణంగా ఉపగ్రహ జ్యామితి యొక్క నాణ్యతను స్థానం యొక్క పలుచన లేదా PDOP పరంగా నివేదిస్తాయి. PDOP రెండు రకాలు, క్షితిజ సమాంతర (HDOP) మరియు నిలువు (VDOP) కొలతలు (అక్షాంశం, రేఖాంశం మరియు ఎత్తు). PDOP విలువ ద్వారా రిసీవర్ ప్రస్తుతం అందుబాటులో ఉన్న ఉపగ్రహ స్థాన నాణ్యతను మేము తనిఖీ చేయవచ్చు. తక్కువ DOP ఖచ్చితత్వం యొక్క అధిక సంభావ్యతను సూచిస్తుంది మరియు అధిక DOP ఖచ్చితత్వం యొక్క తక్కువ సంభావ్యతను సూచిస్తుంది. PDOP యొక్క మరొక పదం TDOP (టైమ్ డిల్యూషన్ ఆఫ్ ప్రెసిషన్). TDOP ఉపగ్రహ గడియారం ఆఫ్‌సెట్‌ను సూచిస్తుంది. GPS రిసీవర్‌లో PDOP మాస్క్ అని పిలువబడే పరామితిని సెట్ చేయవచ్చు. ఇది పేర్కొన్న పరిమితి కంటే PDOP అధికంగా ఉన్న ఉపగ్రహ కాన్ఫిగరేషన్లను రిసీవర్ విస్మరించడానికి కారణమవుతుంది.

సెలెక్టివ్ ఎవైలబిలిటీ (ఎస్‌ఐ) :

GPS సిగ్నల్స్ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని DOD ఉద్దేశపూర్వకంగా క్షీణించినప్పుడు కృత్రిమ గడియారం మరియు ఎఫెమెరిస్ లోపాలను పరిచయం చేస్తున్నప్పుడు సెలెక్టివ్ లభ్యత సంభవిస్తుంది. ఎస్‌ఐ అమలు సమయంలో, ఇది జిపిఎస్ లోపం యొక్క అతిపెద్ద భాగం, ఇది 100 మీటర్ల వరకు లోపం కలిగిస్తుంది. SA అనేది స్టాండర్డ్ పొజిషనింగ్ సర్వీస్ (SPS) లో ఒక భాగం.

ఫోటో క్రెడిట్:

• నియంత్రణ విభాగం ద్వారా gstatic
• ద్వారా వినియోగదారు విభాగం gstatic