ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം

ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങൾ, വിമാനങ്ങൾ, ഭൂതല വാഹനങ്ങൾ എന്നിവയുടെ ദ്വിമാന(2D), ത്രിമാന(3D) സ്ഥാന നിർണയം നടത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിക് ഡിജിറ്റൽ സംവിധാനമാണ് ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം (Digital navigation system). ഒരു പ്രമാണ (reference) സ്രോതസ്സിന് ആപേക്ഷികമായിട്ടാണ് വാഹനത്തിന്റെ തൽസമയ സ്ഥാനത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. വാഹനത്തിലെ നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങൾ, ഇതര ഓപ്പറേറ്റർമാർ എന്നിവയിലേക്കും ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്നു ഡേറ്റ (data) ലഭ്യമാക്കാൻ കഴിയും.
പ്രവർത്തന രീതി
പ്രവർത്തന രീതി. ആദ്യമായി, ഏതെങ്കിലുമൊരു നിശ്ചിത സമയം മുതൽ (time t =0), പ്രമാണ സ്രോതസ്സിന് ആപേക്ഷികമായി, വാഹനത്തിന്റെ സ്ഥാനം, പ്രവേഗം, സഞ്ചാര ദിശ തുടങ്ങിയവയെ സംബന്ധിക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ സിസ്റ്റം ശേഖരിച്ചു തുടങ്ങുന്നു. ഈ ഡേറ്റയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി തുടർന്നു വരുന്ന സമയങ്ങളിൽ പ്രസ്തുത വിവരങ്ങളുടെ മൂല്യങ്ങൾ എന്താവണം എന്ന് സിസ്റ്റത്തിലെ ഉപകരണങ്ങൾ കണക്കാക്കുന്നു. ഈ പുതിയ വിവരങ്ങൾ സ്വീകാര്യമാണെങ്കിൽ, ഭാവിയിൽ സിസ്റ്റം മാപനം ചെയ്തു കണക്കാക്കുന്ന ഡേറ്റയും മുൻകൂട്ടി ഗണിച്ചെടുത്ത (projected) ഡേറ്റയും പരസ്പരം പൊരുത്തപ്പെട്ടു പോകുന്നവയാണോ എന്ന് സിസ്റ്റം പരിശോധിക്കുന്നു. ഡേറ്റകൾക്ക് തമ്മിൽ പൊരുത്തം ഉണ്ടെങ്കിൽ നാവിഗേഷൻ സംവിധാനം അതിന്റെ മേൽനോട്ടം തുടരുന്നു; ഡേറ്റകൾ തമ്മിൽ യോജിപ്പ് കണ്ടെത്താനായില്ലെങ്കിൽ, വാഹനത്തിന്റെ പ്രവേഗം, സഞ്ചാര ദിശ തുടങ്ങിയവയിൽ എന്ത് ക്രമീകരണങ്ങൾ വരുത്തണം എന്ന് കണക്കാക്കി അത് പ്രാവർത്തികമാക്കാൻ ആവശ്യമായ ഉത്തരവുകൾ (commands) വാഹനത്തിലെ നിയന്ത്രണ സംവിധാനത്തിന് ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം നൽകുന്നു.

നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റത്തിൽ ലഭിക്കുന്ന നിവേശ ഡേറ്റ (input data) അനുരൂപ രീതിയിൽ (analogue form) ഉള്ളവയാണ്. ഇവയെ അതേ രൂപത്തിൽ സംഭരിച്ചു വയ്ക്കാതെ ഡിജിറ്റൽ രൂപത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്താണ് സിസ്റ്റത്തിലെ സംഭരണ യൂണിറ്റുകളിൽ ശേഖരിച്ചു വയ്ക്കുന്നത്. രവ സിഗ്നലുകൾ ഡേറ്റയെ അപഭ്രംശം ചെയ്യുന്നത് തടയുവാനും, സംഭരണ യൂണിറ്റുകളിൽ നിന്ന് ആവശ്യം വരുന്ന മുറയ്ക്ക് ഡേറ്റയെ വേഗത്തിൽ ലഭ്യമാക്കാനും ഈ രീതി സഹായിക്കുന്നു. തുടർന്ന് ഗണന ക്രിയകൾക്കായി കംപ്യൂട്ടറിൽ സൂക്ഷിച്ചു വച്ചിട്ടുള്ള പ്രോഗ്രാമുകൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തി, നിവേശ ഡേറ്റ(input)യെ പ്രോസസ്സു ചെയ്ത് സിസ്റ്റം നിർഗമ (output) ഡേറ്റ ലഭ്യമാക്കുന്നു.

മറ്റ് വാഹനങ്ങളിലെ ഡിജിറ്റൽ സംവിധാനവുമായി ബന്ധം സ്ഥാപിക്കാനും വാഹനത്തിൽ സ്വചാലിത നിയന്ത്രണ സംവിധാനം നടപ്പിലാക്കാനും ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സംവിധാനം അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. ഒരു പരിപൂർണ സ്വചാലിത സിസ്റ്റം, അത് നിയന്ത്രിക്കുന്ന വാഹനത്തിന്റെ സ്ഥാനത്തിന് മാറ്റം വരുത്തുന്നത്, മിക്കപ്പോഴും വാഹന നിയന്ത്രണ സംവിധാനം പ്രയോജനപ്പെടുത്തിയായിരിക്കില്ല; മറിച്ച്, ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റത്തിൽ സൂക്ഷിച്ചു വച്ചിട്ടുളള കംപ്യൂട്ടർ പ്രോഗ്രാമിൽ/പ്രോഗ്രാമുകളിൽ തന്നെ ആവശ്യമായ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തിയായിരിക്കും സിസ്റ്റം ഇത് പ്രാവർത്തികമാക്കുന്നത്.

സ്ഥാന നിർണയം. വാഹനത്തിന്റെ ആപേക്ഷിക സ്ഥാനം നിശ്ചയിക്കാൻ രണ്ടുതരത്തിലുളള പ്രമാണ സ്രോതസ്സുകൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്താറുണ്ട്; ആന്തര സ്രോതസ്സുകളും (internal sources) ബാഹ്യ സ്രോതസ്സുകളും (external sources). ജഡത്വീയ പ്ലാറ്റ്ഫോം (internal platform), പ്രതല മാച്ചിങ് സിസ്റ്റം (terrain matching systems) എന്നിവ ആന്തര സ്രോതസ്സുകൾക്കുള്ള ഉദാഹരണങ്ങളാണ്; നാവിഗേഷൻ ബീക്കൺ, [[പ്രക്ഷേപണ വിദ്യുത്കാന്ത മണ്ഡലം]] (broadcast electromagnetic field), ഉപഗ്രഹ ട്രാൻസ്പോൺഡെർ സിസ്റ്റം മുതലായവയാണ് ബാഹ്യ സ്രോതസ്സുകൾ.

സിസ്റ്റത്തിൽ ലഭിക്കുന്ന നിവേശ വിവരങ്ങൾ. വാഹനത്തിന്റെ സ്ഥാനം, അവസ്ഥ, നിയന്ത്രണ രീതി എന്നിവയെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന നിവേശ വിവരങ്ങളാണ് യഥാക്രമം സ്ഥാന വിവരം, അവസ്ഥാ വിവരം, നിയന്ത്രണ വിവരം എന്നിവ. ഈ മൂന്നു തരത്തിലുളള നിവേശ ഡേറ്റയും ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സംവിധാനത്തിൽ ലഭിക്കുന്നുണ്ടാവും.
നാവിഗേഷൻ രീതികളുടെ താരതമ്യപഠനം - a.അനലോഗ് b.ഡിജിറ്റൽ

വാഹനത്തിലെ ജഡത്വീയ പ്ലാറ്റ്ഫോം, പ്രതല മാച്ചിങ് സിസ്റ്റം, ഭൗമ/ഉപഗ്രഹ ട്രാൻസ്പോൺഡെർ സിസ്റ്റം (ground / satellite transponder system) തുടങ്ങിയവയിൽ നിന്ന് വാഹനത്തിന്റെ തൽസമയ സ്ഥാനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നു. വാഹനത്തിന്റെ സ്ഥാനത്തിന് ഓരോ മൈക്രോ സെക്കണ്ടിലും വരുന്ന മാറ്റങ്ങൾ കണ്ടുപിടിക്കാൻ കെല്പ്പുള്ളവയാണ് ലൊറാൻ, ടേകെൻ തുടങ്ങിയ വിദ്യുത്കാന്ത സംവിധാനങ്ങൾ. മാപനങ്ങൾ നടത്തുമ്പോൾ വാഹനത്തിലും പ്രമാണ സ്രോതസ്സിലും ഉള്ള മാസ്റ്റർ ക്ലോക്കുകൾ കാണിക്കുന്ന സമയം ഒന്നു തന്നെയാവണം; അതായത് എല്ലാ മാസ്റ്റർ ക്ലോക്കുകളും തുല്യകാലനം (synchronized) ചെയ്യപ്പെട്ടവയാകണം; തുല്യകാലനത്തിൽ ഇടയ്ക്കിടെ വ്യത്യാസം വരുന്ന മുറയ്ക്ക് അവയെ വീണ്ടും തുല്യകാലനം ചെയ്യേണ്ടതുമാണ്.

വാഹനത്തിലെ പ്രകാശീയ സ്കാനറുകൾ, റഡാർ എന്നിവയിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന സിഗ്നലിനെ നാവിഗേഷൻ സംവിധാനത്തിൽ സംഭരിച്ചു വച്ചിട്ടുള്ള പ്രമാണ രൂപങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തിയാണ് പ്രതല മാച്ചിങ് സംവിധാനം പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. സംഭരിച്ചു വയ്ക്കേണ്ടിവരുന്ന ഡേറ്റയുടെ അളവ് ഇവിടെ വളരെ ഉയർന്നതായിരിക്കും. ഉദാഹരണമായി ഒരു സാധാരണ മാപ്പ് ഫ്രെയിം (map frame) തയ്യാറാക്കി താരതമ്യപഠനം ചെയ്യാൻ ഏകദേശം 106 ബൈറ്റ് അളവ് ഡേറ്റ വേണ്ടിവരും. ഒരു സെക്കണ്ടിൽ 2-6 പ്രാവശ്യം വരെ ഇത്തരത്തിലുള്ള താരതമ്യം നടത്താൻ ആധുനിക ഡിജിറ്റൽ സംവിധാനത്തിന് കഴിവുണ്ടാകും.

പക്ഷേ, താരതമ്യേന വിസ്തൃതിയേറിയ ഭൂവിഭാഗങ്ങളുടെ താരതമ്യപഠനത്തിന്, ആയിരക്കണക്കിനു മാപ്പ് ഫ്രെയിമുകൾ സംഭരിച്ചു വച്ച് പരിശോധിക്കേണ്ടിവരും. പ്രകാശീയ സംഭരണ സംവിധാനം, ആർട്ടിഫിഷ്യൽ ഇന്റെലിജെൻസ് (AI) സംവിധാനം മുതലായവ ഇതിന് പ്രയോജനപ്പെടുത്താവുന്ന രീതികളാണ്. കൂടാതെ ദൃശ്യ ചിത്രങ്ങളുടെ (visual images) വിധിപ്രകാരമുള്ള അപഗ്രഥനത്തിനും അക സിസ്റ്റങ്ങൾ ഉപകരിക്കാറുണ്ട്.

നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം പ്രമാണമായി സ്വീകരിക്കാവുന്ന ബാഹ്യ സ്രോതസ്സ് ചിലപ്പോൾ പ്രവർത്തനരഹിതമായിത്തീർന്നേക്കാം; അല്ലെങ്കിൽ അവ പ്രേഷണം ചെയ്യുന്ന ഡേറ്റാ സിഗ്നലിന് ഏതെങ്കിലും തരത്തിലുള്ള തടസ്സം നേരിടാം. തന്മൂലം ഇത്തരം സ്രോതസ്സുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സ്ഥാന നിർണയ രീതി സ്വീകരിക്കാതിരിക്കുന്നതാണ് ഉത്തമം. പ്രതല മാച്ചിങ് സംവിധാനത്തിൽ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന പ്രമാണ സ്രോതസ്സുകൾക്ക് ഇത്തരം പോരായ്മകളൊന്നുമില്ല. ഇത്തരത്തിലുള്ളൊരു സംവിധാനമാണ് ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങളിലെ 'സ്റ്റാർ ട്രാക്കർ സിസ്റ്റം'. വാഹനത്തിൽ നിന്ന് വീക്ഷിക്കാവുന്ന ഒന്നോ രണ്ടോ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ പ്രതീത സ്ഥാനങ്ങൾക്ക് ബഹിരാകാശ വാഹനത്തിന്റെ സഞ്ചാരം മൂലം വരുന്ന മാറ്റങ്ങൾ, സിസ്റ്റത്തിലെ ഉപകരണങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. തുടർന്ന് പ്രസ്തുത വിവരം ഉപയോഗിച്ച് ബഹിരാകാശ വാഹനത്തിന്റെ തത്സമയ സ്ഥാനം കണക്കാക്കുന്നു.

വാഹനത്തിലെ പരിസര അനുശ്രവണ സംവിധാനങ്ങൾ നൽകുന്ന വിവരമാണ് അവസ്ഥാ വിവരം. വാഹനത്തിന്റെ തൽസമയ അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നവയാണിവ. ഉദാഹരണമായി സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു വിമാനത്തെ സംബന്ധിച്ച്, അതിന്റെ ചുറ്റിലുമുള്ള അന്തരീക്ഷ വായുവിന്റെ യഥാർഥ വേഗത, വിമാനത്തിൽ നിന്ന് മാപനം ചെയ്യുമ്പോഴുള്ള ഭൂതല വേഗത, വിമാനത്തിന്റെ ഉയരം, വിമാനത്തിന്റെ പ്രതികരണ രീതി എന്നിവ അതിന്റെ അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന അവസ്ഥാ വിവരങ്ങളാണ്.

ഭൂതല സ്റ്റേഷൻ, വാഹനത്തിലെ നിയന്ത്രണ സംവിധാനം, ഓപ്പറേറ്റർ/ഓപ്പറേറ്റർമാർ, എന്നിവയിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്നവയാണ് നിയന്ത്രണ വിവരം. വാഹനത്തിന്റെ തത്സമയ സ്ഥാനം, സഞ്ചാര ദിശ എന്നിവ കണക്കാക്കി അവയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, വാഹനത്തിന്റെ സഞ്ചാര രീതി അതിന്റെ ലക്ഷ്യപ്രാപ്തിക്ക് യോജിച്ചതാണോ എന്ന് നിയന്ത്രണ സിസ്റ്റം വിലയിരുത്തുന്നു. തുടർന്ന് അതിനനുയോജ്യമായ നിർദ്ദേശങ്ങൾ വാഹനത്തിലെ ഓപ്പറേറ്റർമാർക്കോ, വാഹനത്തിലെ സെർവൊമെക്കാനിസ സംവിധാനത്തിലേക്കോ, നാവിഗേഷൻ സംവിധാനത്തിലേക്കോ നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഗണന രീതി
ഗണന രീതി. നിവേശ ഡേറ്റ പ്രയോജനപ്പെടുത്തി ആവശ്യമായ വിവരങ്ങൾ കണ്ടുപിടിക്കാൻ പൊതുവേ ഡിജിറ്റൽ കംപ്യൂട്ടറുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇതിനു സഹായകമായ പ്രോഗ്രാമുകൾ കംപ്യൂട്ടറിൽ സംഭരിച്ചു വച്ചിട്ടുണ്ടാകും. വാഹനത്തിന്റെ സഞ്ചാര പാതയുടെ കൃത്യത ഉറപ്പാക്കുക, സഞ്ചാര ദിശയുടെ രൂപരേഖ സിസ്റ്റത്തിലെ കംപ്യൂട്ടറിൽ സംഭരിച്ചു വയ്ക്കുക, പരമാവധി ഇന്ധനോപഭോഗം ലഭ്യമാക്കുന്ന വാഹന വേഗത കണക്കാക്കുക, അത്യാസന്ന ഘട്ടങ്ങളിൽ സ്വചാലിത നിയന്ത്രണ രീതി അവലംബിക്കാതെ ഓപ്പറേറ്റർക്ക് പൂർണ പ്രവർത്തന സ്വാതന്ത്ര്യം നൽകുന്ന 'മാന്വൽ സഞ്ചാര മോഡ്' പ്രാവർത്തികമാക്കുക തുടങ്ങിയ കാര്യങ്ങൾ സിസ്റ്റം തന്നെ നിർവഹിക്കുന്നു. വാഹനത്തിലെ ഡിജിറ്റൽ ഫ്ളൈറ്റ് കൺട്രോൾ സിസ്റ്റവുമായി, ഡിജിറ്റൽ ഡേറ്റാബേസിലൂടെ ബന്ധം സ്ഥാപിക്കാനും ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം ഉപകരിക്കുന്നു. ഇതു കാരണം വാഹനത്തിന്റെ ഫ്ലൈറ്റ് സംവിധാനത്തിലേക്ക്, നാവിഗേഷൻ സംവിധാനത്തിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന നിർഗമ ഡേറ്റ നേരിട്ട് നൽകാനാകും.

സിസ്റ്റത്തിൽ നിർഗമ വിവരങ്ങൾ പ്രധാനമായി നാലു തരത്തിൽ ലഭിക്കാറുണ്ട്. വാഹനത്തിന്റെ തൽസമയ സ്ഥാനത്തിന്റെ അക്ഷാംശവും രേഖാംശവും ദശാംശ അക്കങ്ങളിൽ സൂചിപ്പിക്കുന്നതാണ് ഒരു രീതി. ഇതിനുപകരം അവസ്ഥയെ സംബന്ധിക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ ഏതെങ്കിലും ഒരു ഭാഷയെ (ഇംഗ്ലീഷ്, ഫ്രഞ്ച് മുതലായവ) അടിസ്ഥാനമാക്കി വാക്യ രൂപത്തിൽ സ്ക്രീനിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നതാണ് മറ്റൊരു രീതി. ഈ രണ്ടു തരത്തിലും വിവരങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നതാണ് മൂന്നാമത്തെ രീതി. വാഹനത്തിന്റെ സ്റ്റീയറിങ് ഡേറ്റ, ഇതര വിവരങ്ങൾ എന്നിവയെ സ്ക്രീനിൽ ആലേഖന രൂപത്തിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നത് നാലാമത്തെ രീതിയാണ്.

ബഹിരാകാശത്തിലും ആകാശത്തിലും ഭൂമിയിലും സഞ്ചരിക്കുന്ന വാഹനങ്ങളുടെ സംഖ്യ വർധിച്ചു വരുന്ന ഇക്കാലത്ത് വളരെ സൗകര്യപ്രദവും പ്രസക്തിയേറിയതുമായ ഒരു സംവിധാനമാണ് ഡിജിറ്റൽ നാവിഗേഷൻ സിസ്റ്റം