Monday, March 13, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 61

GPS, GNSS හා ඒ ආශ්‍රිත සේවා

තමන් සිටින ස්ථානය දැනගැනීම සඳහා රේඩියෝ තරංග භාවිතා කළ හැකි බව දැන සිටියේ බොහෝ කලක සිටය. RR රෙගුලාසිවල 1.11 යන රෙගුලාසිය අනුව, රේඩියෝ තරංග උපයෝගි කර ගෙන සිටින ස්ථානය දැන ගැනීම radiolocation ලෙස අර්ථ දක්වා තිබෙනවා. තවද, එහිම 1.10 යන රෙගුලාසියෙන් අර්ථ දක්වන්නේ රේඩියෝ තරංග උපයෝගි කර ගෙන යම් ගමන් මාර්ගයක් සොයා ගැනීම radionavigation කියාය. රේඩියෝලොකේෂන් හා රේඩියෝනැවිගේෂන් යන දෙකම පොදුවේ radiodetermination ලෙස හඳුන්වන බව RR හි 1.9 රෙගුලාසියේ දක්වා තිබෙනවා (රේඩියෝඩිටර්මිනේෂන් මඟින් යම් වස්තුවක පිහිටීම මෙන්ම වේගය වැනි ස්ථානීය ලක්ෂණ සොයාගත හැකිය).

මෙම හැකියාව ලැබෙන්නේ රේඩියෝ තරංගවල වේගය (රික්තකයක තුල හෝ යම් මාධ්‍යයක් තුල) නියත නිසාය (රික්තකයේ හා දළ වශයෙන් වායුගොලය හරහා එම වේගය 299,792,000ms-1 වේ. එය දළ වශයෙන් තත්පරයට කිලෝමීටර් 300,000 ක් හෝ තත්පරයට සැතපුම් 186,000ක් ලෙස ප්‍රකාශ කෙරේ. උදාහරණයක් ලෙස, රේඩියෝ තරංගයක් පිට වී තත්පර 10කට පසුව තවත් තැනක සිට එය ග්‍රහණය කරගත් විට, අපට පහසුවෙන්ම හැකියි එම ස්ථාන දෙක අතර දුර සොයා ගන්නට. තත්පරයට කිලෝමීටර් 300,000 බැඟින් තත්පර 10ක් ගමන් කළ නිසා, දුර වන්නේ කිලෝමීටර් 3,000,000 කි.

මෙලෙසම රේඩියෝ තරංගයක් ට්‍රාන්ස්මීටරයකින් නිකුත් කර, එය ඈත තිබෙන යම් වස්තුවක් මතට වද්දා, පරාවර්තනය වී එන එම රේඩියෝ සංඥාව ට්‍රාන්ස්මීටරය තිබූ තැන සිටම ග්‍රහණය කරගත හැකියිනෙ. මෙවිටත්, පෙර පරිදිම රේඩියෝ තරංගය නිකුත් වී පරාවර්තනය වූ තරංගය නැවත අල්ලා ගැනීමට ගත වන කාලය සොයා ගෙන පෙර පරිදිම එම වස්තුවට ඇති දුර සෙවිය හැකිය. එහෙත් මෙහිදී එම කාලය වන්නේ ට්‍රාන්ස්මීටරයේ සිට වස්තුවට ගොස් නැවත එම වසතුවේ සිට රිසීවරයට (ට්‍රාන්ස්මීටරය ළඟටම) ඒමට ගත වන කාලය වේ. මෙම කාලය round trip time (RTT) හෝ round trip delay time (RTD) ලෙස හැඳින්වේ. මෙවිට එම වස්තුවට ඇති දුර සෙවීමේදී RTT අගය 2න් බෙදා ගත යුතුය. රේඩාර් (Radio Detection and Ranging – RADAR) ක්‍රියාත්මක වන්නේ මෙම ක්‍රමයෙනි.


GPS ක්‍රියාත්මක වන්නේද ඉහත මූලධර්මය පදනම් කරගෙනයි; ඊට අමතරව trilateration යන තවත් ගණිත සිද්ධාන්තයක් මේ සඳහා යොදා ගන්නවා. GPS සඳහා චන්ද්‍රිකා යොදා ගනී; රේඩියෝ තරංග එවන්නේ චන්ද්‍රිකාවල සිටයි. ජීපීඑස් වැඩකරන හැටි සරලව සොයා බලමු.

ඔබ අභ්‍යවකාශයේ යම් තැනක සිටිනවා යැයි උපකල්පනය කරන්න. තවද ඔබ සිටිනා ස්ථානය යම්කිසි ක්‍රමයකින් දැනටමත් ඉතාම නිවැරදිව දන්නවා යැයිද සිතමු. දැන් ඔබේ යෙහෙලිය සිටින්නේ ඔබ සිටින තැන සිට මීටර් 100ක් ඈතින් කියා කිව්වොත්, ඇය සිටිය හැක්කේ කොතැනද? එම ස්ථානය නිශ්චිතවම කිව නොහැකිය, මොකද ඇය ඔබ සිටිනා තැන සිට මීටර් 100ක් ඈතින් උඩ හෝ යට හෝ ඉදිරියෙන් හෝ පිටුපසින් හෝ වම් පැත්තෙන් හෝ දකුණු පැත්තෙන් හෝ ආදී වශයෙන් ඕනෑම දිශාවක සිටිය හැකියි. ඒ කියන්නේ ඔබ කේන්ද්‍රය ලෙස සලකා මීටර් 100ක අරයක් සහිත ගෝලයක් ඇන්ද විට, එම ගෝලයේ මතුපිට ඕනෑම තැනක ඇය සිටිය හැකියි. පහත රූපයේ ගෝලයේ මැද රතුපාට චන්ද්‍රිකාව ඔබ යැයි සිතන්න.


ඉතිං ඔබ හා ඇය අතර දුර පෙර විස්තර කළ ලෙස රේඩියෝ තරංග යොදාගෙන සොයා ගත හැකියිනෙ (ඔබ යවන රේඩියෝ තරංගය ඈ සතු රිසීවරය මඟින් ලබා ගෙන එම දුර ගණනය කළ හැකියි). එසේ වුවත් ඉහත විස්තරය අනුව පෙනුනා ඔබ යවන තරංගයෙන් ඈ ඉන්න තැන ඉතාම නිශ්චිතව දැනගත නොහැකි වුවත් එක්තරා මට්ටමකට ඈ ඉන්න තැන දැනගත හැකි වන බව (ගෝලයක මතුපිටක් මත ඕනෑම තැනක ඈ ඉන්න බව නිශ්චිත වූවා).

දැන් ඔබට අමතරව, ඔබේ තවත් මිතුරෙකු ඔබ සිටිනා ලෙසම අභ්‍යවකාශයේ තවත් ස්ථානයක රඳවමු. ඔහුගේ ස්ථානයද යම් ක්‍රමයකින් නිශ්චිතවම දන්නා බවද සිතමු. දැන් ඔහු සිටින තැන සිට ඔබේ යෙහෙලිය සිටිය හැක්කේද ඔහුව කේන්ද්‍රය කරගත් ගෝලයක මතුපිටයි. එවිට, ඔබ දෙදෙනාගේම රේඩියෝ තරංග ඇගේ රිසීවරය විසින් අල්ලාගෙන ඔබ හා ඇය අතරත් ඔබේ මිතුරා හා ඇය අතරත් දුර වෙන වෙනම සොයා ගත හැකියි.


එසේ දුරවල් සොයා ගත් විට, ඈ සිටින්නේ ඔබට මීටර් 100ක් ඈතින් නම්, ඔබේ මිතුරාට මීටර් 200ක් ඈතින් නම්, ඈ සිටිය යුත්තේ ඉහත රූපයේ ආකාරයට ගෝල දෙක එකිනෙකට කැපී යන කොටසේය. ගෝල දෙකක් කැපී යන විට එම කොටස වෘත්තයක් සේ පෙනේ (ඉහත රූපයේ රතුපාටින් එම රවුම පෙන්වා ඇත). ඒ කියන්නේ ඈ සිටින්නේ ඉහත රූපයේ පෙනෙන වෘත්තයේ යම් තැනකයි. දැන් විශාල ගෝල මතුපිටක් වෙනුවට කුඩා වෘත්තයක් තරමට ඇගේ පිහිටීම නිශ්චිත වූවා නේද?

ඇගේ ස්ථානය තවත් නිශ්චිත කළ හැකියි තවත් යාලුවෙකුව පෙර සේම අභ්‍යවකාශයේ ස්ථානගත කළොත්. එවිට ඔහුගේ ට්‍රාන්ස්මිටරයෙන් නිකුත් වන රේඩියෝ තරංගත් ඇගේ රිසීවරයෙන් ග්‍රහණය කර ගෙන එම දෙදෙනා අතර දුරත් සෙවිය හැකියි. එවිට තවත් ගෝලයක් සෑදේ. දැන් මෙම ගෝල 3ම එකිනෙකට කැපෙන ස්ථානවල තමයි ඈ සිටිය හැක්කේ (පහත වම් පැත්තේ රූපය). ගෝල තුනක් කැපෙනවා යනු ඉහත පෙන්වා දුන් ගෝල දෙක කැපීමෙන් ඇති වූ වෘත්තය හා අලුත් ගෝලය එකිනෙකට කැපී යාමක් ලෙසද සැලකිය හැකිය (පහත දකුණු පැත්තේ රූපය). මෙවිට ලැබෙන්නේ ස්ථාන දෙකකි. ඒ කියන්නේ සම්පූර්ණ වෘත්තයක් වෙනුවට දැන් ඈ සිටිය හැක්කේ නිශ්චිත ස්ථාන දෙකෙන් එකක් මතයි. බලන්න කොතරම් නිවැරදි මට්ටමකට පත් වූවාද කියා.


තවත් මිතුරෙකු එලෙසම අභ්‍යවකාශයේ රන්දා පෙර සේම කළ විට, ඈ සිටිය හැකි ස්ථාන දෙකෙන් එකක් පමණක් අපට ලැබේවි. ඒ කියන්නේ එකිනෙකට ඈතින් සිටි එවන රේඩියෝ තරංග 4ක් මඟින් අපට හැකියාව ලැබෙනවා යම් දෙයක් සිටින තැන ඉතාම නිශ්චිතව හඳුනා ගැනීමට. රේඩියෝ තරංග සාමාන්‍යයෙන් ත්‍රිමානව අවකාශය පුරා ගෝලාකාරව ගමන් කරතැයි සිතමු. එවිට එම තරංග පොලොව හෝ වෙනත් මතුපිටක් මතට පතිත වන විට එය ද්විමාන රවුමක්/වෘත්තයක් සේ ලපයක් ඇති කරයි.


GPS ක්‍රියාත්මක වන්නෙත් ඉහත උදාහරණය පෙන්වා දුන් ආකාරයටමයි. එහිදී ඔබ හෝ ඔබේ මිතුරන් නොවේ අභ්‍යවකාශයේ රැඳී සිටින්නේ. චන්ද්‍රිකා කිහිපයකි. ඒ සෑම චන්ද්‍රිකාවකින්ම එවන රේඩියෝ තරංග GPS receiver (වෙනම මිලදී ගත හැකිවා සේම අද ස්මාට් ෆෝන්වලත්, ඩිජිටල් කැමරාවලත් ජීපීඑස් රිසීවර් තිබෙනවා) එකකින් ග්‍රහණය කරෙගන, එම රිසීවරය තිබෙන ස්ථානය නිශ්චිතව සොයා ගත හැකිය. මේ සඳහා යොදා ගන්නා ගණිත ක්‍රමය trilateration වේ (මෙය ත්‍රිකෝණමිතිය (trigonometry) යන ගණිත කර්මයට නෑකමක් තිබෙන නිසා, සමහරුන් සාවධ්‍ය ලෙස GPS හිදි ත්‍රිකෝණමිතිය භාවිතා කරන බවද සඳහන් කරනවා).


චන්ද්‍රිකා කිහිපයක පිහිටීම නිවැරදිව දැනගෙන එමඟින් ලෝකයේ ඕනෑම තැනක පිහිටුම දැනගැනීමට හැකිවීම කොතරම් වටිනවාද කියා දැන් පැහැදිලි විය යුතුය. අක්ෂාංශක හා දේශාංශකවලට අමතරව රිසීවරය තිබෙන ස්ථානය මුහුදු මට්ටමේ සිට ඇති උස (altitude) පවා ඉන් දැනගත හැකිය. තවද, ජීපීඑස් චන්ද්‍රිකාවල තිබෙනවා ඉතාම නිවැරදිව වෙලාව දක්වන ඔරලෝසු (පරමාණුක ඔරලෝසු). එම ඔරලෝසුවලින් කරන්නේ චන්ද්‍රිකාවේ සිට ඒ ඒ සංඥාවන් මත නිවැරදිව කාලය සටහන් කිරීමයි. එමඟින් තමයි චන්ද්‍රිකාවත් රිසීවරයත් අතර දුර සොයන්නේ. ඉතිං රිසීවරයට හා රිසීවරය සම්බන්ද කරපු පරිගනකය හෝ ස්මාට් ෆෝන් එක හෝ වෙනත් උපකරණයට හැකියි තම වෙලාවන් නිවැරදි ජීපීඑස් වෙලාවට (GPS Time) සෙට් කර ගන්නටත් (ඒ කියන්නේ නිවැරදිව වෙලාව ලබා ගැනීමේ ක්‍රමයක් ලෙසත් ජීපීඑස් භාවිතා කළ හැකියි).

අභ්‍යවකාශයේ රඳවා තිබෙන චන්ද්‍රිකාවලින් එන රේඩියෝ තරංගවලින් පිහිටීම දැනගත හැකි සේම, පොලොව මත පිහිටුවා තිබෙන ටවර් 3ක් මඟින් සම්ප්‍රේෂනය කරන රේඩියෝ තරංග මඟින්ද එය සිදු කළ හැකිය. චන්ද්‍රිකා තාක්ෂණය මේ සඳහා යොදා ගන්නට පෙර භාවිතා කළේ මෙම ක්‍රමය තමයි. චන්ද්‍රිකා යොදා ගැනීමෙන් සිදු වූ වාසිය තමයි අතිවිශාල ප්‍රදේශයකට මෙම පහසුකම හොඳින් ලබා දීමට හැකියාව ලැබීමයි. ඒ හැරුණහම, පොලොව මතුපිට ඇති ටවර්වල සිට තරංග කෙලින්ම රිසීවරයට හසු කර ගැනීමේ අපහසුව ඇති වේ. එවිට තරංග පරාවර්තනය වී රිසීවරයට පැමිණීම නිසා ටවර් එකක සිට රිසීවරයට ඇති දුර නිවැරදි නොවේ.


කාලයත් සමඟ GPS වලින් සපයන සේවාවල ගුණාත්මකභාවය මෙන්ම සේවා ගණන (සංඥා ගණන) වැඩි වූවා. මේ වන විට, විවිධ සේවා සැපයීම සඳහා සංඛ්‍යාත ගණනාවක් ඔස්සේ රේඩියෝ තරංග නිකුත් වෙනවා. GPS චන්ද්‍රිකා විසින් භාවිතා කරන සංඛ්‍යාත වන්නේ 1575.42MHz, 1227.60MHz, 1381.05MHz, 1379.913MHz, 1176.45MHz වේ. ජීපීඑස් සංඥා මෙම සංඛ්‍යාත ඔස්සේ එන්නේ CDMA ක්‍රමයට වන අතර BPSK නම් මූර්ජන ක්‍රමයට එම සංඥා මූර්ජනය කර තිබේ (මොහොතකින් මේ ගැන විමසා බලමු).

රේඩියෝලොකේෂන්/රේඩියෝනැවිගේෂන් සඳහා භාවිතා කිරීමට ITU විසින් අනුමත කර තිබෙන සංඛ්‍යාත පරාසවලින් 960MHz සිට 1400MHzත්, 1559MHz සිට 1626.5MHz ත් GPS සඳහා භාවිතා කරන බව පෙනේ.

ඔබේ වයස “169 වර්ගමූල කළ විට ලැබෙන අගයට” සමානයි කී විට ඔබේ වයස කීයද? 13 යැයි එකවරම කියාවි. එහෙත් 169හි වර්ගමූලය +13 හෝ -13 විය හැකියි. ඔබ දන්නවා වයසක් සඳහා ඍණ අගයක් නොලැබෙන බව. එනිසා ඍණ අගය නොසලකා හැරියා. එය ප්‍රායෝගික කාරණයකි. එවැනිම දෙයක් ඉහත විස්තරයට අදාල කරගත හැකියි. චන්ද්‍රිකා තුනකින් අප පොලොව මත සිටින තැන නිවැරදිව හඳුනාගත හැකියි. ඊට හේතුව, චන්ද්‍රිකා තුනකින් අපට යමක් තිබෙන තැන ස්ථාන දෙකකට නිශ්චිත කර ගත හැකිය. ඉන් එක් ස්ථානයක් ප්‍රායෝගිකව ගැලපෙන ස්ථාන අගයක් නොවේ (හරියට ඍණ වයසක් තිබිය නොහැකියි සේ). මෙනිසා සමහරුන් GPS ගැන කරන විස්තර තුල චන්ද්‍රිකා 3ක් ස්ථානය නිශ්චය කරගැනීමට භාවිතා කරනවා යනුවෙන් සඳහන් කර තිබෙනවා.

එහෙත් ජීපීඑස් ක්‍රියාත්මක වීමට ඇත්තටම චන්ද්‍රිකා 4ක් අවම වශයෙන් තිබිය යුතුය. 4ට අඩු වූ විට, ජීපීඑස් රිසීවර් ක්‍රියාත්මක වන්නේ නැති ආකාරයටයි සාදා තිබෙන්නේ. 3කින් කළ හැකි වැඩේ සඳහා 4ක් අවශ්‍ය වන්නේ ඇයි? ඊට හේතු කිහිපයක් තිබේ.

එකක් නම්, චන්ද්‍රිකාවල පිහිටීම 100%ක් නිවැරදිව නිශ්චිත නැත. සඳ නිරන්තරයෙන් ගමන් කිරීම නිසා සඳේ ගුරුත්වාකර්ෂන විචලනය, සූර්යා වටේ පොලොව (චන්ද්‍රිකාත් කැටුව) නිරන්තරයෙන් ගමන් කරන නිසා සූර්යාගේ ගුරුත්වාකර්ශන විචලනය නිසා චන්ද්‍රිකාවේ ගමන් මාර්ගය සියුම් ආකාරයට වෙනස් වේ. චන්ද්‍රයාගේ සූර්යාගේ ගුරුත්ව බලපෑම සාගරවලට බලපාන නිසානෙ වඩදිය බාදිය පවා ඇති වන්නේ (චන්ද්‍රිකා ගැන කවර කතාද). සූර්යා සිට නිරන්තරයෙන්ම එන අංශුවල (සූර්යාගේ මෙම හැසිරීම ගැන පසුවට පාඩමක ඇත) හා ඉඳහිට චන්ද්‍රිකා කක්ෂ මාර්ගයේ හමුවන වායුගෝලීය අංශුවල චන්ද්‍රිකා හැප්පීම නිසා ඇතිවන ඝර්ෂනය නිසා චන්ද්‍රිකාවල වේගයේ ඇතිවන වෙනස්කම නිසාද චන්ද්‍රිකාවේ කක්ෂය සියුම්ව වෙනස් වේ. පොලොව වටා චන්ද්‍රිකා ගමන් කරන විට පොලොව 100%ක්ම සමාකාර ගෝලයක් නොවන බැවින් චන්ද්‍රිකා කක්ෂ මාර්ගය දිගේ චන්ද්‍රිකාව ගමන් කරන විට පොලොවේ ගුරුත්වාකර්ශනය විචලනය වීම ඊට බලපා කක්ෂය සියුම්ව වෙනස් වේ. එවැනි හේතු ගණනාවක් නිසා අපට 100%ක්ම නිශ්චිතව චන්ද්‍රිකාවක පිහිටීම සොයා ගත නොහැකිය.

ඕනෑම චන්ද්‍රිකාවක පිහිටීම ඉතාම නිවැරදිව හෝ දළ වශයෙන් හෝ එම චන්ද්‍රිකා මෙහෙයවන අය විසින් දත යුතුය. එසේ නොවුණොත් කොහොමද චන්ද්‍රිකා හා පොලොවේ සිටින ඔවුන් එකිනෙකාට සන්නිවේදනය කරන්නේ? එය හරියට ඉඳිකට්ටක් රූස්ස කැලයක කොතැනක හෝ හංගා එය සොයනවා වැනි වේවි. පොලොවේ සිට රේඩාර් ක්‍රමවලින් ඒ ඒ චන්ද්‍රිකා තිබෙන ස්ථාන දිගින් දිගටම track කරනවා. මේ සඳහා ලෝකය වටේම විවිධ ස්ථානවල චන්ද්‍රිකා නිරීක්ෂණ මධ්‍යස්ථාන (monitor stations) පිහිටුවා තිබෙනවා.

GPS චන්ද්‍රිකා සඳහාද එවැනි නිරීක්ෂණ මධ්‍යස්ථාන කිහිපයක් ලොව වටා පිහිටුවා තිබෙනවා. අනෙක් චන්ද්‍රිකාවලටත් වඩා GPS චන්ද්‍රිකාවල පිහිටීම ඉතාම නිවැරදිව සොයා ගත යුතුය. එනිසා වැඩිපුර නිරීක්ෂණ මධ්‍යස්ථාන ගණනක් නිරන්තරයෙන්ම එම කටයුත්තෙහි යොදවා තිබෙනවා පමණක් නොව, එම පිහිටුම් නිතිපතා එම චන්ද්‍රිකාවලට ලබා දෙනවා. චන්ද්‍රිකා විසින් තමන්ට ලැබෙන එම දත්ත ජීපීඑස් රිසීවරයට ලබා දෙනවා; එම දත්ත අවශ්‍යයි රිසීවරයෙන් තමන්ගේ පිහිටීම සොයා ගන්නට. ඉතිං චන්ද්‍රිකාවට නිවැරදි දත්ත ලබා නොදුන්නොත්, රිසීවරට ලැබෙන්නේ වැරදි දත්ත නිසා, රිසීවරයෙන් පෙන්වන අක්ෂාංශක දේශාංශක නිවැරදි නොවේවි. ඉහත පෙන්වා දුන් ලෙස හේතු ගණනාවක් නිසා සෑම තත්පරයකදීම සියුම් ලෙස හෝ චන්ද්‍රිකාවල සත්‍ය පිහිටීම දත්තවල සටහන් පිහිටීමට වඩා වෙනස් වෙන නිසා, නිරන්තරයෙන්ම ඒවායේ පිහිටීම් ට්‍රැක් කර, පැය කිහිපයකට සැරයක් නිවැරදි දත්ත චන්ද්‍රිකාවලට යැවිය යුතු බව දැන් පැහැදිලියි නේද?

චන්ද්‍රිකාවලට පොලොවේ සිට යවන එම දත්ත නැවත චන්ද්‍රිකාවල සිට රිසීවරයට එවනවානෙ. මෙම දත්ත දෙවර්ගයකි - almanac හා ephemeris. මින් ඔල්මනක් දත්ත යනු නිතර වෙනස් නොවන (ඉදිරි මාස 6කට නිවැරදි) දත්ත වේ. සියලුම gps චන්ද්‍රිකාවලට අදාල දත්ත මෙහි ඇත. සෑම චන්ද්‍රිකාවකින්ම එකම ඔල්මනක් දත්ත යැවේ. එනිසා ඕනෑම එක් චන්ද්‍රිකාවකින් මෙම දත්තය රිසීවරයට ලබා ගත හැකිය. මෙම දත්ත ප්‍රමාණය තරමක් වැඩිය (වැඩිපුර බිට් ගණනක් ඇත). එෆමරිස් දත්ත යනු නිතර වෙනස් වන (ඉදිරි පැය 4කට නිවැරදි) දත්ත වේ. යම් චන්ද්‍රිකාවකින් එවන්නේ එම චන්ද්‍රිකාවට පමණක් අදාල එෆමරිස් දත්ත වේ. මෙම දත්ත ප්‍රමාණය කුඩාය.

සාමාන්‍යයෙන් ජීපීඑස් රිසීවරයක් පළමු වරට ඔන් කරන විට, මෙම දෙවර්ගයේම දත්ත චන්ද්‍රිකාවලින් ලබා ගත යුතු වෙනවා. ඒ සඳහා තරමක දිගු කාලයක් ගත වෙනවා. සියල්ල හොඳින් සිදු වුවොත් (එනම් රිසීවරයත් ඔල්මනක් එක ලබා දෙන චන්ද්‍රිකාවත් අතර අඛණ්ඩ සබඳතාවක් පැවතියොත්) විනාඩි 13ක් පමණ ඒ සඳහා ගත වේවි; යම් ලෙසකින් ඔල්මනක් දත්ත ලබමින් සිටින අතරේ චන්ද්‍රිකාවකින් එන සංඥා ප්‍රවාහයට අවහිරයක් ඇති වී සබඳතාව කැඩුණොත් නැවතත් මුල සිට එම දත්ත ලබා ගැනීමට සිදු වීම නිසා බොහෝ කාලයක් ඒ සඳහා ගත වීමටත් ඉඩ තිබෙනවා. එහෙත් ඔල්මනක් දත්ත එක්වරක් රිසීවරය තුල ගබඩා කර ගත් පසුව, ඉන්පසු අඩු බිට් ගනනක් සහිත එෆමරිස් දත්ත තමයි දළ වශයෙන් පැය 4න් 4ට ලබා ගැනීමට සිදු වන්නේ; එනිසා එතරම් කාලයක් ඒ සඳහා වැය නොවේ. එහෙත් ජීපීඑස් එකක් hard reset කළ විට, එය ගබඩා කරගෙන තිබෙන ඔල්මනක් දත්ත මැකී යනවා. එවිට, නැවත තරමක දිගු කාලයක් යනවා එම දත්ත ලබා ගන්නට.

ඔල්මනක් දත්ත ලබා ගැනීමට කල් ගත වීමනෙ ප්‍රශ්නය. ඊට විසඳුමක් තිබෙනවා ස්මාර්ට් ෆෝන්වල ඇති ජීපීඑස් පහසුකමේ. එය Assisted GPS (A-GPS) ලෙස හැඳින්වෙනවා (ඇත්තටම මෙය ෆෝන් තාක්ෂණයකි/සම්මතයකි). ෆෝන් සමාගම (හෝ වෙනත් අයෙකු) විසින් තමන්ගේ පිහිටුම ලබා ගන්නවා ජීපීඑස් රිසීවර්වලින්. ඒ කියන්නේ එයා ගාව දැනටමත් ඔල්මනක් දත්තය තිබෙනවා. ඉතිං, AGPS එකෙන් කරන්නේ චන්ද්‍රිකාවෙන් මන්දගාමීව විනාඩි 13ක් තිස්සේ එම දත්ත ලබා ගන්නවා වෙනුවට, අධිවේගයෙන් එම දත්ත ක්ෂණිකව ෆෝන් ජාලයෙන් ලබා ගැනීමයි. මේ පහසුකම ලැබීමට අනිවාර්යෙන්ම දුරකතන ජාලයකට සම්බන්ද වීමට සිදුවේ. එම දත්තය ලබා ගන්නේ දුරකතන ජාලයේම තිබෙන (හෝ වෙනත් අයෙකුගේ) පරිගනකයකිනි (A-GPS Server). එනිසා මෙම පහසුකම ලබා ගැනීමට අවශ්‍ය නම්, අදාල සර්වර් එකේ වෙබ් ලිපිනය සෙට් කළ යුතුද වෙනවා. supl.nokia.com යනු එවැනි ප්‍රසිද්ධ A-GPS server ඇඩ්‍රස් එකකි.


මේ කතා කළේ ජීපීඑස් චන්ද්‍රිකා 3ක් වෙනුවට 4ක් අවශ්‍ය කරන එක් හේතුවකි. තවත් හේතුවක් වන්නේ චන්ද්‍රිකාවල සිට එන රේඩියො තරංගවලට ඇතිවන වායුගෝලයේ බලපෑමයි. හිස් අවකාශය (රික්තකයක්) තුලින් රේඩියෝ තරංග ගමන් කරයි නම් මෙම සාධකය වැදගත් නොවේ. එහෙත්, වායුගෝලය හරහා එන විට, වායුගෝලයේ විවිධ වායු ස්ථර හරහා රේඩියෝ තරංග ගමන් කරන විට, රේඩියෝ තරංගවල වේගය වෙනස් වේ (ගමන් කරන මාධ්‍යය අනුව රේඩියෝ තරංගවල වේගය විචලනය වෙනවානෙ). තවද, වායුගෝලය සියුම් ලෙස නිරන්තරයෙන්ම වෙනස් වේ. එසේ වුවත් දිගුකාලීනව සලකන විට, වායුගෝලයේ බලපෑම දළ වශයෙන් ආකෘතික ගත (model) කළ හැකිය (එනම් සූත්‍රයක් මඟින් එම සාධකයේ බලපෑම සෙවිය හැකිය). GPS හිදි ඇත්තෙන්ම මෙවැනි ආකෘතියක් භාවිතා වේ. එසේ වුවත් 100%ක්ම නිවැරදිව එය කළ නොහැකිය.

තවත් ප්‍රබල හේතුවක් තිබේ. එනම්, පොලොව හැමතැනම සමාකාරව ගෝලාකාර (හෝ ellipsoid එකක්) නොවේ (ඉලිප්සොයිඩයක් යනු ගෝලයක් දෙපැත්තකින් අල්ලා ඇද්ද විට සෑදෙන බිත්තරය හැඩැති ස්වරූපයයි). පොලොව පරිපූර්ණ ගෝලයක්/ඉලිප්සොයිඩ් යැයි උපකල්පනය කළ විට, සත්‍ය ලෙසම පොලොවේ විවිධ තැන් එම පරිපූර්ණ ගෝල/ඉලිප්සොයිඩ් මතුපිට සමඟ සසඳන විට, එක්කෝ එම ස්ථානය පරිපූර්ණ මතුපිටට වඩා උඩින් ඇත; නැතහොත් යටින් ඇත. මේ නිසා trilateration ගණිත කර්මය සිදු කිරීමෙන් ලැබෙන පිහිටීම් අගය යම් ප්‍රමාණයකින් සාවධ්‍ය විය හැකිය.


මෙය යම් ප්‍රමාණයකට හෝ විසඳීමට පොලොවේ සත්‍ය මතුපිට පරිපූර්ණ මතුපිටට වඩා තැනින් තැන වෙනස් වී තිබෙන ප්‍රමාණය ගැන පර්යේෂන කර දත්ත එක්රැස් කරගෙන ඇත (මෙම අධ්‍යන ක්ෂේත්‍රය geodesy හෝ geodetics ලෙස හැඳින්වේ). එම දත්ත ආකෘතියක් වශයෙන් ඉදිරිපත් කළ විට එය geodetic datum ලෙස හැඳින්විය හැකිය. පොලොව සඳහාද එවැනි ආකෘති කිහිපයක් ඇති අතර, දැනට ජීපීඑස් තාක්ෂණයේදී භාවිතා වන්නේ 1984දී යාවත්කාලීන හෙවත් “අප්ඩේට්” කරපු World Geodetic System යන ආකෘතියයි (එය WGS84 ලෙස කෙටියෙන් හැඳින්වේ). NAVD88, ETRS89, GRS80 ආදි ලෙස තවත් ආකෘති කිහිපයක් තිබේ (මේ සෑම නමක්ම පිටුපසින් තිබෙන ඉලක්කම් දෙකෙන් කියන්නේ අවසාන වරට එම දත්ත ලබා ගත් හෙවත් අප්ඩේට් කරපු වර්ෂයයි).

ඉහත රූපයේ Ellipoid ලෙස නම් කර ඇති නිල්පාට සුමට වක්‍රයෙන් පෙන්වන්නේ පරිපූර්ණ (මනංකල්පිත) පොලොවේ වක්‍ර මතුපිටයි (එවැනි මතුපිටක් ඇත්තටම තිබුණා නම් ඉතාම පහසු වන්නටත් තිබුණා). එහිම Terrestrial surface ලෙස නම් කර ඇති සිහින් අලුපාට රේඛාවෙන් පෙන්වා තිබෙන්නේ පොලොවේ සත්‍ය මතුපිටයි. කඳු හෙල් ආදිය නිසාත් පොලොවේ සෑම තැනම උස්තැන් පල්ලම් සහිත නිසාත් එම රේඛාව අවිධිමත් හැඩයෙන් පවතීවි. Geoid ලෙස නම් කර ඇත්තේ යම් geodetic datum (ආකෘතියක්) අනුව තීරණය කරපු මතුපිටකි. මෙම මතුපිට සත්‍ය මතුපිටත් ඉලිප්සොයිඩ මතුපිටත් දෙකම නොවන බව පෙනේ. GPS රිසීවරයකින් තමන් සිටින තැන සෙවීමේදී තමන් සිටින්නේ geoid මතුපිටක් මත බව උපකල්පනය කෙරේ.

WGS-84 භාවිතා කළත්, එයද 100%ක් නිවැරදි නැත. මේ ආදි ලෙස විවිධ හේතු නිසා චන්ද්‍රිකා 3කින් කළ හැකිව තිබූ දේ කිරීමට අවම වශයෙන් චන්ද්‍රිකා 4ක් දැන් අවශ්‍ය කරනවා. ප්‍රායෝගිකව ගත් කළ ඕනෑම අවස්ථාවකදී චන්ද්‍රිකා පහ හයක් හැමවිටම රිසීවරයට පෙනෙනවා. ඇත්තෙන්ම චන්ද්‍රිකා 4ක් හෝ ඊට වැඩි ගණනක් භාවිතා කළත්, 100%ක්ම නිවැරදිව පොලොව මත රිසීවරයේ අක්ෂාංශක හා දේශාංශක සෙවිය නොහැකියි. මීට හේතුව ඉහත පැහැදිලි කළ සාධක 100%ක්ම නිවැරදි කරගත නොහැකි වීමයි. විශේෂයෙන්ම චන්ද්‍රිකාවල පිහිටීම හරියටම දැන ගැනීමට තිබෙන අපහසුතාව මුල් වේ; එනිසා චන්ද්‍රිකා සිට පොලොවට එවන සංඥාවල තිබෙන්නේ ඉතා සුලුවෙන් හෝ වැරදි දත්තයි. රිසීවරයේ තිබෙන ඔරලෝසුව ඉතාම නිවැරදි නොවීමද තවත් ගැටලුවකි.

මේ වන විට සාමාන්‍ය ජීපීඑස්වල නිරවද්‍යතාව (GPS accuracy) මීටර 2ත් 8ත් අතර වේ. ඒ කියන්නේ යම් ස්ථානයක අක්ෂාංශක හා දේශාංශක ජීපීඑස් රිසීවරයකින් පෙන්වන විට, එම ස්ථානයේ සත්‍ය අක්ෂාංශක හා දේශාංශක අගය ඒ පෙන්වන අගයන්ට වඩා මීටර් 2ත් 8ත් අතර ප්‍රමාණයකින් වෙනස් වේ.

GPS සේවාව ඇමරිකානු ආරක්ෂක දෙපාර්තමේන්තුව (ලංකාවේ “අමාත්‍යංශ” යනුවෙන් හඳුන්වන දේශපාලන ඒකක ඇමරිකාවේදී “දෙපාර්තමේන්තු” ලෙස හැඳින්වෙන බව මතක තබා ගන්න; ලංකාවේදී දෙපාර්තමේන්තු යන වචනය භාවිතා කෙරෙන්නේ අමාත්‍යංශ යටතේ පවතින රාජ්‍ය සේවා සපයන ආයතන විශේෂයකටයි) වෙනුවෙන් ඇමරිකානු ගුවන් හමුදාව විසින් සාදා පවත්වාගෙන යන්නකි. 1995 වන විට GPS චන්ද්‍රිකා 24ක් සමඟින් සමස්ථ පෘථිවිය පුරාම පූර්ණ ක්‍රියාකාරිත්වය ලබා ගත් එය මේ වන විට චන්ද්‍රිකා 31කින් යුතුය. Defense Navigation Satellite System (DNSS) යන නමින් පටන් ගත් එය පසුව Navigation System using Timing and Ranging (NAVSTAR) යන නිල නමින් පවත්වාගෙන යන එය වඩා ප්‍රචලිතව ඇත්තේ GPS ලෙසයි. එහෙත් අදටත් ජීපීඑස් චන්ද්‍රිකා නම් කරන්නේ Navstar යන නමින්ය.

2 comments:

  1. අතිශයින්ම වැඩිහිටියන්ට පමනක් නෙමෙයි..රට දැය ගොඩනගන්න තාක්ශනය ඔස්සේ ගමන් කරන හැමෝටම අතිශයින්ම වටින දුර්ලභ දැනුම් සම්භාර්යක්..

    ReplyDelete