Saturday, March 18, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 64

GPS ක්‍රියා කරන අයුරු

GPS යනු සංකීර්ණ පද්ධතියක් වන අතර, එය තාක්ෂණික මැජික් එකක් බඳුය. එනිසා එහි සෑම අංශයක්ම ක්‍රියාත්මක වන අයුරු ඉගෙන ගැනීම එතරම්ම පහසු නැත; සමහර කාරණා ආරක්ෂක හේතු මත ඇමරිකානු රජය විසින් හෙළි කරද නැත (ඇමරිකාවේ සොයා ගන්නා බොහෝ අධිතාක්ෂණික දැනුම ආරක්ෂක හා වානිජ හේතු මත රජයේ අවසරයක් නැතිව පිටරටවලට හෙලි කිරීම ඉතා විශාල දඬුවම් හා දඩ ගැසීම්වලට ලක් වන තරමේ අපරාධ ලෙස සැලකීමට එරට නීති තිබේ; බුද්ධිමය දේපල නීතිය (Intellectual Properties Law (IPL) ඊට අමතරව ක්‍රියාත්මක වේ). එහෙත් තාක්ෂණික පැත්තෙන් ජීපීඑස් ක්‍රියාත්මක වන හැටි කෙටියෙන් දැන් විමසා බලමු. දළ වශයෙන් GLONASS, Galileo, BeiDou ආදී අනෙක් GNSS ද ක්‍රියාත්මක වන්නේ GPS ක්‍රියාත්මක වන පරිදිම වන නිසා ඒවාද මේ අනුව තේරුම් ගත හැකියි.

මෙම පද්ධතිය කොටස් (segments) 3කින් යුක්ත වේ. අභ්‍යවකාශයේ රඳවා තිබෙන කොටස, එනම් gps satellites හෙවත් space vehicles එක් කොටසක් වන අතර, එය space segment නමි. දෙවැන්න වන්නේ මෙම සැටලයිට් පාලනය කරන, පවත්වාගෙන යන, හා ඊට නිවැරදි දත්ත සපයන පාලක කොටස වන අතර, එය control segment නමි. තෙවැනි කොටස වස්නේ මෙම පද්ධතියෙන් ප්‍රයෝජනය ගන්නා gps receiver වන අතර එය user segment නමි.


ලෝකයේ ඕනෑම තැනක සිට gps වලින් තමන් සිටින තැන සොයා ගැනීමට අවම වශයෙන් චන්ද්‍රිකා 4ක් අවශ්‍ය බව අප දන්නවා. එම කොන්දේසිය සපුරමින් මුලු ලෝකයම ආවරණය කිරීම සඳහා චන්ද්‍රිකා දළ වශයෙන් 24ක් පමණ අවශ්‍ය වුවත්, වැඩි හොඳට චන්ද්‍රිකා 30කට වැඩි ගණනක් දැනට තිබෙනවා (මෙම ගණන වෙනස් විය හැකියි). අමතර (spare) චන්ද්‍රිකාද තිබෙනවා. යම් සේවාවක් සඳහා යොදා ගන්නා චන්ද්‍රිකා සියල්ලම satellite constellation එකක් කියා හැඳින්වෙනවා. එනිසා ප්‍රායෝගිකව බොහෝ ස්ථානවලට චන්ද්‍රිකා 4කට වැඩිය පෙනෙනවා.

මේ සියල්ල හොඳින් සිදු වීමට නම්, චන්ද්‍රිකා සියල්ල ලෝකය වටා කරකැවිය යුත්තේ යම් පිළිවෙලකටය; එනම් තෝරා ගත් කක්ෂ ඔස්සේය. මේ කක්ෂ සියල්ල වෘත්තාකාර වන අතර පොලොවේ මතුපිට සිට කිලෝමීටර් 20,200 ක උසකින් පිහිටයි; මෙනිසා මේවා දවසකට දෙවරක් පොලොව වටා රවුම් දෙකක් ගමන් කරන MEO කක්ෂ වේ. සෑම චන්ද්‍රිකාවක්ම දවසට විනාඩි 4 බැඟින් වේලාසන වෙලා තමයි යම් තැනකට පෙනෙන්නේ. උදාහරණයක් වශයෙන්, ඔබ අද රාත්‍රී 8ට යම් gps චන්ද්‍රිකාවක් ඔබේ හිසට ඉහලින් යනවා දුටුවොත්, හෙට රාත්‍රී 7.56ට එම චන්ද්‍රිකාව නැවත එම ස්ථානයේදීම දැකිය හැකියි. අනිද්දා රාත්‍රි 7.52ට ආදි වශයෙන් එය බැලිය හැකිය.

නිශ්චිත කක්ෂ 6ක් ඇත. සෑම කක්ෂ දෙකක් අතරම පරතරය අංශක 60කි. එක් කක්ෂයක චන්ද්‍රිකා අවම වශයෙන් 4ක් යැවේ. මෙම චන්ද්‍රිකා 4 සමාන පරතර සහිතව එම කක්ෂවල නොයැවේ. චන්ද්‍රිකා 4ක් යම් කක්ෂයක ඇති විට, පළමු චන්ද්‍රිකාවට අංශක 30කට පසුව තිබෙන පරිදි දෙවැනි චන්ද්‍රිකාව පවතී. දෙවැන්නට අංශක 105ක් පිටුපසින් තෙවැන්නද, ඊට අංශක 120ක් පිටුපසින් සිව්වැන්නද තිබේ. මෙවිට, සිව්වැන්න හා පළමු වැන්න අතර අංශක 105ක පරතරයක් තිබේවි (360 – (30+105+120) = 105 වේ).

මේ සෑම කක්ෂයක්ම පොලොවට අංශක 55ක ඇලයකින් (inclination) පිහිටයි. එනම්, රවුම් කක්ෂය තැටියක් ලෙස සැලකූ විට හා පොලොවේ සමකයද තැටියක් ලෙස සැලකූ විට, මෙම තැටි දෙක එකිනෙකට කැපී යන්නේ අංශක 55කිනි.


ඇත්තෙන්ම චන්ද්‍රිකාවල කක්ෂ හා ඒවායේ පිහිටුවන ආකාරයේ වෙනස්කම් සිදු විය හැකියි චන්ද්‍රිකා ගණන වෙනස් වීමේදී හා තාක්ෂණයේ සිදුවන දියුණුවීම් සමඟ. පහත දැක්වෙන්නේ චන්ද්‍රිකා 24ක් සහිත වූ මූලික gps constellation එකේ චලන රූපයකි.


කක්ෂ 6ම ඉහත ආකාරයට ඇන්ද විට ඒවා අතර තිබෙන කෝණ පරතරයන් වටහා ගැනීමට තරමක් අපහසුය. එනිසා, ඉහත ආකාරයේ ත්‍රිමාණ රූපයක් වෙනුවට පහත ආකාරයේ ද්විමාන නිරූපණයක් භාවිතා කළ හැකිය. මෙහි A, B, C, D, E, F යනුවෙන් ඇලට සිරස් ඉරි ලෙස ඇත්තේ කක්ෂ 6යි. ඒ සියල්ලම අංශක 55කින් ඇල වී තිබේ. ඒ සෑම ඇල ඉරකම (කක්ෂයකම) චන්ද්‍රිකා 4 බැඟින් ඇති අතර, ඒවා එකිනෙක අතර පරතරයන් අංශක 30, 105, 120, 105 වන ලෙසයි තිබෙන්නේ. අනුයාත සෑම කක්ෂ දෙකක් අතරම පරතරය අංශක 60ක් බව දැකිය හැකිය (උදාහරණ ලෙස, C හා B කක්ෂ දෙක අතර පරතරය 77 – 17 = 60කි). සක්‍රිය කර නැති අමතර චන්ද්‍රිකාද තිබේ යම් චන්ද්‍රිකාවක දෝෂ හටගත් විට ඒ වෙනුවෙන් ක්‍රියාත්මක වීමට. පහත රූපයේ එවැනි අමතර (spare) චන්ද්‍රිකා රතුපාටින් දක්වා තිබේ.

Galileo හිදි නම්, එක් කක්ෂයකට චන්ද්‍රිකා 8ක් සමාන පරතරවලින් රඳවන අතර, එවැනි කක්ෂ 3ක් තිබේ; gps මෙන්ම අංශක 55ක ඇලයකින් මෙම කක්ෂද ඇත. චන්ද්‍රිකා දවස් 10කදී වට 18ක් හරියටම ගෙවන ආකාරයක වේගයකින් ගමන් කරයි (එනම් එක වටයක් පැය 14කට තරමක් වැඩිපුර ගනී).

GLONASS හිදි, එක් කක්ෂයකට චන්ද්‍රිකා 8ක් සමාන පරතර සහිතව ඇති අතර, එවැනි කක්ෂ 3ක් තිබේ. කක්ෂ 3ම අංශක 64.8කින් ඇලව ඇත. පැය 11යි විනාඩි 15කට සැරයක් චන්ද්‍රිකාවක් එක් වටයක් සම්පූර්ණ කරයි.
කොන්ට්‍රෝල් සෙග්මන්ට් එක උපකොටස් කිහිපයකින් යුක්ත වේ. ඇමරිකාව තුල මෙන්ම ආජන්ටිනාව, එංගලන්තය, ඔස්ට්‍රේලියාව, බහාරේන් වැනි රටවල පිහිටි නිරීක්ෂන මධ්‍යස්ථාන (monitor stations) විසින් අඛණ්ඩව මෙම චන්ද්‍රිකාවල පිහිටීම් නිරීක්ෂණය කරන අතර, එම දත්ත සියල්ල ප්‍රධාන පාලක මැදිරිය (master control station) වෙත යැවේ. එවිට, පාලක මැදිරිය විසින් මෙම දත්ත උපයෝගි කරගෙන ඒ ඒ චන්ද්‍රිකාවල වඩා නිවැරදි පිහිටීම් ගණනය කර ground antenna මඟින් චන්ද්‍රිකා වෙතට යවනවා. පද්ධතිය නිවැරදි වීමට නම්, සියලු gps චන්ද්‍රිකාවල වෙලාව සමාන විය යුතුය. මෙයද පාලක මැදිරිය විසින් පාලනය කරනවා. මෙම අඛණ්ඩ දත්ත නිවැරදි කිරීම නිසා, චන්ද්‍රිකාවල පවතින්නේ වඩා නිවැරදි විශ්වාසදායි දත්ත වේ.

මෙලෙස චන්ද්‍රිකාවලට යවපු දත්තයන් චන්ද්‍රිකා විසින් ephemeris හා almanac ලෙස gps රිසීවර් වෙත නැවත එවනවා. ඔල්මනක් දත්ත මාස 6ක් පමණ වලංගු වුවත්, පැය 24කට සැරයක් ඒවා සාමාන්‍යයෙන් යාවත්කාලීන (update) කෙරෙනවා. එලෙසම, එෆමරිස් දත්ත පැය 4ක ඉදිරි කාල පරාසයක් සඳහා වලංගු වුවද, පැය 2කට සැරයක් ඒවාද යාවත්කාලීන කෙරේ.

සෑම චන්ද්‍රිකාවකින්ම යම් නිශ්චිත සංඛ්‍යාතයක් ඔස්සේ රේඩියෝ සංඥා පොලොව දෙසට එවනවා. එලෙස GPS චන්ද්‍රිකා 1575.42MHz යන සංඛ්‍යාතය යොදා ගන්නවා. එනම් වාහක තරංගයේ මැද සංඛ්‍යාතය එයයි; එම සංඛ්‍යාතය මැදිකොටගෙන 2.046MHz ක සංඛ්‍යාත පරාසයක් තුලයි L1 civilian gps සංඥා මූර්ජනය සිදු වන්නේ (එනම්, සංඥා බෑන්ඩ්විත් එක 2.046MHz වේ); මිලිටරි සංඥාව සඳහා 20.46MHz ක බෑන්ඩ්විත් එකක් අවශ්‍ය වේ. මෙම සංඛ්‍යාතය L1 ලෙස හැඳින්වෙනවා. සියලුම gps චන්ද්‍රිකා තමන්ගේ සංඥා එවන්නේ මෙම සංඛ්‍යාතයෙන්. ඒ සඳහා CDMA ක්‍රමය අනුගමනය කරනවා (ඒකනෙ එකම සංඛ්‍යාතයෙන් ඒ සියලු චන්ද්‍රිකාවලට සංඥා එවිය හැක්කේ; cdma ගැන දීර්ඝ වශයෙන් අප මීට පෙර කතා කර තිබෙනවා). මෙහිදී සෑම gps චන්ද්‍රිකාවකටම අනන්‍ය PRN කෝඩ් එකක් තිබෙනවා. සෑම gps receiver එකකම මෙම prn කෝඩ් සියල්ල ගබඩා කර තිබෙනවා (එහි නිෂ්පාදකයන් විසින්). L1 සංඛ්‍යාතය මත සිවිලියන් හා මිලිටරි යන සංඥා දෙකම පහත රූපයේ ආකාරයට බෑන්ඩ්විත් හා ජවයන් හිමිකර ගනී.



සෑම prn කෝඩ් එකක්ම එකිනෙකට වෙනස් අතර, එක් එක් චන්ද්‍රිකාවකට එක බැඟින් තිබේ. එක් එක් චන්ද්‍රිකාවක් Space Vehicle Identifier (SVID) නම් අංකයකින් නම් කරනවා. යම් චන්ද්‍රිකාවක SVID හා prn code ස්ථිරවම සම්බන්ද වේ. එනම් යම් svid අංකයක් සහිත චන්ද්‍රිකාවකට ලබා දී තිබෙන prn code එක දිගටම එලෙසම පවතිනවා; වෙනත් චන්ද්‍රිකාවකට එම svid එක ලබා දිය හැකියි දැනට තිබෙන චන්ද්‍රිකාවෙන් එය ඉවත් කර. එවිට ඉබේම ඒ සමඟම prn code එකත් එම චන්ද්‍රිකාවට ලැබේ. තවද, දැනට තිබෙන චන්ද්‍රිකාවක ආයු කාලය අවසන් වීම නිසා, ඒ වෙනුවට අලුතින් යවන චන්ද්‍රිකාවකට එම ඉවත්ව යන චන්ද්‍රිකාවේ svid හා prn code ලබා දේ. කොන්ට්‍රෝල් සෙග්මන්ට් එකට හැකියි එක් චන්ද්‍රිකාවක දැනට තිබෙන svid/prn code වෙනත් චන්ද්‍රිකාවකට පවරන්න; එහෙත් එක වරකට චන්ද්‍රිකා දෙකකට එකම svid/prn code තිබිය නොහැකියි.

මීට අමතරව සෑම gps චන්ද්‍රිකාවක්ම Space Vehicle Number (SVN) නම් අනන්‍ය අංකයක්ද ලබා දෙනවා. මෙම අංකය චන්ද්‍රිකාවට ස්ථිරවම ලබා දේ. ඒ කියන්නේ චන්ද්‍රිකාවට පළමුවර මෙම අංකය ලබා දුන් පසු නැවත කිසිදා එම අංකය වෙනස් කළ නොහැකියි. එනිසා svn හා prn code අතර ඍජු සම්බන්දයක් නැත (එනම් යම් චන්ද්‍රිකාවක svn අංකය එහි ජීවිත කාලය තුල වෙනස් නොවුණත්, සමහරවිට prn code හා ඒ සමඟම svid එක වෙනස් කළ හැකියි).

ඇත්තටම gps වලින් ලබා දෙන civilian සේවාව සඳහා L1 සංඛ්‍යාතය පමණක් භාවිතා කරන අතර, gpsවලින් ලබා දෙන military සේවාව සඳහා L1, හා ඊට අමතරව L2 ලෙස හැඳින්වෙන 1227.60MHz යන සංඛ්‍යාතයෙන්ද සංඥා එවනවා. මෙම මිලිටරි සේවාව ක්‍රියාත්මක වන හැටි තවම හෙලි කර නොමැත. තවද, ඉහත සංඛ්‍යාතයන් ඔස්සේද, ඊට අමතරව L3, L4, L5 ලෙස හැඳින්වෙන තවත් සංඛ්‍යාත කිහිපයක්ද භාවිතා කෙරනෙවා මේ වන විට තවත් සංඥා වර්ග එවීම/යැවීම සඳහා; එමඟින් නව gps පද්ධතියට හැකියි ගැලීලියෝ මෙන් සේවා රැසක්ම ලබා දෙන්නට.

මේවන විට GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou යන සියලු පද්ධති අතර පොදු එකඟතාවක් තිබෙනවා. ඒ නිසා, සෑම දෙනාටම එකාකාරයෙන් ප්‍රයෝජනවත් සේවා එකම සංඛ්‍යාතයක් ඔස්සේ ලබා දීමට ඔවුන් එකඟ වී ඇත.

මේ සියලු පද්ධතිවල චන්ද්‍රිකා විසින් සාමාන්‍ය ජනයා සඳහා ලබා දෙන තමන්ගේ පිහිටුම සොයා දෙන සංඥාව එවන්නේ L1 සංඛ්‍යාතය ඔස්සේය. එමඟින් හැකිවෙනවා එක් රිසීවරයකින් මේ සියලු පද්ධතිවල චන්ද්‍රිකාවලින් සංඥා/සේවා ලබා ගන්නට. එය විශාල වාසියකි. මෙම සංඛ්‍යාතය ඔස්සේ GPS විසින් 15.345MHz ක බෑන්ඩ්විත් එකකින් සංඥා එව්වත්, අනෙක් පද්ධතිවල චන්ද්‍රිකා යොදා ගන්නේ ඊට වඩා වෙනස් බෑන්ඩ්විත් බවද සිහිපත් කිරීම වටී. Galileo විසින් 12MHz ක්ද, GLONASS විසින් 6.5MHz ක්ද, BeiDou විසින් 16.368MHz ද යොදා ගනී.

මෙලෙසම, මේ සියලුම පද්ධතින් 1176.45MHz යන සංඛ්‍යාතය ඔස්සේද Safety-of-Life (SoL) සේවාව ලබා දෙනවා. මෙම සංඛ්‍යාතය GPS, BeiDou, IRNSS, GLONASS පද්ධති 4හිම L5 ලෙස හැඳින්වෙන අතර, Galileo පද්ධතිය තුල E5a ලෙස හැඳින්වේ.

එසේ වුවත්, එක් එක් පද්ධති විසින් ලබා දෙන වෙනත් සේවා ලබා දෙන්නේ එකිනෙකාට වෙනස් සංඛ්‍යාත ඔස්සේය. මෙවැනි අවබෝධතා ඇති කර ගන්නට පෙරයි මේ සෑම පද්ධතියක්ම බිහි වූයේ. එහිදී එක් එක් පද්ධතිය ක්‍රියාත්මක වූයේ ඊටම වෙන් වූ සංඛ්‍යාතයන් ඔස්සේය. එවිට, ඒ කාලයේ ඒ ඒ පද්ධති සඳහා සෑදූ රිසීවර් ක්‍රියාත්මක වූයේ වෙනස් වෙනස් සංඛ්‍යාත පරාසවලයි. නව අවබෝධතා ගිවිසුම් මඟින් එක් පොදු සංඛ්‍යාතයක් භාවිතා කරන්නට පෙළඹුණත්, ඒ ඒ පද්ධති විසින් ආරම්භයේදී භාවිතා කළ සංඛ්‍යාත ඔස්සේත් සුපුරුදු ලෙසම සේවා ලබා දිය යුතුයි (නැතිනම් ඒ කාලේ හදපු රිසීවර් භාවිතා කිරීමට නොහැකි වෙනවානෙ). එමඟින් යම් පද්ධතියක් සඳහා නිපදවූ පැරණි රිසීවරයක් ඉදිරියටත් භාවිතා කිරීමට හැකි වේවි (අඩුම ගානේ යම් කාලයක් යන තුරු).

සමහර අවස්ථාවලදී, එක් එක් සේවාවන් යොදා ගත් සංඛ්‍යාතය පමණක් නොව, සංඥා විසුරුවාලීමට යොදා ගත් තාක්ෂණයද සපුරා වෙනස්ය. උදාහරණයක් ලෙස, GLONASS පද්ධතිය යොදා ගත්තේ FHSS නම් ක්‍රමය වූ අතර, අනෙක් පද්ධති සියල්ලම වාගේ DSSS නම් ක්‍රමයයි යොදා ගන්නේ. ඉතිං, glonass පද්ධතිය සඳහා සෑදූ රිසීවර් සපෝට් කරන්නේ fhss වේ. එහෙත් පොදු සංඛ්‍යාතයට එන විට කවුරුත් භාවිතා කළ යුත්තේ dsss ක්‍රමය වේ. එනිසා glonass පද්ධතියට සිදු වෙනවා මේ ක්‍රම දෙකෙන්ම සංඥා විසුරුවාලන්නට. එනම්, පැරණි සංඛ්‍යාත පරාසය ඔස්සේ fhss ක්‍රමයට සංඥා විසුරුවාලන අතර, අලුත් පොදු සංඛ්‍යාත පරාසය ඔස්සේ dsss ක්‍රමයට සංඥා යැවිය යුතුය.

සටහන
GPS මෙන්ම අනෙක් GNSS සේවාවල සංඛ්‍යාතයන් ගැන කතා කරන විට, L1, L2, L5 ආදී ලෙස එම සංඛ්‍යාතයන් හඳුන්වන්නේ ඇයි?

මේ සියලු සංඛ්‍යාතයන් දශමස්ථාන කිහිපයක් සහිත අගයන්ය. ඒවා නිතර සඳහන් කිරීම අපහසුවක් නිසා L1 ආදී ලෙස සරල සංඛේතයකින් පහසුවෙන් දැක්වීමේ සම්ප්‍රදාය GPS ගැන කතා කරන විට ලියන විට මුල සිටම ඇති කර ගත්තා. gps සඳහා යොදා ගන්නේ L band ලෙස හැඳින්වෙන සංඛ්‍යාත කලාපය නිසා, L අකුර යොදා ගන්නට ඇති. ඊට අමතරව Link යන වචනය ඉන් සංඛේතවත් වෙනවා විය හැකිය.

මෙලෙසම Galileo ගැන කතා කරන විට හා ලියන විට L1 ආදි ලෙස L අකුරින් පටන් ගන්නා සංඛේත වෙනුවට E1, E5 ආදී ලෙස E අකුර ඒ සඳහා යොදා ගන්නවා. සමහරවිට මෙම E අකුරින් Europe යන්නෙහි පළමු අකුර සංඛේතවත් කරනවා විය හැකියි මොකද ගැලීලියෝ යනු යුරෝපීය පද්ධතියක් නිසා.

මේ හැරත් GLONASS හි සංඛ්‍යාතයන්ද L ක්‍රමයටම සඳහන් කරන නමුත්, ග්ලොන්ස්හි මුල් අධියරයේදී භාවිතා කළ L1, L2 ආදී ලෙස එම ලියවිලිවල තිබෙන සංඛ්‍යාතයන් GPS හි L1, L2 ආදියට සමාන නොවේ. එහෙත් GLONASS III අධියරේදී L1, L5 ආදි ලෙස යොදා ගෙන ඇති සංඛේත GPS අගයන් සමඟ ගැලපෙන ලෙස ඇත.

නැවතත් GPS වෙතට පමණක් යොමු වෙමු. දෙයාකාරයක ප්‍රයෝජන එකම L1 සංඛ්‍යාතය ඔස්සේ ලැබේ. එකක් උදව් වෙනවා චන්ද්‍රිකාවේ සිට රිසීවරයට තිබෙන දුර සෙවීමට. එවිට සංඥාව ranging signal ලෙස හැඳින්වෙනවා. දෙවැන්න වන්නේ චන්ද්‍රිකාවේ ඕලමනක් හා එෆමරිස් දත්ත එවන navigation message ඇතුලත් වීම වේ. තත්පරයට බිට් 50(50bps) වේගයකින් මෙම නැවිගේෂන් මැසේජ් චන්ද්‍රිකා විසින් ජනනය කරනවා. මෙම නැවිගේෂන් දත්ත L1 සංඛ්‍යාතය මත මූර්ජනය කළ යුතුය. ඒ සඳහා bpsk නම් මූර්ජන ක්‍රමය යොදා ගැනේ.

L1 සංඛ්‍යාතය ඔස්සේ සිවිලියන් සේවාව සඳහා භාවිතා වන prn code එක Coarse/Aquisition Code (C/A code) ලෙසද හැඳින්වෙනවා. සිවිලියන් සේවාව සඳහා වූ සංඥාවට යොදා ගන්නා prn code එක චිප් 1023ක් විශාලය. මෙමඟින් චන්ද්‍රිකාවත් රිසීවරයත් අතර දුර සෙවිය හැකිය . 50bps වේගයෙන් ජනනය කරපු නැවිගේෂන් දත්ත තත්පරයට චිප් මිලියන 1.023ක වේගයෙන් මෙම සංඛ්‍යාතය මත ස්ප්‍රෙඩ් කෙරේ. එනම් එක් “චිප් පෙලක්” සඳහා මිලිතත්පර 1ක කාලයක් ගත වේ; ඒ කියන්නේ චිප් පෙල සෑම මිලිතත්පරයකට සැරයක් repeat වේ. මෙනිසා, රිසීවරයට ලැබෙන්නේ 1.023Mbps සංඥාවකි.


ඒ අනුව, පළමුව තත්පරයට බිට් 50ක වේගයෙන් ජනනය වන නැවිගේෂන් දත්තය තත්පරයට චිප් 1023 බැඟින් ජනනය වන prn code (spreading code) එක මඟින් ස්ප්‍රෙඩ් වේ. 1023/50 = 20 ක පමණ ප්‍රොසෙසිං ගේන් එකක් ඇත. ඉන්පසු එම ස්ප්‍රෙඩ් කරපු සංඥාව L1 නම් වාහක සංඛ්‍යාතය මත මූර්ජනය කෙරේ. ඉන් ලැබෙන අවසාන මූර්ජිත සංඥාව තමයි චන්ද්‍රිකාවේ සිට පොලොව දෙසට එවන්නේ. prn code යොදා ගත් නිසා, චන්ද්‍රිකා සියල්ලටම එකම සංඛ්‍යාතය යොදා ගත හැකිය (cdma). මෙම සංඥාවෙන් දෙයාකාරයක ප්‍රයෝජන රිසීවරය ලබා ගන්නවා. එකක් නම්, චන්ද්‍රිකාවත් රිසීවරයත් අතර තිබෙන දුර (range) සෙවීමට. අනෙක නැවිගේෂන් තොරතුරු ලබා ගැනීමට.

ඉහත රූපයේ පෙන්වා තිබෙනවා මිලිටරි සේවාව සඳහා අවශ්‍ය සංඥාව සකස් කර ගන්නා අන්දමත්. මෙහිදීත් එක් එක් චන්ද්‍රිකාවකට අනන්‍ය prn code අවශ්‍ය වන අතර, මෙම කෝඩ් සිවිලියන් සේවාව සඳහා යොදා ගත් C/A code එකට වඩා සපුරා වෙනස්ය. මිලිටරි සේවාව සඳහා යොදා ගන්නා prn කෝඩ් හඳුන්වන්නේ precision code (P code) කියාය. මීට හේතුව මෙම සංඥාවෙන් ලබා ගන්නා පිහිටුම සිවිලියන් සංඥාවෙන් ලබා ගන්නා පිහිටුමට වඩා නිරවද්‍යතාව (precision) වැඩි නිසාය.

මෙම පී කෝඩ් එකේ බිට් ගණන අතිදැවැන්ත වේ; බිට් 6,187,100,000,000ක් විශාලය (c/a කෝඩ් එකේ බිටි තිබුණේ 1023ක් තරම් කුඩා ප්‍රමාණයක්නෙ). මෙම බිට් 10.23Mbps ක වේගයෙන් සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ (c/a කෝඩ් එක සම්ප්‍රේෂණය වූයේ එම වේගයෙන් 10න් පංගුවක් තරම් කුඩා වේගයකින්නෙ). මෙම වේගයෙන් යැව්වත්, සම්පූර්ණ කෝඩ් එක යවා නිම කිරීමට සතියක කාලයක් ගත වේ (6,187,100,000,000/10,230,000 = 604,799.6 තත්පර වන අතර, මෙම අගය දවසකට තත්පර 86400 යන අගයෙන් බෙදූ විට 7 දවස් ලැබේ). එනිසා මෙම සංඥාවෙන් ප්‍රයෝජනය ගන්නේ සාමාන්‍ය සිවිලියන් සංඥාව ප්‍රයෝජනයට ගන්නා ආකාරයෙන් නොවන බව පැහැදිලියි.

ඉතිං, ඉහත රූපයේ පෙන්වා ඇති ලෙසට, මෙම සංඥාව L1 හා L2 යන සංඛ්‍යාත දෙක ඔස්සේම එකවර සම්ප්‍රේෂණය වේ (එකම දත්තය). එකම සංඥාව සංඛ්‍යාතයන් දෙකක් ඔස්සේ යැවීමේ වාසි තිබේ. එක් වාසියක් නම්, එක් සංඛ්‍යාතයක් කිසියම් හේතුවක් නිසා ඝෝෂාවට හසු වුවත්, අනෙක් සංඛ්‍යාතයෙන් ප්‍රයෝජනය ගත හැකිය. අනෙක් වාසිය වන්නේ වායුගෝලය (විශේෂයෙන් වායුගෝලයේ ඉහලින්ම ඇති කොටස වන අයනගෝලය) විසින් සංඥාවේ වේගය වෙනස් කරන නිසා ඉන් ඇති වන අවිනිශ්චිතතාව අහෝසි කළ හැකියි (යම් විද්‍යාත්මක ගණනය කිරීමක් මඟින්) සංඛ්‍යාත දෙකක් ඔස්සේ එකම අයනගෝලය හරහා එන සංඥා දෙකක් තිබේ නම්. මෙලෙස සංඛ්‍යාත 2ක් භාවිතා කරන gps රිසීවර් වඩා නිරවද්‍ය වන අතර ඒවා dual frequency gps receiver ලෙස හැඳින්වේ. තනි සංඛ්‍යාතයක් පමණක් භාවිතා කරන රිසීවර් අයනගෝලයේ බලපෑම නිසා ඇති වූ අවිනිශ්චිතතාව අවම කර ගන්නේ ඔල්මනක් දත්ත සමඟ එවන අයනගෝලයේ ආකෘතික දත්තයක් භාවිතා කිරීමෙන් නිසා, අර තරම් මෙවැනි රිසීවර් නිරවද්‍ය නැත.

තවද, ඉතා දිගු P code එක වෙනත් අයට දැනගැනීමට නොහැකි වනු පිනිස තවත් උපක්‍රමයක් ඇමරිකාව විසින් යොදා තිබෙනවා. එනම්, පී කෝඩ් එක එන්ක්‍රිප්ට් කිරීමයි. එන්ක්‍රිප්ට් කළාට පසුව පී කෝඩ් එක Y code ලෙස හැඳින්වේ. අවසානයේ Y code එක සමඟ වඩා නිරවද්‍ය තොරතුරු ඇතුලත් නැවිගේෂන් මැසේජ් ස්ප්‍රෙඩ් කර තිබේ. නැවිගේෂන් මැසේජ් එක ස්ප්‍රෙඩ් කරපු එන්ක්‍රිප්ට් කළ පී කෝඩ් එක සහිත අවසානයේ පොලොවට එවන මිලිටරි සංඥාව P(Y) code ලෙස හැඳින්වේ. එම සංඥාවෙන් ප්‍රයෝජනයට ගත හැක්කේ එන්ක්‍රිප්ට් කී එක (හා තවත් රහසිගත තොරතුරු) දන්නා අයට පමණි. අන්න ඒ ආකාරයටයි මිලිටරි සේවාව ආරක්ෂා කර තිබෙන්නේ.

gps පද්ධතිය තුල විවිධ සංඛ්‍යාතයන් භාවිතා වේ. දත්ත සම්ප්‍රේෂණය කරන්නට විවිධ දත්ත වේගයන් භාවිතා වේ. මේ සියල්ලම සඳහා තනි හොඳ ස්ථායි ඔසිලේටරයක් පමණක් යොදා ගත හැකි ලෙසටයි එම සංඛ්‍යාතයන් හා දත්ත වේගයන් තීරණය කර තිබෙන්නේ. එසේ නොවුණා නම්, රිසීවරය තුල විවිධ සංඛ්‍යාතයන් සඳහා ඔසිලේටර් පරිපථ කිහිපයක්ම ඇතුලත් කිරීමට සිදු වීමෙන් එහි මිල ඉහල යා හැකිව තිබුණි. gps ඔසිලේටරයේ සංඛ්‍යාතය 10.23MHz වේ. මෙම සංඛ්‍යාතයේ යම් ගුණාකාරයක් වන ලෙසයි අනෙක් අගයන් සකසා ගෙන තිබෙන්නේ. පහත දැක්වෙන්නේ ඒ ඒ අගයන් මෙම සංඛ්‍යාතයේ කවර ගුණාකාරයකින් සාදා ගන්නේද යන්නයි.

L1 – 10.23 x 154 = 1575.42MHz
L2 – 10.23 x 120 = 1227.60MHz
L5 – 10.23 x 115 = 1176.45MHz
L3 – 10.23 x 135 = 1381.05MHz
L4 – 10.23 x 1214 / 9 = 1379.913MHz
C/A code rate – 10.23/10 = 1.023Mbps
P code rate – 10.23 = 10.23Mbps

L1 ඔස්සේ සංඥා 2ක් එකවර යැවෙනවානෙ (එකක් සිවිලියන් සේවාවට අදාල C/A කෝඩ් සංඥාව හා අනෙක මිලිටරි සේවාවට අදාල P කෝඩ් සංඥාව). මේ සංඥා දෙකම එම සංඛ්‍යාතය මත නිකංම මූර්ජනය කළ නොහැකියි. සංඥා දෙකක් එකම සංඛ්‍යාතයක් මත මූර්ජනය කිරීමේ එක් ක්‍රමයක් තමයි IQ Modulation හෙවත් Quadrature modulation ක්‍රමය. එහිදී සංඥා දෙක එකිනෙකට අංශක 90ක කලා වෙනසකින් යුතුවයි මූර්ජනය කරන්නේ. මේ විදියට L1 වාහකය මත සිවිලයන් සංඥාව සාමාන්‍ය පරිදිත්, මිලිටරි සංඥාව ඊට අංශක 90කින් තිබෙන පරිදිත් IQ මූර්ජනය සිදු කරනවා.

GPS සේවාව කාලයත් සමඟ නවීකරණය විය. පෙරදිත් සඳහන් කළ ආකාරයට අලුත් සංඛ්‍යාතයන් ඔස්සේ අලුත් සංඥා විසුරුවා හරින්නට පටන් ගත්තා සේම, දැනටමත් සංඥා විසුරුවාහරින සංඛ්‍යාත ඔස්සේද නව සංඥා යැවීමට පටන් ගත්තා. උදාහරණයක් ලෙස, L2 සංඛ්‍යාතය ඔස්සේම අලුත් සිවිලියන් සේවා සංඥාවක් දැන් යැවෙන අතර, එය L2C ලෙස නම් කෙරෙනවා. L5 සංඛ්‍යාතය හරහාද එලෙසම සංඥා දෙකක් යැවෙනවා. තවද, L1 ඔස්සේද තවත් සිවිලියන් සංඥාවක් යැවෙන අතර එය L1C ලෙස නම් කෙරෙනවා.

No comments:

Post a Comment