MARITIME KNOWLEDGE BASE

GPS (Global Positioning System)

 https://cultofsea.com/bridge-equipment/gps-global-positioning-system/

 A network of satellites that continuously transmit coded information, which makes it possible to precisely identify locations on earth by measuring the distance from the satellites.

As stated in the definition above,

GPS stands for Global Positioning System and refers to a group of U.S. Department of Defense satellites constantly circling the earth. The satellites transmit very low power radio signals allowing anyone with a GPS receiver to determine their location on Earth.

ဂြိုလ်တုများမှ အကွာအဝေးကို တိုင်းတာခြင်းဖြင့် ကမ္ဘာပေါ်ရှိ တည်နေရာများကို တိကျစွာခွဲခြားသိရှိနိုင်စေသည့် ကုဒ်နံပါတ်အချက်အလက်များကို စဉ်ဆက်မပြတ် ထုတ်လွှင့်ပေးသည့် ဂြိုလ်တုကွန်ရက်တစ်ခုဖြစ်သည်။

အထက်ဖော်ပြပါ အဓိပ္ပါယ်ဖွင့်ဆိုခဲ့သည့်အတိုင်း၊

GPS သည် Global Positioning System အတွက် အတိုကောက်ဖြစ်ပြီး အမေရိကန် ကာကွယ်ရေး ဌာနမှ ဂြိုလ်တုများ ကမ္ဘာမြေကို အဆက်မပြတ် လှည့်ပတ်နေသည့် အဖွဲ့ကို ရည်ညွှန်းသည်။ ဂြိုလ်တုများသည် အလွန်နည်းသော ပါဝါရေဒီယို အချက်ပြမှုများကို ထုတ်လွှင့်ပေးကာ GPS လက်ခံသူ မည်သူမဆို ကမ္ဘာမြေပေါ်ရှိ ၎င်းတို့၏တည်နေရာကို ဆုံးဖြတ်နိုင်စေပါသည်။

 

The 3 Segments of GPS

The NAVSTAR system (the acronym for Navigation Satellite Timing and Ranging, the official U.S. Department of Defense name for GPS) consists of:

1.      a space segment (the satellites),

2.     a control segment (the ground stations), and

3.     a user segment (you and your GPS receiver

The Space Segment

The space segment, which consists of at least 24 satellites (21 active plus 3 operating spares) is the heart of the system. The satellites are in what’s called a “high orbit” about 12,000 miles above the Earths surface. Operating at such a high altitude allows the signals to cover a greater area. The satellites are arranged in their orbits so a GPS receiver on earth can always receive from at least four of them at any given time.

The satellites are travelling at speeds of 7,000 miles an hour, which allows them to circle the earth once every 12 hours. They are powered by solar energy and are built to last about 10 years. If the solar energy fails (eclipses, etc.), they have backup batteries onboard to keep them running. They also have small rocket boosters to keep them flying in the correct path.

The first GPS satellites were launched into space in 1978. A full constellation of 24 satellites was achieved in 1994, completing the system. Money is in the U.S. Department of Defense budget to continue buying new satellites, sending them up to keep the system running for years to come.

Each satellite transmits low power radio signals on several frequencies (designated L1, L2, etc.). Civilian GPS receivers “listen” on the LI frequency of 1575.42 MHz in the UHF band. The signal travels “line of sight”, meaning it will pass through clouds, glass and plastic, but will not go through most solid objects such as buildings and mountains.

အနည်းဆုံး ဂြိုလ်တု ၂၄ လုံး ပါ၀င်သည့် အာကာသ အပိုင်း (အသက်ဝင်သော ၂၁ လုံး နှင့် လည်ပတ်မှု အပို ၃ ခု) သည် စနစ်၏ နှလုံးသား ဖြစ်သည်။ ဂြိုလ်တုများသည် ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်အထက် မိုင် ၁၂၀၀၀ ခန့်အကွာတွင် “မြင့်မားသောပတ်လမ်း” high orbit ဟုခေါ်သော နေရာတွင် ရှိနေသည်။ မြင့်မားသော အမြင့်တွင် လည်ပတ်ခြင်းဖြင့် အချက်ပြမှုများကို ပိုမိုကြီးမားသော ဧရိယာကို (cover) ဖုံးအုပ်နိုင်စေပါသည်။ ဂြိုလ်တုများကို ၎င်းတို့၏ပတ်လမ်းများတွင် စီစဥ်ထားသောကြောင့် ကမ္ဘာပေါ်ရှိ GPS လက်ခံကိရိယာသည် ၎င်းတို့ထဲမှ အနည်းဆုံး လေး ခု ထံမှ အချိန်မရွေး လက်ခံရရှိနိုင်ပါသည်။

ဂြိုလ်တုများသည် တစ်နာရီလျှင် မိုင် ၇၀၀၀ နှုန်းဖြင့် သွားလာနေပြီး ကမ္ဘာကို ၁၂ နာရီ လျှင် တစ်ကြိမ်သာ လှည့်ပတ်နိုင်သည်။ ၎င်းတို့ကို နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ဖြင့် မောင်းနှင်ထားပြီး ၁၀ နှစ်ခန့်ကြာအောင် တည်ဆောက်ထားသည်။ နေရောင်ခြည်စွမ်းအင် မအောင်မြင်ပါက (နေကြတ်ခြင်း၊ စသည်ဖြင့်) ၎င်းတို့သည် ၎င်းတို့ကို ဆက်လက်လည်ပတ်နေစေရန်အတွက် ၎င်းတို့တွင် အရန်ဘက်ထရီများ ရှိနေပါသည်။ ၎င်းတို့တွင် မှန်ကန်သောလမ်းကြောင်းတွင် ပျံသန်းနေစေရန်အတွက် ၎င်းတို့တွင် ဒုံးပျံငယ်များပါရှိသည်။

ပထမဦးဆုံး GPS ဂြိုလ်တုများကို 1978 ခုနှစ်တွင် အာကာသထဲသို့ လွှတ်တင်ခဲ့သည်။ ကြယ်စု constellation (24) လုံးကို 1994 ခုနှစ်တွင် အောင်မြင်ခဲ့သည်။ ဂြိုလ်တုအသစ်များ ဆက်လက်ဝယ်ယူရန် ငွေကြေးသည် အမေရိကန် ကာကွယ်ရေးဌာန၏ ဘတ်ဂျက်တွင်ရှိပြီး ၎င်းတို့ကို နောင်နှစ်ပေါင်းများစွာ ဆက်လက်လည်ပတ်နေစေရန် ပေးပို့ထားသည်။

ဂြိုလ်တုတစ်ခုစီသည် ကြိမ်နှုန်းများစွာဖြင့် ပါဝါနိမ့်သော ရေဒီယိုအချက်ပြမှုများကို ထုတ်လွှင့်သည် (သတ်မှတ်ထားသော L1 , L2 စသည်ဖြင့်)။ Civilian GPS receivers လက်ခံသူသည် UHF band ရှိ 1575.42 MHz ၏ L1 ကြိမ်နှုန်းပေါ်တွင် "နားဆင်" (listen) ပါသည်။ အချက်ပြသည် တိမ်များ၊ ဖန်နှင့် ပလပ်စတစ်များကို ဖြတ်၍ ဖြတ်သန်းသွားမည်ဖြစ်ပြီး၊ အဆောက်အအုံများနှင့် တောင်များကဲ့သို့သော အစိုင်အခဲအရာများကို ဖြတ်သန်းသွားမည်မဟုတ်ပေ။

To give you some idea of where the L1 signal is on the radio dial, your favourite FM radio station broadcasts on a frequency somewhere between 88 and 108 MHz (and sounds much better!). The satellite signals are also very low power signals, on the order of 20-50 watts. Your local FM radio station is around 100,000 watts. Imagine trying to listen to a 50-watt radio station transmitting from 12,000 miles away! That’s why it’s important to have a clear view of the sky when using your GPS.

L1 contains two “pseudorandom” (a complex pattern of a digital code) signals, the Protected (P) code and the Coarse/Acquisition (C/A) code. Each satellite transmits a unique code, allowing the GPS receiver to identify the signals. “Anti-spoofing” refers to the scrambling of the P-code in order to prevent its unauthorized access. The P-code is also called the “P (Y)” or “Y” code.

The main purpose of these coded signals is to allow for calculating the travel time from the satellite to the GPS receiver on the Earth. This travel time is also called the Time of Arrival. The travel time multiplied by the speed of light equals the satellite range (distance from the satellite to the GPS receiver). The Navigation Message (the information the satellites transmit to a receiver) contains the satellite orbital and clock information and general system status messages and an ionospheric delay model. The satellite signals are timed using highly accurate atomic clocks.

သင်နှစ်သက်သော FM ရေဒီယိုအသံလွှင့်ဌာနသည် 88 နှင့် 108 MHz ကြားရှိ ကြိမ်နှုန်းဖြင့် ထုတ်လွှင့်သည် (အသံပို၍ကောင်းသည်!)

ဂြိုလ်တုအချက်ပြမှုများသည် 20-50 watts အစီအစဉ်အရပါဝါအချက်ပြမှုများလည်းဖြစ်သည်။ သင့် FM ရေဒီယိုလိုင်းသည် 100,000 ဝပ်ဝန်းကျင်ဖြစ်သည်။ မိုင် 12,000 အကွာကနေ ထုတ်လွှင့်နေတဲ့ 50 ဝပ်ရှိတဲ့ ရေဒီယိုအသံလွှင့်ဌာနကို နားထောင်ဖို့ စိတ်ကူးကြည့်ပါ။ ထို့ကြောင့် သင်၏ GPS ကို အသုံးပြုသည့်အခါ ကောင်းကင်ကို ကြည်လင်ပြတ်သားစွာ မြင်နိုင်ရန် အရေးကြီးပါသည်။

L1 တွင် “pseudorandom” (ဒစ်ဂျစ်တယ်ကုဒ်၏ ရှုပ်ထွေးသောပုံစံ) အချက်ပြမှုများ၊ Protected (P) ကုဒ်နှင့် Coarse/Acquisition (C/A) ကုဒ်တို့ ပါဝင်သည်။ ဂြိုလ်တုတစ်ခုစီသည် ဂျီပီအက်စ်လက်ခံသူအား အချက်ပြမှုများကို ဖော်ထုတ်နိုင်စေမည့် သီးသန့်ကုဒ်တစ်ခုကို ပေးပို့သည်။ “Anti-spoofing” သည် ၎င်း၏ခွင့်ပြုချက်မရှိဘဲ ဝင်ရောက်ခြင်းကို တားဆီးရန်အတွက် P-code ၏ မွှေနှောက်ခြင်းကို ရည်ညွှန်းသည်။ P-code ကို “P (Y)” သို့မဟုတ် “Y” ကုဒ်ဟုလည်း ခေါ်သည်။

အဆိုပါ coded signals များ၏ အဓိကရည်ရွယ်ချက်မှာ ဂြိုလ်တုမှ ကမ္ဘာမြေပေါ်ရှိ GPS လက်ခံသူထံသို့ the travel time ခရီးသွားလာမည့်အချိန်ကို တွက်ချက်နိုင်ရန်ဖြစ်သည်။ ဤခရီးသွားအချိန်ကို ဆိုက်ရောက်ချိန် Time of Arrival ဟုလည်း ခေါ်သည်။ အလင်း၏အမြန်နှုန်းဖြင့် မြှောက်ထားသော ခရီးသွားအချိန် the travel time သည် ဂြိုလ်တုအကွာအဝေး (ဂြိုလ်တုမှ GPS လက်ခံသူထံသို့ အကွာအဝေး) နှင့် ညီမျှသည်။ Navigation Message (ဂြိုလ်တုမှ လက်ခံသူထံ ပေးပို့သည့် အချက်အလက်) တွင် ဂြိုလ်တုပတ်လမ်းကြောင်းနှင့် နာရီ အချက်အလက်များ နှင့် ယေဘူယျ စနစ်အခြေအနေ မက်ဆေ့ချ်များနှင့် ionospheric delay model နှောင့်နှေးမှု မော်ဒယ်တို့ ပါဝင်ပါသည်။ ဂြိုလ်တုအချက်ပြမှုများသည် အလွန်တိကျသော အနုမြူနာရီများကို အသုံးပြု၍ အချိန်သတ်မှတ်ပေးပါသည်။

 L1

The L1 signal is the oldest GPS signal. It has two parts: the Coarse/Acquisition Code (C/A) and the Precision Code (P-code). The P-code is reserved for military use, while the C/A is open to the public. The L1 signal uses the frequency 1575.42 MHz (source). Since the L1 is the oldest and most established signal, even the cheapest GPS units are capable of receiving it. However, because its frequency is relatively slow it is not very effective at traveling through obstacles.

L1 အချက်ပြမှုသည် ရှေးအကျဆုံး GPS အချက်ပြမှုဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် အပိုင်းနှစ်ပိုင်းပါဝင်သည်- Coarse/Acquisition Code (C/A) နှင့် Precision Code (P-code)။ C/A ကို အများသူငှာ ဖွင့်ထားသော်လည်း P-code ကို စစ်တပ်အတွက် သီးသန့်ထားရှိပါသည်။ L1 အချက်ပြမှုသည် ကြိမ်နှုန်း 1575.42 MHz (ရင်းမြစ်) ကို အသုံးပြုသည်။ L1 သည် ရှေးအကျဆုံးနှင့် အတည်ဖြစ်ဆုံးအချက်ဖြစ်သောကြောင့်၊ ဈေးအသက်သာဆုံး GPS ယူနစ်များပင် ၎င်းကို လက်ခံနိုင်စွမ်းရှိသည်။ သို့သော် ၎င်း၏ ကြိမ်နှုန်းသည် နှေးကွေးသောကြောင့် အတားအဆီးများကို ဖြတ်ကျော်ရာတွင် အလွန်ထိရောက်မှု မရှိပေ။

 

L2

The L2 frequency was implemented after the L1. It also has a military code and a civilian use code. The L2 uses the frequency 1227.60 MHz, which is faster than the L1. This allows the signal to better travel through obstacles such as cloud cover, trees, and buildings (more on obstacles here). However, since L2 is newer, its infrastructure is not yet complete. Because of this, it cannot be used on its own: it must be used along with L1 frequencies (source).

L2 ကြိမ်နှုန်းကို L1 ပြီးနောက် အကောင်အထည်ဖော်ခဲ့သည်။ ၎င်းတွင် စစ်ဘက်ဆိုင်ရာကုဒ်နှင့် အရပ်သားအသုံးပြုမှုကုဒ်လည်း ပါရှိသည်။ L2 သည် L1 ထက်ပိုမိုမြန်ဆန်သော ကြိမ်နှုန်း 1227.60 MHz ကိုအသုံးပြုသည်။ ၎င်းသည် တိမ်ဖုံးခြင်း၊ သစ်ပင်များနှင့် အဆောက်အဦများကဲ့သို့သော အတားအဆီးများမှတဆင့် ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ သွားလာနိုင်ရန် အချက်ပြမှုကို ခွင့်ပြုပေးပါသည်။ သို့သော်လည်း L2 သည် အသစ်ဖြစ်သောကြောင့် ၎င်း၏အခြေခံအဆောက်အအုံသည် မပြည့်စုံသေးပါ။ ထို့အတွက်ကြောင့် ၎င်းကို သူ့ဘာသာသူ အသုံးမပြုနိုင်ပါ- ၎င်းကို L1 ကြိမ်နှုန်းများ နှင့်အတူ အသုံးပြုရမည်ဖြစ်သည်။

 

 

L5

L5 is the third GPS signal, operating at 1176 MHz. It is the most advanced GNSS signal yet, but it is still in its infancy, with deployment scheduled for 2021 (source). It will be used for safety-of-life transportation and other demanding applications such as aviation. It will eventually become another signal available for civilian users (source). Since it is so new, it’s not yet useful for surveyors, but it is something to keep in mind when designing the GPS receivers of the future.

L5 သည် 1176 MHz တွင်လည်ပတ်သော တတိယမြောက် GPS အချက်ပြမှုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အဆင့်မြင့်ဆုံး GNSS အချက်ပြမှုဖြစ်သော်လည်း၊ ၎င်းသည် 2021 တွင် ဖြန့်ကျက်ရန် စီစဉ်ထားပြီး ၎င်းသည် ၎င်း၏နို့စို့အရွယ်တွင် ရှိနေသေးသည်။ ၎င်းကို အသက်အန္တရာယ်ကင်းရှင်းရေး သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးနှင့် လေကြောင်းကဲ့သို့သော အခြားလိုအပ်သော အသုံးချပရိုဂရမ်များအတွက် အသုံးပြုမည်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အရပ်ဘက်အသုံးပြုသူများ  civilian users  အတွက် နောက်ဆုံးတွင် ရရှိနိုင်သော နောက်ထပ်အချက်ပြမှုတစ်ခု ဖြစ်လာမည်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အသစ်ဖြစ်သောကြောင့် စစ်တမ်းသမားများအတွက် အသုံးမ၀င်သေးသော်လည်း အနာဂတ်၏ GPS လက်ခံကိရိယာများကို ဒီဇိုင်းဆွဲသည့်အခါ သတိပြုရမည့်အရာဖြစ်သည်။  

 

The Control Segment

The “control” segment does what its name implies — it “controls” the GPS satellites by tracking them and then providing them with corrected orbital and clock (time) information. There are five control stations located around the world — four unmanned monitoring stations and one “master control station”. The four unmanned receiving stations constantly receive data from the satellites and then send that information to the master control station. The master control station “corrects” the satellite data and, together with two other antenna sites, sends (“uplinks”) the information to the GPS satellites.

"ထိန်းချုပ်မှု" အပိုင်းသည် ၎င်း၏အမည်ကို ရည်ညွှန်းသည့်အတိုင်း လုပ်ဆောင်သည် — ၎င်းသည် GPS ဂြိုလ်တုများကို ခြေရာခံကာ corrected orbital and clock (time) အချက်အလက်များကို ပေးဆောင်ခြင်းဖြင့် ၎င်းတို့ကို ထိန်းချုပ်သည်။

ကမ္ဘာတစ်ဝှမ်းတွင် ထိန်းချုပ်ရေးစခန်းငါးခုရှိသည် — မောင်းသူမဲ့စောင့်ကြည့်ရေးစခန်းလေးခုနှင့် “မာစတာထိန်းချုပ်ရေးစခန်း” တစ်ခုရှိသည်။ မောင်းသူမဲ့ လက်ခံရေးစခန်း လေးခုသည် ဂြိုလ်တုများမှ ဒေတာများကို အဆက်မပြတ် လက်ခံရရှိပြီး ထိုအချက်အလက်များကို master control station သို့ ပေးပို့သည်။ မာစတာထိန်းချုပ်ရေးစခန်းသည် ဂြိုလ်တုဒေတာကို “မှန်ကန်” စေပြီး အခြားအင်တင်နာဆိုက် antenna sites နှစ်ခုနှင့်အတူ (“uplinks”) အချက်အလက်များကို GPS ဂြိုလ်တုများသို့ ပေးပို့သည်။

 

The User Segment

The user segment simply consists of you and your GPS receiver. As mentioned previously, the user segment consists of boaters, pilots, hikers, hunters, the military and anyone else who wants to know where they are, where they have been or where they are going.

အသုံးပြုသူအပိုင်းတွင် ရိုးရိုးရှင်းရှင်း သင်နှင့် သင်၏ GPS လက်ခံသူ ပါဝင်သည်။ ယခင်ကဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း၊ အသုံးပြုသူအပိုင်းတွင် လှေသမားများ၊ လေယာဉ်မှူး၊ တောင်တက်သမားများ၊ မုဆိုးများ၊ စစ်တပ်နှင့် ၎င်းတို့သည် မည်သည့်နေရာ၊ ၎င်းတို့ရောက်ရှိခဲ့သည် သို့မဟုတ် မည်သည့်နေရာသို့သွားနေကြသည်ကို သိရှိလိုသူတိုင်း ပါဝင်ပါသည်။

 

How does GPS Works?

Lets first look at how the GPS receiver knows where the satellites are located in space. The GPS receiver picks up two kinds of coded information from the satellites. One type of information, called “almanac” data, contains the approximate positions (locations) of the satellites. This data is continuously transmitted and stored in the memory of the GPS receiver so it knows the orbits of the satellites and where each satellite is supposed to |be. The almanac data is periodically updated with new information as the satellites move around.

Any satellite can travel slightly out of orbit, so the ground monitor stations keep track of the satellite orbits, altitude, location, and speed. The ground stations send the orbital data to the master control station, which in turn sends corrected data up to the satellites. This corrected and exact position data is called the “ephemeris” (pronounced: i-’fe-me-res) data, which is valid for about four to six hours, and is transmitted in the coded information to the GPS receiver.

So, having received the almanac and ephemeris data, the GPS receiver knows the position (location) of the satellites at all times.

အာကာသအတွင်း ဂြိုလ်တုများ တည်ရှိရာနေရာကို GPS receiver လက်ခံသူမှ မည်သို့သိရှိနိုင်သည်ကို ဦးစွာကြည့်ကြပါစို့။ GPS လက်ခံသူသည် ဂြိုလ်တုများမှ ကုဒ်နံပါတ် သတင်းအချက်အလက် နှစ်မျိုးကို ကောက်ယူသည်။ “almanac” data ဟုခေါ်သော သတင်းအချက်အလက် အမျိုးအစားတစ်ခုတွင် ဂြိုဟ်တုများ၏ အနီးစပ်ဆုံး တည်နေရာများ ပါရှိသည်။ ဤဒေတာကို GPS လက်ခံကိရိယာ၏ မှတ်ဉာဏ်ထဲတွင် စဉ်ဆက်မပြတ် ပို့လွှတ်ပြီး သိမ်းဆည်းထားသောကြောင့် ဂြိုလ်တုများ၏ ပတ်လမ်းများနှင့် ဂြိုလ်တုတစ်ခုစီသည် မည်သည့်နေရာတွင် ဖြစ်သင့်သည်ကို သိရှိစေသည်။

ဂြိုလ်တုများ လှည့်ပတ်ရွေ့လျားနေချိန်တွင် almanac ဒေတာကို သတင်းအချက်အလက်အသစ်များဖြင့် အချိန်အခါအလိုက် update လုပ်ပါသည်။

မည်သည့်ဂြိုလ်တုမဆို ပတ်လမ်းကြောင်းမှ အနည်းငယ် လွဲသွားလာနိုင်သောကြောင့် မြေပြင်စောင့်ကြည့်ရေးစခန်းများသည် ဂြိုလ်တုပတ်လမ်းကြောင်း၊ အမြင့်ပေ၊ တည်နေရာနှင့် အမြန်နှုန်းတို့ကို ခြေရာခံသည်။ မြေပြင်စခန်းများသည် ဂြိုလ်တုများအထိ ပြုပြင်ထားသော အချက်အလက်များကို master control station သို့ ပေးပို့သည်။ ဤပြင်ဆင်ပြီး တိကျသော တည်နေရာဒေတာကို "ephemeris" (အသံထွက်- i-'fe-me-res) ဒေတာ ဟုခေါ်သည်၊ ၎င်းသည် လေးနာရီမှ ခြောက်နာရီခန့်အထိ သက်တမ်းရှိပြီး GPS Receiver လက်ခံသူထံသို့ ကုဒ်နံပါတ်ဖြင့် ပေးပို့ထားသော အချက်အလက်ဖြစ်သည်။

ထို့ကြောင့် almanac နှင့် ephemeris ဒေတာကို လက်ခံရရှိပြီးနောက်၊ GPS လက်ခံသူသည် ဂြိုလ်တုများ၏ တည်နေရာ ကို အချိန်တိုင်းသိသည်။

Time is of the Essence

Even though the GPS receiver knows the precise location of the satellites in space, it still needs to know how far away the satellites are (the distance) so it can determine its position on Earth. There is a simple formula that tells the receiver how far it is from each satellite:

Your distance from a given satellite object equals the velocity of the transmitted signal multiplied by the time it takes the signal to reach you (Velocity x Travel Time = Distance).

Remember as a kid how you could find out how far a thunderstorm was from you? When you saw a lightning flash you counted the number of seconds until you heard the thunder. The longer the count, the further away the storm was. GPS works on the same principle, called “Time of Arrival”.

GPS receiver သည် အာကာသအတွင်းရှိ ဂြိုလ်တုများ၏ တည်နေရာကို အတိအကျ နှင့်  ဂြိုလ်တုများ မည်မျှအကွာအဝေး (အကွာအဝေး) ကို သိရှိ သောကြောင့် ၎င်းသည် ကမ္ဘာမြေပေါ်ရှိ ၎င်း၏ တည်နေရာကို ဆုံးဖြတ်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။ ဂြိုလ်တုတစ်ခုစီမှ မည်မျှအကွာအဝေးကို Receiver လက်ခံသူအား ပြောပြသည့် ရိုးရှင်းသောဖော်မြူလာတစ်ခုရှိသည်။

ပေးထားသည့် ဂြိုလ်တုအရာဝတ္ထုတစ်ခုမှ သင့်အကွာအဝေးသည် သင့်ထံရောက်ရှိရန် အချက်ပြမှုလိုအပ်သည့်အချိန်နှင့် မြှောက်ထားသော ထုတ်လွှင့်သော အချက်ပြ၏အလျင်နှင့် ညီမျှသည် (အလျင် x ခရီးသွားအချိန် = အကွာအဝေး)။ (Velocity x Travel Time = Distance).

ငယ်ငယ်တုန်းက မုန်တိုင်းက မင်းနဲ့ဘယ်လောက်ဝေးဝေးကို ဘယ်လိုရှာဖွေနိုင်တယ်ဆိုတာ သတိရပါ။ လျှပ်စီးလက်နေတဲ့ လျှပ်တစ်ပြက်ကို မြင်လိုက်တာနဲ့ မိုးခြိမ်းသံကြားတဲ့အထိ စက္ကန့်အရေအတွက်ကို ရေတွက်တယ်။ ရေတွက်တာကြာလေလေ မုန်တိုင်းက ပိုဝေးလေလေပါပဲ။ GPS သည် "ဆိုက်ရောက်ချိန်" ဟုခေါ်သော တူညီသောမူအရ လုပ်ဆောင်သည်။

Using the same basic formula to determine distance, the receiver already knows the velocity. It’s the speed of a radio wave — 186,000 miles per second (the speed of light), less any delay as the signal travels through the Earth atmosphere.

Now the GPS receiver needs to determine the time part of the formula. The answer lies in the coded signals the satellites transmit. The transmitted code is called “pseudo-random code” because it looks like a noise signal. When a satellite is generating the pseudo-random code, the GPS receiver is generating the same code and tries to match it up to the satellites code. The receiver then compares the two codes to determine how much it needs to delay (or shift) its code to match the satellite code. This delay time (shift) is multiplied by the speed of light to get the distance.

Your GPS receiver clock does not keep the time as precisely as the satellite clocks. Putting an atomic clock in your GPS receiver would make it much larger and far too expensive! So each distance measurement needs to be corrected to account for the GPS receiver’s internal clock error. For this reason, the range measurement is referred to as a “pseudo-range”. To determine position using pseudo-range data, a minimum of four satellites must be tracked and the four fixes must be recomputed until the clock error disappears.

အကွာအဝေးကို ဆုံးဖြတ်ရန် တူညီသော အခြေခံဖော်မြူလာကို အသုံးပြု၍ လက်ခံသူသည် အလျင်ကို သိပြီးဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ရေဒီယိုလှိုင်း၏အမြန်နှုန်း—တစ်စက္ကန့်လျှင် မိုင် ၁၈၆,၀၀၀ (အလင်း၏အမြန်နှုန်း)၊ အချက်ပြမှုသည် ကမ္ဘာလေထုအတွင်း ဖြတ်သန်းသွားသည့်အတွက် နှောင့်နှေးမှုနည်းပါးသည်။

ယခု ဖော်မြူလာတွင် GPS လက်ခံသူသည် အချိန်အပိုင်းအခြားကို ဆုံးဖြတ်ရန် လိုအပ်သည်။ အဖြေသည် ဂြိုလ်တုမှ ထုတ်လွှင့်သော ကုဒ်နံပါတ်များပေါ်တွင် မူတည်သည်။ ထုတ်လွှင့်သောကုဒ်ကို ဆူညံသံအချက်ပြသည့်ပုံပေါက်သောကြောင့် “pseudo-random code” ဟုခေါ်သည်။ ဂြိုလ်တုတစ်ခုသည် pseudo-random ကုဒ်ကိုထုတ်ပေးသောအခါ၊ GPS လက်ခံသူသည် တူညီသောကုဒ်ကိုထုတ်ပေးပြီး ၎င်းကို ဂြိုလ်တုကုဒ်များနှင့် ကိုက်ညီအောင်ကြိုးစားသည်။ ထို့နောက် ဂြိုလ်တုကုဒ်နှင့် ကိုက်ညီရန် ၎င်း၏ကုဒ်ကို နှောင့်နှေး delay ရန် (သို့မဟုတ်) ရွှေ့ရန် shift လိုအပ်ကြောင်း ဆုံးဖြတ်ရန် လက်ခံသူသည် ကုဒ်နှစ်ခုကို နှိုင်းယှဉ်သည်။ အကွာအဝေးကိုရယူရန် ဤနှောင့်နှေးချိန် (shift) ကို အလင်း၏အလျင်ဖြင့် မြှောက်သည်။

သင်၏ GPS လက်ခံသည့်နာရီသည် ဂြိုလ်တုနာရီများကဲ့သို့ အချိန်ကို အတိအကျ မသိမ်းဆည်းပါ။ သင်၏ GPS လက်ခံကိရိယာတွင် အဏုမြူနာရီတစ်လုံးကို ထည့်ထားခြင်းဖြင့် ၎င်းသည် ပိုမိုကြီးမားပြီး စျေးအလွန်ကြီးမည်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် GPS လက်ခံသူ၏အတွင်းပိုင်းနာရီအမှားအတွက် ထည့်သွင်းရန်အတွက် အကွာအဝေးတိုင်းတာမှုတစ်ခုစီကို ပြုပြင်ရန်လိုအပ်သည်။ ဤအကြောင်းကြောင့် အကွာအဝေးတိုင်းတာခြင်းကို "pseudo-range" ဟုခေါ်သည်။ pseudo-range data ကိုသုံးပြီး တည်နေရာကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် အနည်းဆုံး ဂြိုလ်တုလေးခုကို ခြေရာခံရမည်ဖြစ်ပြီး နာရီအမှားအယွင်း ပျောက်သွားသည်အထိ ပြုပြင်မှုလေးခုကို ပြန်လည်တွက်ချက်ရမည်ဖြစ်သည်။

 

Coming Full Circle

Now that we have both satellite location and distance, the receiver can determine a position. Let’s say we are 11,000 miles from one satellite. Our location would be somewhere on an imaginary’ sphere that has the satellite in the center with a radius of 11,000 miles. Then let’s say we are 12,000 miles from another satellite. The second sphere would intersect the first sphere to create a common circle. If we add a third satellite, at a distance of 13,000 miles, we now have two common points Even though there are two possible positions, they differ greatly in latitude/longitude position AND altitude. To determine which of the two common points is your actual position, you’ll need to enter your approximate altitude into the GPS receiver. This will allow the receiver to calculate a two-dimensional position (latitude, longitude). However, by adding a fourth satellite, the receiver can determine your three-dimensional position (latitude, longitude, altitude). Let’s say our distance from a fourth satellite is 10,000 miles. We now have a fourth sphere intersecting the first three spheres at one common point.

ယခု ကျွန်ုပ်တို့တွင် ဂြိုလ်တုတည်နေရာနှင့် အကွာအဝေးနှစ်ခုလုံးရှိသဖြင့် လက်ခံသူသည် အနေအထားတစ်ခုကို ဆုံးဖြတ်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဂြိုလ်တုတစ်ခုမှ မိုင် ၁၁၀၀၀ ကွာဝေးသည်ဟု ဆိုကြပါစို့။ ကျွန်ုပ်တို့၏တည်နေရာသည် မိုင် 11,000 အချင်းဝက်ရှိသော အလယ်ဗဟိုတွင် ဂြိုလ်တုပါရှိသော စိတ်ကူးယဉ်စက်လုံးပေါ်တွင် ရှိနေမည်ဖြစ်သည်။ ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် အခြားဂြိုလ်တုမှ မိုင် 12,000 အကွာတွင် ရှိနေသည်ဆိုပါစို့။ ဒုတိယစက်လုံးသည် ဘုံစက်ဝိုင်းတစ်ခုဖန်တီးရန် ပထမစက်လုံးအား ဖြတ်မည်ဖြစ်သည်။ မိုင်ပေါင်း 13,000 အကွာအဝေးတွင် တတိယဂြိုဟ်တုတစ်လုံးကို ပေါင်းထည့်ပါက၊ ယခု ကျွန်ုပ်တို့တွင် ဘုံအမှတ် နှစ်ခုရှိသော်လည်း ဖြစ်နိုင်သည့် အနေအထား နှစ်ခုရှိသော်လည်း ၎င်းတို့သည် လတ္တီတွဒ်/လောင်ဂျီကျု အနေအထားနှင့် အမြင့်ပေတို့တွင် အလွန်ကွာခြားပါသည်။ တူညီသောအချက်နှစ်ချက်အနက်မှ မည်သည့်အချက်သည် သင်၏အမှန်တကယ် တည်နေရာဖြစ်သည်ကို ဆုံးဖြတ်ရန်၊ သင်သည် GPS လက်ခံကိရိယာသို့ သင့်အနီးစပ်ဆုံး အမြင့်ကို ထည့်သွင်းရန် လိုအပ်ပါသည်။ ယင်းက လက်ခံသူသည် နှစ်ဘက်မြင် အနေအထား (လတ္တီတွဒ်၊ လောင်ဂျီတွဒ်) ကို တွက်ချက်နိုင်စေမည်ဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း စတုတ္ထဂြိုဟ်တုကို ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့်၊ လက်ခံသူသည် သင်၏ သုံးဖက်မြင် အနေအထား (လတ္တီတွဒ်၊ လောင်ဂျီတွဒ်၊ အမြင့်) ကို ဆုံးဖြတ်နိုင်သည်။ စတုတ္ထဂြိုဟ်တုမှ ကျွန်ုပ်တို့၏အကွာအဝေးသည် မိုင် ၁၀,၀၀၀ ဖြစ်သည်။ ယခု ကျွန်ုပ်တို့တွင် ပထမစက်လုံးသုံးခုကို ဘုံအမှတ်တစ်ခုတွင် ဖြတ်သည့် စတုတ္ထစက်လုံးတစ်ခုရှိသည်။

Almanac Data

The unit stores data about where the satellites are located at any given time. This data is called the almanac. Sometimes when the GPS unit is not turned on for a length of time, the almanac can get outdated or “cold”.

When the GPS receiver is “cold”, it could take longer to acquire satellites. A receiver is considered “warm” when the data has been collected from the satellites within the last four to six hours.

Once the GPS has locked onto enough satellites to calculate a position, you are ready to begin navigating! Most units will display a position page or a page showing your position on a map (map screen) that will assist you in your navigation.

ယူနစ်သည် သတ်မှတ်အချိန်အတွင်း ဂြိုလ်တုများတည်ရှိရာနေရာနှင့်ပတ်သက်သည့် အချက်အလက်များကို သိမ်းဆည်းသည်။ ဤဒေတာကို almanac ဟုခေါ်သည်။ တစ်ခါတစ်ရံ GPS ယူနစ်ကို အချိန်အကြာကြီး မဖွင့်ထားသောအခါ၊ almanac သည် ခေတ်နောက်ကျသွားသည် သို့မဟုတ် "အေး" သွားနိုင်သည်။

GPS လက်ခံသူသည် “အေး” သောအခါ၊ ဂြိုလ်တုများရရှိရန် အချိန်ပိုကြာနိုင်သည်။ ပြီးခဲ့သော လေးနာရီမှ ခြောက်နာရီအတွင်း ဂြိုလ်တုများမှ ဒေတာများကို ကောက်ယူသောအခါ လက်ခံသူအား "နွေးထွေးသော" ဟု သတ်မှတ်သည်။

GPS သည် တည်နေရာကို တွက်ချက်ရန် လုံလောက်သော ဂြိုလ်တုများပေါ်တွင် lock သော့ခတ်ပြီးသည်နှင့် သင်သည် navigating စတင်သွားလာရန် အဆင်သင့်ဖြစ်ပါပြီ။ ယူနစ်အများစုသည် သင့်လမ်းကြောင်းပြရာတွင် အထောက်အကူဖြစ်စေမည့် မြေပုံ ပေါ်တွင် သင့်တည်နေရာကို ပြသသည့် စာမျက်နှာတစ်ခုကို ပြသမည်ဖြစ်သည်။

 

Errors of GPS

1. Ionospheric and Tropospheric delay: Due to the radio waves radiated by the satellite when passing through the different layers of the ionosphere and troposphere, the velocity of the waves vary which affects the time difference measurement and the fix will not be accurate.

1. Ionospheric နှင့် Tropospheric နှောင့်နှေးခြင်း- ဂြိုလ်တုမှ ဖြာထွက်သော ရေဒီယိုလှိုင်းများသည် ionosphere နှင့် troposphere ၏ မတူညီသော အလွှာများကို ဖြတ်သန်းသွားသောအခါတွင်၊ လှိုင်းများ၏ အလျင်သည် အချိန်ကွာခြားမှုအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိပြီး  fix မှာ တိကျမည်မဟုတ်ပါ။

2. Users clock error, if the user clock is not perfectly synchronized with the satellite’s clock, the range measurement will not be accurate and the range measurement along with the clock error is known as the pseudo range. This error can be eliminated within the receiver on board by obtaining the pseudo range from three satellites and is done automatically within the receiver.

2. အသုံးပြုသူများ နာရီအမှား၊ အသုံးပြုသူနာရီသည် ဂြိုလ်တု၏နာရီနှင့် လုံးဝထပ်တူမကျပါက၊ အကွာအဝေးတိုင်းတာခြင်းမှာ တိကျလိမ့်မည်မဟုတ်သလို အကွာအဝေးတိုင်းတာခြင်းနှင့်အတူ နာရီအမှားအယွင်းကို pseudo range ဟုခေါ်သည်။ ဂြိုလ်တုသုံးလုံးမှ pseudo အပိုင်းအခြားကို ရယူခြင်းဖြင့် သင်္ဘောပေါ်ရှိ လက်ခံသူ receiver အတွင်း ဤအမှားကို ဖယ်ရှားနိုင်ပြီး အလိုအလျောက်လုပ်ဆောင်သည်။

3. Satellite clock error: This error is caused due to the error in the satellite’s clock with respect to GPS time. This is monitored by .the ground-based segments and any errors in the satellite’s clock forms part of the 30 seconds navigational message.

3. ဂြိုလ်တုနာရီအမှား- ဤအမှားသည် GPS အချိန်နှင့်စပ်လျဉ်း၍ ဂြိုလ်တုနာရီ၏အမှားကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းကို မြေပြင်အခြေခံအပိုင်းများနှင့် ဂြိုလ်တု၏နာရီများတွင် မည်သည့်အမှားအယွင်းများမဆို စောင့်ကြည့်စစ်ဆေးပြီး စက္ကန့် 30 ကြာ လမ်းကြောင်းပြ မက်ဆေ့ဂျ်ကို ပေးပို့ပါသည်။

4. Geometric dilution of precision: The geometry of the position of the satellite determines the angle of cut which in turns governs the quality of the position obtained. Wider the angular separation between the satellites, more accurate is the fix as the intersection will be almost at right angles.

The lower the GDOP value higher the accuracy of the fix and this GDOP value is indicated on the display unit.

4. Geometric dilution of precision - ဂြိုလ်တု၏ တည်နေရာ၏ ဂျီသြမေတြီသည် ရရှိသော position အရည်အသွေးကို သေချာစေသည့် angle of cut ဖြတ်ထောင့်အပေါ်မူတည်၍ ဆုံးဖြတ်သည်။ ဂြိုလ်တုများကြား ထောင့်ချိုးပိုင်းခြားမှုကို ပိုမိုကျယ်ပြန့်စေကာ intersection သည် ထောင့်မှန်နီးပါးဖြစ်နေသောကြောင့် position fix ပိုမိုတိကျသည်။

GDOP တန်ဖိုး နိမ့်လေ ပြုပြင်မှု၏ တိကျမှု ပိုမြင့်ပြီး ဤ GDOP တန်ဖိုးကို GPS Receiver display မျက်နှာပြင်တွင် ညွှန်ပြထားသည်။

5. Multipath error This error is caused by satellite signals arriving at the ship’s antenna both directly from the satellite and having reflected by some other objects.

5. Multipath error ဤအမှားသည် သင်္ဘော၏အင်တင်နာသို့ ဂြိုလ်တုမှ တိုက်ရိုက်ရောက်ရှိလာပြီး အခြားအရာဝတ္ထုအချို့က ရောင်ပြန်ဟပ်မှုကြောင့် ဂြိုလ်တုအချက်ပြမှုများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။

6. Deviation of the satellite from the predicted path: The satellites are monitored and their paths are predicted by ground-based segment. However between two consecutive monitoring of the same satellites, there may be minor drifts from their predicted paths resulting in small position inaccuracy.

6. ခန့်မှန်းထားသည့်လမ်းကြောင်းမှ ဂြိုလ်တု၏သွေဖည်မှု- ဂြိုလ်တုများကို ground-based segment မှစောင့်ကြည့်ပြီး ၎င်းတို့၏လမ်းကြောင်းများကို ခန့်မှန်းထားသည်။ သို့သော် တူညီသောဂြိုဟ်တုများကို ဆက်တိုက် စောင့်ကြည့်နေသော်လည်း ၎င်းတို့၏ ခန့်မှန်းလမ်းကြောင်းများမှ အနည်းငယ် ဝေးကွာသွားကာ တည်နေရာ တိကျမှု မရှိနိုင်ပါ။

 

DGPS (Differential GPS)

Differential GPS: the system is used to enhance the accuracy of the normal GPS system so that it can be used for survey, drilling, oceanography etc. Where higher accuracy of position fixing is required.

The DGPS reference station is situated at a fixed location and from this position the GPS receiver tracks all the satellite within its site, obtains data from them and computes the correction based on the position obtained from the GPS and its actual position. These corrections are then broadcast to GPS user’s to improve their positional accuracy.

The fundamental principle of DGPS is the comparison of fixed point, referred to as the reference station with position obtained from a GPS receiver at that point.

Differential GPS- စစ်တမ်း၊ တူးဖော်မှု၊ သမုဒ္ဒရာရေပြင်ဆိုင်ရာ စသည်တို့အတွက် အသုံးပြုရန်အတွက် ပုံမှန် GPS စနစ်၏ တိကျမှုကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် စနစ်ကို အသုံးပြုထားသည်။ တည်နေရာပြင်ဆင်မှု ပိုမိုတိကျရန် လိုအပ်ပါသည်။

DGPS ရည်ညွှန်းမြေပြင်စခန်းသည် သတ်မှတ်ထားသောတည်နေရာတွင်တည်ရှိပြီး ဤအနေအထားမှ GPS receiver လက်ခံသူသည် ၎င်း၏ဆိုက်အတွင်းရှိ ဂြိုလ်တုအားလုံးကို ခြေရာခံကာ ၎င်းတို့ထံမှ ဒေတာရယူကာ GPS မှရရှိသောအနေအထားနှင့် ၎င်း၏အမှန်တကယ်တည်နေရာအပေါ်အခြေခံ၍ အမှားပြင်ဆင်မှုကိုတွက်ချက်ပါသည်။ ထို့နောက် ၎င်းတို့၏ တည်နေရာတိကျမှုကို မြှင့်တင်ရန် ဤပြင်ဆင်ချက်များကို GPS အသုံးပြုသူထံ ထုတ်လွှင့်သည်။

DGPS ၏ အခြေခံနိယာမသည် ထိုအမှတ် Position တွင် GPS လက်ခံသူထံမှ ရရှိသော တည်နေရာ Position နှင့် ရည်ညွှန်းမြေပြင်စခန်းအဖြစ် ရည်ညွှန်းထားသည့် ပုံသေအမှတ် Fixed Position ကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်းဖြစ်သည်။

Since the reference station knows its exact location, it can determine the errors in the satellite signals. It does this by measuring the ranges to each satellite using the signals received and comparing these measured ranges to the actual ranges calculated from its known position. The difference between the measured and calculated range or each satellite in view becomes a “differential correction”. The differential corrections for each tracked satellite are formatted into a correction message and transmitted to DGPS receivers. These differential corrections are then applied to the GPS receiver’s calculations, removing many of the common errors and improving accuracy. The level of accuracy obtained is a function of the GPS receiver and the similarity of its “environment” to that of the reference station, especially its proximity to the station. The reference station receiver determines the error components and provides corrections to the GPS receiver in real time. Corrections can be transmitted over FM radio frequencies, by satellite, or by beacon transmitters maintained by the U.S. Coast Guard. Typical DGPS accuracy is 1-5 meters (about 3-16 feet).

Reference station သည် ၎င်း၏တည်နေရာအတိအကျကို သိသောကြောင့်၊ ဂြိုလ်တုအချက်ပြမှုများတွင် အမှားအယွင်းများကို ဆုံးဖြတ်နိုင်သည်။ လက်ခံရရှိသော အချက်ပြမှုများကို အသုံးပြု၍ ဂြိုလ်တုတစ်ခုစီသို့ အကွာအဝေးများကို တိုင်းတာပြီး အဆိုပါ တိုင်းတာထားသော အကွာအဝေးများကို ၎င်း၏ သိရှိထားသည့် အနေအထားမှ တွက်ချက်ထားသော အမှန်တကယ် အပိုင်းအခြားများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်းဖြင့် ၎င်းကို လုပ်ဆောင်သည်။ တိုင်းတာပြီး တွက်ချက်ထားသော အကွာအဝေး သို့မဟုတ် ဂြိုလ်တုတစ်ခုစီကြား ခြားနားချက်သည် " differential correction " ဖြစ်လာသည်။ ခြေရာခံထားသော ဂြိုလ်တုတစ်ခုစီအတွက် ကွဲပြားသော အမှားပြင်ဆင်မှုများကို အမှားပြင်ဆင်ချက်မက်ဆေ့ချ်အဖြစ် ဖော်မတ် formatted လုပ်ပြီး DGPS လက်ခံသူreceiver ထံ ပေးပို့သည်။ ထို့နောက် ဤကွဲပြားသော အမှားပြင်ဆင်မှုများကို GPS လက်ခံသူ၏ တွက်ချက်မှုများတွင် အသုံးချပြီး၊ အများအားဖြင့် အမှားအယွင်းများစွာကို ဖယ်ရှားကာ တိကျမှုကို တိုးတက်စေပါသည်။ ရရှိသောတိကျမှုအဆင့်သည် GPS လက်ခံကိရိယာ၏လုပ်ဆောင်ချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်း၏ "ပတ်ဝန်းကျင် environment" သည် ရည်ညွှန်း station နှင့် ၎င်း၏ "ပတ်ဝန်းကျင်" ၏ဆင်တူသည်။ အထူးသဖြင့် အနီးနားရှိ မြေပြင်စခန်းနှင့် ဆင်တူသည်။ ရည်ညွှန်း station receiver လက်ခံသူသည် အမှားအယွင်းအစိတ်အပိုင်းများကို ဆုံးဖြတ်ပြီး GPS လက်ခံသူအား အချိန်နှင့်တပြေးညီ ပြုပြင်မှုများကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ အမှားပြင်ဆင်မှုများကို USCG Publications များဖြင့် ထုတ်လွှင့်နိုင်သည်။ ပုံမှန် DGPS တိကျမှုသည် 1-5 မီတာ (3-16 ပေခန့်) ဖြစ်သည်။