GPS คืออะไร และทำงานอย่างไร
GPS คือ ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลกผ่านดาวเทียม (ย่อมาจาก Globle Positioning System) โดยพิกัดบนพื้นโลกที่ได้ จะมาจากการคำนวณสัญญาณนาฬิกาที่ส่งจากดาวเทียม มาที่เครื่องรับสัญญาณGPS ส่วนดาวเทียมGPSที่สามารถใช้ระบุตำแหน่งได้นั้น จะถูกออกแบบมาโดยเฉพาะให้โครจรอบโลก เพื่อส่งข้อมูลที่จะนำไปใช้คำนวณพิกัดออกมาตลอดเวลาระบบGPSจะทำงานได้นั้น ต้องประกอบไปด้วย 3 ส่วนหลักๆคือ
1. สถานีฐาน : มีหน้าที่ควบคุมการทำงาน รวมถึงวงโคจรของดาวเทียม และให้ค่าสัญญาณนาฬิกาที่ถูกต้อง กับดาวเทียม GPS
2. ดาวเทียม GPS : ส่วนของดาวเทียม GPS ในปัจจุบันนั้น(2552) จะมาจาก 3 ชาติหลักๆคือ
- NAVSTAR : จากของประเทศอเมริกา มีทั้งหมด 24 ดวง โครจรอบโลกที่ความเร็ว 12ชั่วโมงต่อ 1 รอบ
- Galileo : ถูกพัฒนาโดยสหภาพยุโรป ร่วมกับประเทศจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้ และยูเครน รวมจำนวน 27 ดวง มีกำหนดเปิดดำเนินการในปี 2553
- GLONASS : (GLObal NAvigation Satellite System) ที่พัฒนาโดยรัสเซีย
- Beidou : เป็นดาวเทียม GPS ที่กำลังพัฒนาโดยประเทศจีน
3. เครื่องรับสัญญาณ GPS : ผู้ใช้งานสามารถรับสัญญาณ GPS ได้จากอุปกรณ์หลายๆอย่าง เช่น โทรศัพท์มือถือที่รับสัญญาณ GPS ได้, GPS Receiver (ต่อกับ computer, มือถือ) หรือ เครื่อง PNA (Personal Navigation Assistant) หรือเรียกง่ายๆว่า GPS Navigator, GPS ติดรถ หรือ Car GPS
การทำงานและประโยชน์ของระบบ GPS
แรกเริ่มนั้นการระบุตำแหน่งโดยใช้ดาวเทียม ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อจุดประสงค์ทางการทหารเป็นหลัก แต่ต่อมาทางการสหรัฐอเมริกา ได้เปิดให้ประชาชนทั่วไปได้ใช้ประโยชน์ จากข้อมูลที่ส่งออกมาจาก ดาวเทียมGPS ได้ฟรี บริษัทต่างๆจึงได้มีการพัฒนาอุปกรณ์เพื่อใช้ระบุพิกัด จากการรับสัญญาณ GPS เพื่อนนำมาใช้ประโยชน์ในหลายๆทางเช่น ใช้ในการนำทางยานพาหนะ ติดตามยานพาหนะหรือบุคคล หรือใช้ในการอ้างอิงสถานที่ในการเดินทาง และอื่นๆ
จากรูปแสดงวงโคจรของดาวเทียม และจำนวนของของดาวเทียมที่รับสัญญาณได้ ณ เวลานั้น
ความแม่นยำในการระบุตำแหน่งของ GPS
ตัวรับสัญญาณ GPS นั้นจะสามารถระบุตำแหน่งของเราได้แม่นยำแค่ไหน ขึ้นอยู่กับจำนวนดาวเทียม ที่สามารถรับสัญญาณได้ในขณะนั้น การระบุพิกัดขึ้นต่ำ ต้องการดาวเทียมอย่างน้อย 3 ดวง เพื่อระบุตำแหน่งในแกน X , Y , Z (x คือข้อมูลว่าดาวเทียมนี้คือตัวไหน, Y คือตำแหน่งของดาวเทียม และ Z คือเวลาที่ส่งข้อมูลในขณะนี้) ให้ได้ตำแหน่งที่ถูกต้อง โดยตัวเครื่อง GPS จะนำสัญญาณนาฬิกา ที่ได้รับจากดาวเทียมทั้ง 3 ดวง มาคำระยะห่าง ของเครื่องรับสัญญาณ GPS กับดาวเทียมเพื่อแจ้งพิกัดปัจจุบัน
จากรูปด้านบนจะเห็นได้ว่า หากรับสัญญาณGPS จากดาวเทียมได้เพียงดวงเดียว เราจะได้พิกัดในลักษณะเป็นวงกว้าง ไม่สามารถระบุตำแหน่งได้
แต่รูปที่ 2 เมื่อรับสัญญาณ GPS จากดาวเทียมได้ 2 ดวง จะทำให้สามารถระบุพิกัดได้ แต่จะมีพิกัดจำนวน 2 จุดที่เกิดจากการตัดกันของสัญญาณGPS จากดาวเทียม2ดวง ซึ่งก็ยังไม่สามารถระบุตำแหน่งที่ชัดเจนได้
และรูปที่ 3 จะสามารถระบุพิกัดบนพื้นโลกได้อย่างชัดเจน เนื้องจากเครื่องรับสัญญาณ GPS สามารถรับสัญญาณ จากดาวเทียมได้ 3 ดวง ทำให้ตัวเครื่องสามารถคำนวณหาพิกัด ซึ่งเกิดโดยจุดตัด จากสัญญาณดาวเทียม ทั้ง3ดวงได้ ดังนั้นการแสดงพิกัดที่ถูกต้อง ตัวเครื่องที่ใช้รับสัญญาณ GPS จะต้องรับสัญญาณ จากดาวเทียม GPS ได้อย่างน้อย 3 ดวงขึ้นไป (ยิ่งมากยิ่งดี)
ข้อจำกัดการใช้งาน GPS navigator
การรับสัญญาณ GPS จากดาวเทียม จะได้สัญญาณที่อ่อนลงหรือมีข้อผิดพลาด เมื่อมีปัจจัยบางอย่างเช่น มีฝนตกหนัก หรือฟ้ามีเมฆหนาทึบ ซึ่งเป็นข้อจำกัดทางภูมิอากาศ และหากอยู่ในพื้นที่มีแต่ตึกสูงมากๆอยู่ทั้ง 2 ข้างทาง เช่นในพื้นที่ที่เป็นย่านธุรกิจหรือในซอยแคบ อาจทำให้จำนวนดาวเทียมที่ตัวเครื่องจับสัญญาณได้มีน้อยลง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น