জিপিএস কীভাবে কাজ করে
জিপিএস অথবা গ্লোবাল পজিশনিং সিস্টেম হচ্ছে বিশ্বব্যাপী বিস্তৃত একটি নেভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম, যেটা একই সময়ে আপনার অবস্থান, গতি আর সময়ের তথ্য দিতে পারে। এটি যুক্তরাষ্ট্র সরকারের তৈরি স্যাটেলাইট ভিত্তিক নেভিগেশন সিস্টেম।
জিপিএস পৃথিবীর যেকোনো জায়গায়, যেকোনো আবহাওয়ায়, দিন-রাত ২৪ ঘণ্টা কাজ করতে পারে। এটি ব্যবহার করার জন্য কোনো সাবস্ক্রিপশন ফি বা সেটআপ চার্জ দিতে হয় না।
যুক্তরাষ্ট্রের প্রতিরক্ষা বিভাগ (USDOD) প্রথমে সামরিক প্রয়োজনে এই স্যাটেলাইটগুলি মহাকাশে পাঠিয়েছিল। পরে আশির দশকে সাধারণ মানুষের ব্যবহারের জন্য এগুলি খুলে দেওয়া হয়।
আজকাল জিপিএস দেখা যায় সবখানে। আপনার গাড়িতে, স্মার্টফোনে, এমনকি হাতঘড়িতেও জিপিএস আছে। জিপিএস আপনাকে এক জায়গা থেকে আরেক জায়গায় যেতে রাস্তা চেনায় সাহায্য করতে পারে।
.
জিপিএস কী এবং এটি কীভাবে কাজ করে?
জিপিএস হল এক ধরনের নেভিগেশন সিস্টেম যেটা স্যাটেলাইট, রিসিভার এবং অ্যালগরিদম ব্যবহার করে আকাশ, সমুদ্র ও স্থলপথে ভ্রমণের সময় অবস্থান, গতি ও সময়ের তথ্য দেয়।
এই স্যাটেলাইট ব্যবস্থায় পৃথিবীকে কেন্দ্র করে ৬টি কক্ষপথে অন্তত ২৪টি স্যাটেলাইট (কার্যকর সংখ্যা প্রায়শই ৩০টির বেশি) থাকে। প্রতিটি কক্ষপথে আছে ৪টি করে স্যাটেলাইট। এগুলির অবস্থান পৃথিবীপৃষ্ঠ থেকে প্রায় ১৩,০০০ মাইল (২০,০০০ কিলোমিটার) ওপরে আর এগুলি ঘণ্টায় প্রায় ৮,৭০০ মাইল (১৪,০০০ কিলোমিটার) গতিতে পৃথিবী প্রদক্ষিণ করে।
পৃথিবীর পৃষ্ঠে নির্ভুল অবস্থান নির্ণয়ের জন্য ৩টি স্যাটেলাইট থেকে তথ্য পেলেই যথেষ্ট। তবে অনেক সময় চতুর্থ একটি স্যাটেলাইট ব্যবহার করা হয়, যার কাজ হল বাকি ৩ স্যাটেলাইটের দেওয়া তথ্য যাচাই করা। এই চতুর্থ স্যাটেলাইট ত্রিমাত্রিক ধারণা বুঝতেও সাহায্য করে। তাই আমরা জিপিএস ডিভাইসে উচ্চতা বের করতে পারি।
.
জিপিএস-এর তিনটি অংশ কী কী?
জিপিএস মূলত তৈরি আলাদা তিনটি অংশ দিয়ে। এই তিনটি অংশ একসাথে কাজ করার কারণে আমরা অবস্থান সম্পর্কে তথ্য পাই।
১. জিপিএসের তিনটি অংশের মধ্যে প্রথমটি হচ্ছে স্পেস বা মহাকাশের স্যাটেলাইট। এই স্যাটেলাইট পৃথিবীর চারপাশে ঘোরে এবং ব্যবহারকারীদের কাছে ভৌগোলিক অবস্থান ও দিনের সময় সম্পর্কে তথ্য পাঠায়।
২. দ্বিতীয় অংশটি হল গ্রাউন্ড কন্ট্রোল বা ভূমি থেকে নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা। এতে থাকে পৃথিবীর বিভিন্ন স্থানে বসানো মনিটরিং স্টেশন, মাস্টার কন্ট্রোল স্টেশন আর গ্রাউন্ড অ্যান্টেনা। গ্রাউন্ড কন্ট্রোল স্টেশনের কাজ হল মহাকাশে থাকা স্যাটেলাইটগুলির গতিবিধি দেখা, স্যাটেলাইটগুলি নিয়ন্ত্রণ করা এবং তাদের পাঠানো সিগন্যাল পর্যবেক্ষণ করা।
উত্তর ও দক্ষিণ আমেরিকা, আফ্রিকা, ইউরোপ, এশিয়া, অস্ট্রেলিয়াসহ প্রায় সব মহাদেশে এমন মনিটরিং স্টেশন রয়েছে।
৩. তৃতীয় অংশটি হচ্ছে ইউজার ইকুইপমেন্ট বা আমাদের হাতে থাকা ডিভাইস যেমন হাতঘড়ি, স্মার্টফোন ইত্যাদি। আর আছে টেলিম্যাটিক ডিভাইস, যাতে জিপিএস রিসিভার ও ট্রান্সমিটার থাকে।
.
জিপিএস টেকনোলজি কাজ করে কীভাবে
জিপিএস কাজ করে ট্রাইল্যাটারেশন নামের একটি বিশেষ টেকনিকে। এই পদ্ধতিতে অবস্থান, গতি ও উচ্চতা হিসাব করা যায়। এর কাজ আসলে স্যাটেলাইট থেকে আসা সিগন্যাল ব্যবহার করে অবস্থানের তথ্য বের করা।
পৃথিবীর চারপাশে ঘুরতে থাকা স্যাটেলাইটগুলি পৃথিবীর পৃষ্ঠে বা তার আশেপাশে থাকা জিপিএস ডিভাইসে সিগন্যাল পাঠায়। ডিভাইসগুলি ওই সিগন্যাল গ্রহণ করে এবং এর কোড পুনরুদ্ধার বা ডিকোড করে। অবস্থান নির্ণয় করার জন্য, একটা জিপিএস ডিভাইসকে এমন কমপক্ষে ৪টা স্যাটেলাইটের সিগন্যাল ধরতে হয়।
প্রতিটি স্যাটেলাইট দিনে দুইবার পৃথিবীর চারপাশে ঘুরে আসে। এ সময় স্যাটেলাইটগুলি তাদের স্বতন্ত্র একটি সিগন্যাল পাঠায়। এই সিগন্যালের মধ্যে থাকে সেই স্যাটেলাইটের কক্ষপথ ও সময়ের তথ্য। যেকোনো মুহূর্তে একটি জিপিএস ডিভাইস ছয়টি বা তার বেশি স্যাটেলাইটের সিগন্যাল ধরতে পারে।
একটি স্যাটেলাইট মাইক্রোওয়েভ সিগন্যাল পাঠায়। এরপর সেটা জিপিএস ডিভাইস গ্রহণ করে। এরপর ডিভাইস থেকে ওই স্যাটেলাইটের দূরত্ব কত তা নির্ণয় করে। যেহেতু একটি জিপিএস ডিভাইস কেবল একটি স্যাটেলাইট থেকে তার দূরত্বের তথ্য দিতে পারে, তাই একটি মাত্র স্যাটেলাইটের সাহায্যে বেশি অবস্থানের তথ্য পাওয়া যায় না।
স্যাটেলাইট কিন্তু কোণের তথ্য পাঠায় না। তাই সেই জিপিএস ডিভাইসের অবস্থান একটি গোলকের পৃষ্ঠের যেকোনো জায়গায় হতে পারে।
তবে বাস্তবে আমরা একটা থ্রিডি বা ত্রিমাত্রিক দুনিয়ায় বাস করি। তাই আসলে প্রতিটা স্যাটেলাইট থেকে একটা বৃত্ত না, বরং একটা গোলক (স্ফিয়ার) তৈরি হয়। তিনটা গোলক একসঙ্গে কাটলে দুটি পয়েন্ট পাওয়া যায়, আর তখন পৃথিবীর সবচেয়ে কাছের পয়েন্টটাকেই ডিভাইসের অবস্থান হিসাবে চিহ্নিত করা যায়।
যখন একটা জিপিএস ডিভাইস স্থান পরিবর্তন করে, তখন ব্যাসার্ধ বা স্যাটেলাইটের সাথে দূরত্বও পাল্টে যায়। ব্যাসার্ধ পাল্টালে আবার নতুন গোলক তৈরি হয়, যার থেকে নতুন অবস্থান পাওয়া যায়। এই ইনফো আর স্যাটেলাইট থেকে পাওয়া সময়ের তথ্য হিসাব করে মিলিয়ে আমরা ডিভাইসের গতি বের করতে পারি। একই সাথে আমরা যেখানে যাচ্ছি সেখানে যেতে আর কত দূর যেতে হবে সেটাও হিসাব করতে পারি। পাশাপাশি পৌঁছানোর সম্ভাব্য সময়ও (ETA) জানতে পারি।
.
জিপিএস এর ব্যবহারগুলি কী কী
জিপিএস এমন একটি শক্তিশালী ও নির্ভরযোগ্য টুল যেটা বিভিন্ন ব্যবসা প্রতিষ্ঠানকে নানাভাবে সাহায্য করে। জরিপকারী, বিজ্ঞানী, পাইলট, জাহাজের ক্যাপ্টেন, জরুরি সেবাদানকারী, খনি বা কৃষিকাজের কর্মী—প্রতিদিনই এই পেশাজীবীরা তাদের কাজে জিপিএস ব্যবহার করেন।
নির্ভুল জরিপ অথবা ম্যাপ বানানো, নিখুঁতভাবে সময় নির্ণয় করা, কারও অবস্থান ট্র্যাক করা আর পথ চেনার জন্য তথ্য দেয় জিপিএস। সব ধরনের আবহাওয়ায় প্রায় সব সময়ই জিপিএস সঠিকভাবে কাজ করতে পারে।
জিপিএসের মোটামুটি ৫টি প্রধান ব্যবহার আছে:
১. অবস্থান: কোনো জায়গার অবস্থান বের করা
২. দিক নির্ণয়: এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যাওয়া
৩. ট্র্যাকিং: মানুষ বা গতিশীল কোনোকিছুর চলাফেরা পর্যবেক্ষণ করা
৪. ম্যাপিং: বিশ্বের বিভিন্ন স্থানের ম্যাপ তৈরি করা
৫. সময় নির্ণয়: নিখুঁতভাবে সময়ের হিসাব রাখা
.
বিভিন্ন কাজে জিপিএস ব্যবহারের উদাহরণ
জরুরি সেবা: জরুরি পরিস্থিতি বা প্রাকৃতিক দুর্যোগের সময় উদ্ধারকর্মীরা ম্যাপিং, আবহাওয়া পর্যবেক্ষণ ও পূর্বাভাসের জন্য এবং কর্মীদের গতিবিধি ট্র্যাক করার কাজে জিপিএস ব্যবহার করে।
স্বাস্থ্য ও ফিটনেস: স্মার্টওয়াচ এবং ওয়েরেবল ডিভাইস ব্যবহার করে ফিটনেস অ্যাকটিভিটি (যেমন দৌড়ানোর দূরত্ব) ট্র্যাক করা যায় এবং অন্যদের সাথে নিজের পারফর্মেন্স তুলনা করা যায়।
নির্মাণকাজ, খনি এবং অফ-রোড ট্রাকিং: যন্ত্রপাতির অবস্থান শনাক্ত করা থেকে শুরু করে যানবাহনের যথাযথ ব্যবহার নিশ্চিত করার মাধ্যমে ব্যবসায়িক প্রতিষ্ঠানগুলিকে তাদের সম্পদের সুষ্ঠু ব্যবহার বাড়াতে সাহায্য করে জিপিএস সিস্টেম।
পরিবহন: লজিস্টিকস বা পরিবহন কোম্পানির চালকদের প্রোডাক্টিভিটি (উৎপাদনশীলতা) ও নিরাপত্তা বাড়ানোর জন্য টেলিম্যাটিক্স সিস্টেম ব্যবহার করে। লরি ট্র্যাকার ব্যবহার করে মালবাহী যানবাহনের রুট অপটিমাইজেশন (পথ নির্ধারণ), জ্বালানি খরচ কমানো, চালকের নিরাপত্তা এবং সড়ক নিয়ম মেনে চলা নিশ্চিত করা যায়।
বিনোদন: পোকেমন গো এবং জিওক্যাশিং-এর মত বিভিন্ন গেমস ও অ্যাকটিভিটিতে জিপিএস ব্যবহার করা হয়।
এছাড়া কৃষিকাজ, মাছ শিকার, স্বয়ংক্রিয় যানবাহন (অটোনোমাস ভেহিকেল), সেলস অ্যান্ড সার্ভিস, সামরিক খাত, মোবাইল কমিউনিকেশন এবং নিরাপত্তা তদারকিতে জিপিএস ব্যবহার করা হয়।
.
জিপিএস কতটা নির্ভুল
জিপিএস ডিভাইস কতটা নির্ভুলভাবে কাজ করবে, সেটা অনেক কিছুর ওপর নির্ভর করে। যেমন কাছাকাছি থাকা স্যাটেলাইটের সংখ্যা, আয়নমণ্ডলের (Ionosphere) অবস্থা, আশেপাশে উঁচু বিল্ডিংয়ের অবস্থান ইত্যাদি।
কিছু জিনিস আছে যেগুলি জিপিএস-এর নির্ভুলতা কমিয়ে দিতে পারে। যেমন—
১. অবস্থানগত বাধা
পাহাড়, উঁচু বিল্ডিং, বড় গাছপালা—এমন বড় বড় বাধার কারণে সিগন্যাল আসতে দেরি হতে পারে। খোলা স্থানে যেখানে পাশে উঁচু বিল্ডিং নেই, সেখানে জিপিএস বেশি সঠিকভাবে কাজ করে। কিন্তু যখন চারপাশে অনেক উঁচু বিল্ডিং থাকে—যেমন ম্যানহাটন বা টরন্টোর মত জায়গাতে—তখন স্যাটেলাইটের সিগন্যাল সরাসরি ডিভাইসে না পৌঁছে বিল্ডিংয়ে প্রতিফলিত হয়ে ফিরে যেতে পারে।
এর ফলে দূরত্ব নির্ণয়ে ত্রুটি হয় এবং লোকেশন ভুল দেখাতে পারে। এই ঘটনাকে 'মাল্টিপাথ এরর' (Multipath Error) বলা হয় এবং এমন স্থানকে আরবান ক্যানিয়ন বা শহুরে গিরিখাত বলা হয়।
২. বায়ুমণ্ডলের প্রভাব
আয়নমণ্ডলীয় বিলম্ব, প্রচণ্ড ঝড় ও সৌর ঝড়ের মত দুর্যোগ জিপিএস এর কাজের ওপর প্রভাব ফেলতে পারে। এটি জিপিএস সিগন্যালের একটি ত্রুটি যা ঘটে যখন সিগন্যালটি পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের আয়নমণ্ডল স্তরের মধ্য দিয়ে আসে এবং এর গতি কিছুটা কমে যায় বা পথ পরিবর্তিত হয়।
৩. ইফেমেরিস
স্যাটেলাইটের ভেতরে থাকা কক্ষপথের মডেল ভুল হতে পারে বা পুরোনো হয়ে যেতে পারে। অবশ্য এই ভুলের আশঙ্কা অনেক কম।
৪. গাণিতিক ভুল
ডিভাইসের হার্ডওয়্যার যদি সঠিকভাবে কাজ না করে, তবে সিগন্যাল হিসাবে ভুল হতে পারে।
.
জিপিএস-এর সংক্ষিপ্ত ইতিহাস
মানুষ অনেক হাজার বছর ধরে নেভিগেশন বা দিক নির্ণয়ের জন্য সূর্য, চাঁদ, পরবর্তীতে সেক্সট্যান্ট এর মত যন্ত্র ব্যবহার করেছে। তবে বিশ শতকের একটা বড় প্রযুক্তিগত উন্নতি হচ্ছে জিপিএস—আর এটি সম্ভব হয়েছে মহাকাশ প্রযুক্তির কারণে।
জিপিএস প্রযুক্তি অনেক আগ থেকেই দুনিয়াজুড়ে ব্যবহার হয়ে আসছে। ১৯৫৭ সালে রাশিয়া যখন স্পুটনিক-১ স্যাটেলাইট মহাকাশে পাঠায়, তখন থেকেই জিওলোকেশন বা ভূমিতে অবস্থান শনাক্ত করার আইডিয়া শুরু হয়। এরপরই আমেরিকার ডিপার্টমেন্ট অফ ডিফেন্স সাবমেরিন চালানোর জন্য এই প্রযুক্তির ব্যবহার শুরু করে।
১৯৮৩ সালে আমেরিকার সরকার সাধারণ যখন মানুষের জন্য জিপিএস খুলে দেয় তখনও ডেটার পুরো নিয়ন্ত্রণ সরকারের হাতেই ছিল। এরপর ২০০০ সালে সাধারণ মানুষ আর কোম্পানিগুলি স্বাধীনভাবে জিপিএস ব্যবহার করার অনুমতি পায়। এরপর থেকেই জিপিএস প্রযুক্তি আরও বেশি এগিয়ে যেতে থাকে।
.
বাণিজ্যিক জিপিএস ট্র্যাকিংয়ের উত্থান
১৯৮০-এর দশকের শেষ পর্যন্ত বাণিজ্যিকভাবে জিপিএস প্রযুক্তি বাস্তবে রূপ নিতে পারেনি। এরপর জিপিএস নির্ভুলতা বাড়ার সাথে সাথে বিভিন্ন ধরনের সেক্টর এই প্রযুক্তির সুবিধা নিতে শুরু করে। এখনকার দিনে পোর্টেবল জিপিএস ট্র্যাকিং অনেক সস্তা হয়ে গেছে। হাল আমলের জিপিএস অ্যাসেট ট্র্যাকারগুলি হালকা। এগুলিকে আমরা এক হাতে ধরতে পারি (যেমন মোবাইল ফোন)। আর আগের ডিভাইসগুলির তুলনায় এতে অনেক বেশি ফিচার থাকে।
উদাহরণ হিসাবে বলা যায়, যানবাহন ব্যবস্থাপনায় জিপিএস এখন খুবই গুরুত্বপূর্ণ। বিশেষ করে গাড়ির অবস্থান ও চালকের চালানোর ধরন ট্র্যাক করার জন্য, রুট পরিকল্পনা ও গাড়ি পাঠাতে জিপিএস এর অনেক ব্যবহার আছে।
.
জিপিএস এর বর্তমান ও ভবিষ্যৎ
ব্যবসা ও সরকারি সেবাখাতে বিশ্বব্যাপী আমরা নতুন ধরনের নেভিগেশন সিস্টেম দেখতে পাব। বর্তমানে গ্লোবাল নেভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম (GNSS)-এর মধ্যে যুক্ত আছে—জিপিএস, রাশিয়ার GLONASS, ইউরোপীয় ইউনিয়নের Galileo এবং চীনের Beidou নেভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম। এছাড়া আরও অনেক দেশ তাদের নিজস্ব জিপিএস ভিত্তিক নেভিগেশন সিস্টেম তৈরির জন্য কাজ করছে।
ভবিষ্যতের কথা বিবেচনা করে যুক্তরাষ্ট্র ইতোমধ্যেই জিপিএস স্যাটেলাইটের নতুন যুগ শুরু করার জন্য কাজ করছে—তারা নিয়ে এসেছে GPS III নামের নতুন মডেল। এই সিরিজের বেশ কয়েকটি স্যাটেলাইট ইতোমধ্যে উৎক্ষেপণ করা হয়েছে এবং এগুলি বর্তমানে কার্যকর আছে—যা আগের প্রজন্মের তুলনায় উন্নত সিগন্যাল ও নির্ভুলতা দিচ্ছে।
#জিপিএস #নেভিগেশন #স্যাটেলাইট
