जीपीएस मॉड्यूल पोजिशनिंग का सिद्धांत, विशेषताएं और अनुप्रयोग

जीपीएस मॉड्यूल क्या है?

जीपीएस मॉड्यूल एक जीपीएस सिग्नल रिसीवर है। इसे वायरलेस ब्लूटूथ या वायर्ड कनेक्शन के माध्यम से कंप्यूटर या मोबाइल फोन से जोड़ा जा सकता है,और यह संसाधित करने के लिए कंप्यूटर या मोबाइल फोन में जीपीएस सॉफ्टवेयर के लिए प्राप्त जीपीएस संकेतों को प्रसारित करता है. जीपीएस पोजिशनिंग मॉड्यूल जिसे हम अक्सर संदर्भित करते हैं उसे उपयोगकर्ता भाग कहा जाता है. यह उपग्रह के प्रसारण सी / ए कोड सिग्नल को प्राप्त करता है और डीमोड्यूलेट करता है, 1575.42 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ, एक "रेडियो" की तरह।जीपीएस मॉड्यूल सिग्नल प्रसारित नहीं करता है और एक निष्क्रिय पोजिशनिंग डिवाइस है.
जीपीएस मॉड्यूल के अनुप्रयोग की कुंजी धारावाहिक संचार प्रोटोकॉल, यानी मॉड्यूल के प्रासंगिक इनपुट और आउटपुट प्रोटोकॉल प्रारूप के निर्माण में निहित है।इसमें मुख्य रूप से डेटा प्रकार और सूचना प्रारूप शामिल हैं, जिनमें से डेटा प्रकारों में मुख्य रूप से द्विआधारी जानकारी और NMEA (राष्ट्रीय समुद्री इलेक्ट्रॉनिक्स संघ) डेटा जानकारी शामिल है।इन दो प्रकार की सूचनाओं को सीरियल पोर्ट के माध्यम से जीपीएस रिसीवर के साथ संवाद किया जा सकता है.
जीपीएस मॉड्यूल प्रत्येक उपग्रह के साथ छद्म दूरी की गणना करता है और रिसीवर के चार मापदंड प्राप्त करने के लिए दूरी प्रतिच्छेदन विधि का उपयोग करता है, अर्थात् देशांतर, अक्षांश,ऊंचाई और समय सुधारइस पद्धति का लाभ इसकी तेज बिंदु पोजिशनिंग गति है, लेकिन त्रुटि बड़ी है। प्रारंभिक पोजिशनिंग मॉड्यूल के लिए, गणना में कम से कम 4 उपग्रहों को शामिल करने की आवश्यकता है,जिसे 3 डी पोजिशनिंग कहा जाता हैतीन उपग्रहों के साथ 2 डी पोजिशनिंग हासिल की जा सकती है, लेकिन सटीकता अच्छी नहीं है।जीपीएस मॉड्यूल लगातार सीरियल संचार पोर्ट के माध्यम से एनएमईए प्रारूप में पोजिशनिंग जानकारी और सहायक जानकारी आउटपुट करता है, जिसे प्राप्तकर्ता द्वारा चुना और लागू किया जा सकता है।

जीपीएस मॉड्यूल के पोजिशनिंग का सिद्धांत
24 जीपीएस उपग्रह 12,000 किलोमीटर की ऊंचाई पर पृथ्वी की परिक्रमा करते हैं, प्रत्येक 12 घंटे में एक परिक्रमा पूरी करते हैं।यह किसी भी बिंदु को किसी भी समय एक साथ 4 से अधिक उपग्रहों का अवलोकन करने में सक्षम बनाता है.
चूंकि उपग्रह की स्थिति सटीक रूप से ज्ञात है, जीपीएस अवलोकन में,उपग्रह से रिसीवर तक की दूरी की गणना तीन आयामी निर्देशांक प्रणाली में दूरी सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है. तीन उपग्रहों की सहायता से अवलोकन बिंदु (X, Y, Z) की स्थिति के लिए हल करने के लिए तीन समीकरणों का गठन किया जा सकता है।उपग्रह की घड़ी और रिसीवर की घड़ी के बीच त्रुटि पर विचार, वास्तव में चार अज्ञात हैंः एक्स, वाई, जेड और घड़ी का अंतर। इसलिए, समाधान के लिए चार समीकरण बनाने के लिए एक चौथा उपग्रह पेश करने की आवश्यकता है, जिससे देशांतर प्राप्त होता है,अवलोकन बिंदु का अक्षांश और ऊंचाई.
वास्तव में, रिसीवर चार से अधिक उपग्रहों पर लॉक कर सकते हैं। इस बिंदु पर रिसीवर उनके नक्षत्र वितरण के अनुसार कई समूहों में उपग्रहों को विभाजित कर सकते हैं,प्रत्येक समूह में चार उपग्रह होते हैंफिर, एल्गोरिदम के माध्यम से, यह स्थिति के लिए सबसे छोटी त्रुटि के साथ समूह का चयन कर सकता है, जिससे सटीकता में सुधार होता है।
उपग्रह की कक्षा और घड़ी में त्रुटियों के साथ-साथ संकेत पर ट्रोपोस्फीयर और आयनोस्फीयर के प्रभाव के कारण, नागरिक जीपीएस की स्थिति सटीकता केवल 10 मीटर है।स्थिति की सटीकता में सुधार करने के लिए, अंतर जीपीएस (डीजीपीएस) तकनीक को आम तौर पर अपनाया जाता है। जीपीएस अवलोकन के लिए एक संदर्भ स्टेशन (डीजीपीएस स्टेशन) स्थापित किया जाता है।ज्ञात संदर्भ स्टेशन के सटीक निर्देशांक का उपयोग करना और उन्हें अवलोकन मूल्यों के साथ तुलना करना, एक सुधार कारक प्राप्त होता है और जनता को जारी किया जाता है। प्राप्तकर्ता को यह सुधार कारक प्राप्त होने के बाद, यह इसे अपने स्वयं के अवलोकन मूल्यों के साथ तुलना करता है, अधिकांश त्रुटियों को समाप्त करता है,और अधिक सटीक स्थिति प्राप्तप्रयोगों से पता चलता है कि डीजीपीएस का उपयोग करके पोजिशनिंग सटीकता को 5 मीटर तक बढ़ाया जा सकता है।