Category: GPSคืออะไร

การทำงานของGPS ยกตัวอย่างดาวเทียม Navstar ของทางอเมริกา ประกอบด้วยดาวเทียม 24  ดวง โดยแบ่งเป็น  6  รอบวงโคจร การโคจรจะเอียงทำมุมเอียง 55 องศากับเส้นศูนย์สูตร ( Equator )ในลักษณะสานกันคล้าย ลูกตะกร้อ แต่ละวงโคจรมีดาวเทียม  4  ดวง รัศมีวงโคจรจากพื้นโลก 20,162.81 กม. หรือ 12,600 ไมล์ ดาวเทียมแต่ละดวงใช้ เวลาในการโคจรรอบโลก 12 ชั่วโมง

GPS ทำงานโดยการรับสัญญาณจากดาวเทียมแต่ละดวง โดยสัญญาณดาวเทียมนี้ประกอบไปด้วยข้อมูลที่ระบุตำแหน่งและเวลาขณะส่งสัญญาณ ตัวเครื่องรับสัญญาณ GPS จะต้องประมวลผลความแตกต่างของเวลาในการรับสัญญาณเทียบกับเวลาจริง ณ ปัจจุบันเพื่อแปรเป็นระยะทางระหว่างเครื่องรับสัญญานกับดาวเทียมแต่ละดวง ซึ่งได้ระบุมีตำแหน่งของมันมากับสัญญานดังกล่าวข้างต้น

เพื่อให้เกิดความแม่นยำในการค้นหาตำแหน่งด้วยดาวเทียม ต้องมีดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง

เพื่อ บอกตำแหน่งบนผิวโลก ซึ่งระยะห่างจากดาวเทียมทั้ง 3 กับเครื่อง GPS (ที่จุดสีแดง) จะสามารถระบุตำแหน่งบนผิวโลกได้หากพื้นโลกอยู่ในแนวระนาบแต่ในความเป็นจริง พื้นโลกมีความโค้งเนื่องจากสัณฐานของโลกมีลักษณะกลมดังนั้นดาวเทียมดวงที่ 4 จะทำให้สามารถคำนวนเรื่องความสูงเพื่อทำให้ได้ตำแหน่งที่ถูกต้องมากขึ้น

การ วัดระยะห่างระหว่างดาวเทียมกับเครื่องรับทำได้โดยใช้สูตรคำนวณ ระยะทาง = ความเร็ว * ระยะเวลา วัดระยะเวลาที่คลื่นวิทยุส่งจากดาวเทียมมายังเครื่องรับ GPS คูณด้วยความเร็วของคลื่นวิทยุจะเท่ากับระยะทางที่เครื่องรับ อยู่ห่างจากดาวเทียม โดยเวลาที่วัดได้มาจากนาฬิกาของดาวเทียมที่มีความแม่นยำสูงมีความละเอียดถึง นาโนวินาที และมีการสอบทวนเสมอๆกับสถานีภาคพื้นดิน

องค์ประกอบสุดท้าย ก็คือตำแหน่งของดาวเทียมแต่ละดวงในขณะที่ส่งสัญญาณมาว่าอยู่ที่ใด(Almanac) มายังเครื่องรับ GPS โดยวงโคจรของดาวเทียมได้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าแล้วเมื่อถูกส่งขื้นสู่อวกาศ สถานีควบคุมจะคอยตรวจสอบการโคจรของดาวเทียมอยู่ตลอดเวลาเพื่อทวนสอบความถูก ต้อง

ความ แม่นยำของการระบุตำแหน่งนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวเทียมแต่ละดวง กล่าวคือถ้าระยะห่างระหว่างดาวเทียมที่ใช้งานอยู่ห่างกันย่อมให้ค่าที่แม่น ยำกว่าที่อยู่ใกล้กัน และยิ่งมีจำนวนดาวเทียมที่รับสัญญาณได้มากก็ยิ่งให้ความแม่นยำมากขึ้น ความแปรปรวนของชั้นบรรยากาศชั้นบรรยากาศประกอบด้วยประจุไฟฟ้า ความชื้น อุณหภูมิ และความหนาแน่นที่แปรปรวนตลอดเวลา คลื่นเมื่อตกกระทบ กับวัตถุต่างๆ จะเกิดการหักเหทำให้สัญญาณที่ได้อ่อนลง และสิ่งแวดล้อมในบริเวณรับสัญญาณเช่นมีการบดบังจากกระจก ละอองน้ำ ใบไม้ จะมีผลต่อค่าความถูกต้องของความแม่นยำ เนื่องจากถ้าสัญญาณจากดาวเทียมมีการหักเหก็จะทำให้ค่าที่คำนวณได้จากเครื่อง รับสัญญาณเพี้ยนไป และสุดท้ายก็คือประสิทธิภาพของเครื่องรับสัญญานว่ามีความไวในการรับสัญญาณ แค่ไหนและความเร็วในการประมวณผลด้วย

By: Techincar.com | ขายGPS ติดรถราคาถูก

GPS คืออะไร?

ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (Global Positioning System: โกบอล โพซิชั่นนิ่ง ซีสเต็มส์) หรือเรียกสั้นๆ ว่า GPS หมายถึง ระบบบอกตำแหน่งบนพื้นผิวโลกโดยอาศัยการคำนวณระบบพิกัดกริดแบบยูทีเอ็ม(Universal TransverseMercator: UTM) ทั้งหมด 60 โซนจากนาฬิกาที่ส่งมาจากดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลกซึ่งมีตำแหน่งที่แน่นอน ระบบนี้สามารถบอกตำแหน่ง ณ จุดที่สามารถรับสัญญาณไดทั่วโลกโดยเครื่องรับสัญญาณ GPS รุ่นใหม่ๆ จะสามารถคำนวณความเร็วและทิศทาง โดยสามารถนำมาใช้ร่วมกับโปรแกรมแผนที่เพื่อใช้ในการนำทางได้

ดาวเทียม GPS เป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรต่ำอยู่ที่ระดับความสูง 11,000 ไมล์จากระดับพื้นผิวโลก ใช้ในการยืนยันตำแหน่งโดยอาศัยพิกัดจากดาวเทียม 3-4 ดวง  ดาวเทียมจะโคจรรอบโลกเป็นเวลา 12 ชั่วโมงต่อหนึ่งรอบที่ความเร็ว 4 กิโลเมตร/วินาที การโคจรแต่ละรอบนั้นสามารถแบ่งได้เป็น 6 ระนาบ ระนาบละ 4 ดวง โดยทำมุม 55 องศา โดยทั้งระบบจะต้องมีดาวเทียม 24 ดวงหรือมากกว่าเพื่อให้สามารถยืนยันตำแหน่งได้ครอบคลุมทุกจุกบนผิวโลก โดยในปัจจุบันจะเป็นดาวเทียม GPS Block-II

ระบบบอกพิกัดดาวเทียมอื่นๆที่คล้ายคลึงกับระบบ GPS ในปัจจุบันบันมีหลายระบบ ไดแก

1. 1.              GLONASS (Global Navigation Satellite System)เป็นระบบของรัสเซีย ที่พัฒนาเพื่อ แข่งขันกับสหรัฐอเมริกาแต่ระบบนี้ยังใช้งานไดไมสมบูรณ์ ใช้งานได้เฉพาะในรัสเซีย ยุโรปและแคนาดา
2. 2.              Galileoเป็นระบบที่พัฒนาโดยสหภาพยุโรปร่วมกับจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้และยูเครน แล้วเสร็จในปีพ.ศ. 2553
3. 3.              Beidouเป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยประเทศจีน โดยให้บริการเฉพาะบางพื้นที่แต่ในอนาคตมีแผนที่จะพัฒนาโดยให้ครอบคลุมทั่วโลกโดยจะใช้ชื่อว่า COMPASS
4. 4.              QZSSระบบดาวเทียมของญี่ปุ่น ทำหน้าที่หลากหลาย ช่วยเสริมการหาตำแหน่งด้วย GPS โดยเน้นพื้นที่ประเทศญี่ปุ่น ที่มีอาคารสูงบดบังสัญญาณ GPS สำหรับ QZSS ถูกออกแบบให้มีวงโคจรเป็นเลข 8 โดยเต็มระบบจะประกอบด้วยดาวเทียม 3-4 ดวง

การทำงานของ GPS

ดาวเทียมทุกดวงที่โคจรอยู่บนท้องฟ้าจะมีการส่งสัญญาณGPS มาที่พื้นดินเพื่อที่จะบอกพิกัดตัวเองต่อสถานีควบคุม ข้อจำกัดคือดาวเทียมไม่สามารถใช้พลังงานสูงมากนักเนื่องจากพลังงานทั้งหมดไดจากพลังงานแสงอาทิตย์ดังนั้นกำลังส่งของสัญญาณ GPS จึงมีขนาดเล็กมากนี้คือสาเหตุที่สำคัญที่ทำให้

1.เครื่องรับ GPS ตองมีความไวสูงมากๆ เพื่อให้สามารถที่จะรับสัญญาณ GPS จากดาวเทียมซึ่งโคจรอยู่และรับสัญญาณGPS ที่ภาคพื้นดินซึ่งมีขนาดสัญญาณที่เล็กมากๆ

2.จากผลของข้อที่1ทำให้เครื่องรับ GPS จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในส่วนภาครับเป็นจำนวนมากโดยส่วนนี้จะทำหน้าที่ทั้งกรองสัญญาณที่รบกวนออกจากสัญญาณ GPS แล้วทำการขยายสัญญาณและนำไปถอดรหัสที่ส่วนของดิจิตอล ดังนั้นโดยทั่วไปเครื่องรับจึงมีอุปกรณ์จำนวนมากเราจึงเรียกมันว่าซิปเซต(Chipset)

3.จากข้อที่ 2 ภาคที่เป็นระบบดิจิตอลจะมี MCU เป็นหัวใจสำคัญในการคำนวณและถอดรหัสต่างๆ โดยปกติจะเป็น MCU ที่มีความสามารถในการคำนวณอย่างมาก ดังนั้นจึงนิยมใช้ MCU แบบ 32 บิต

4.หากสัญญาณ GPS ที่เครื่องรับและเครื่องส่งไม่ตรงกัน (Synchronize) งานนี้เราจะไม

สามารถถอดรหัสไดเลย ดังนั้น GPS หากต้องการบอกพิกัดไดจึงห้ามเปิดเครื่องจำเป็นต้องเปิดเครื่อง

ตลอดเวลา

5.เนื่องจากสัญญาณGPS ที่ตกกระทบภาคพื้นดินมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นมันจึงง่ายต่อการถูกรบกวน การที่จะให้สัญญาณที่แรงและดีที่สุดคืออย่าให้มีสิ่งกีดขวาง เครื่องรับ GPS บางประเภทจึงมีเสาอากาศแบบภายนอกโดยติดตั้งในที่โล่งแจ้งจึงทำให้เป็นที่มาของคำว่า “ไม่เห็นท้องฟ้าก็จะรับสัญญาณ GPS ไม่ได้”

GPS มีกี่ประเภท?

GPS (Global Positioning System) มีใช้ในหลายวัตถุประสงค์ทางธุรกิจแต่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมี 2 ประเภท คือ GPS Navigator (อุปกรณ์และระบบนำทาง) และ GPS Tracking System (อุปกรณ์และระบบติดตามรถ ยาพาหะนะหรือสัตว์เลี้ยง) โดยมีการทำงานที่แตกต่างกันดังนี้

1. 1.              GPS NAVIGATOR (อุปกรณ์และระบบนำทาง)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เพื่อบอกตำแหน่งที่เราจะเดินทางไป ใช้การบอกตำแหน่งรถของเราร่วมกับแผนที่ในการเดินทาง ผู้ใช้งานโดยส่วนมากเป็นเจ้าของรถที่ต้องการเดินทางไปในที่ต่างๆที่ไม่คุ้นเคย เมื่อสิ้นสุดการเดินทางก็บรรลุวัตถุประสงค์แผนที่ที่ใช้ในระบบนำทางในรถยนต์ที่ใช้กันโดยทั่วไปที่เป็นมาตรฐานอย่างไม่เป็นทางการ (de facto standard) มาจากสองบริษัทได้แก่แผนที่จากบริษัท แนฟเทค (NavTeq)และจากบริษัท เทเลแอตลาส (Tele Atlas)นอกจากสองบริษัทหลังนี้แล้ว ยังมีแผนที่จากบริษัทอื่นๆอีก แต่ไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากมีข้อจำกัดจากฟอร์แมตของแผนที่ที่เป็นลักษณะเฉพาะของแต่ละบริษัท และบริษัทขนาดเล็กไม่สามารถสนับสนุนพื้นที่ครอบคลุมประเทศในทวีปต่างๆ ทำให้บริษัทขนาดใหญ่มีข้อได้เปรียบ ตลอดทั้ง ขั้นตอนที่ทำให้การประมวลผลแผนที่ๆจะใช้กับซอฟต์แวร์ระบบนำทางมีปัญหาในการทำแผนที่เพื่อให้ใช้กับกับซอฟต์แวร์นั้นๆ ดังนั้นบริษัททำระบบนำร่องส่วนใหญ่จะใช้แผนที่ของบริษัทหนึ่งบริษัทใด หรือสองบริษัทนี้ เพื่อความรวดเร็วในการประมวลผล เนื่องจากข้อมูลของแผนที่แต่ละประเทศมีขนาดข้อมูลมหาศาลและใช้เนื้อที่ในการเก็บขนาดใหญ่ ทำให้ไม่สามารถนำข้อมูลทุกอย่างที่เพื่อใช้ในซอฟต์แวร์ของระบบนำร่องได้จึงได้มีการนำข้อมูลแผนที่นั้นมาทำการจัดเรียงใหม่เพื่อความเหมาะสม เพื่อประโยชน์ในเรื่องขนาดของแผนที่ๆต้องนำไปใช้ ตลอดจนความรวดเร็วในการเข้าอ่านและประมวลผลข้อมูล

• 2.               GPS TRACKING SYSTEM (อุปกรณ์และระบบติดตามรถหรือยานพาหนะ)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เพื่อติดตามรถโดยจะเก็บตำแหน่งการเดินทางตลอดเวลา เพื่อนำข้อมูลมาใช้ประโยชน์ในการบริหารจัดการยานพาหนะในเชิงการค้าพาณิชย์ รวมทั้งสิ่งของที่อยู่ในยานพาหนะผู้ใช้งานจะเป็นเจ้าของธุรกิจที่มีรถใช้ในภารกิจต่างๆ โดยจะใช้เป็นเครื่องมือในการบริหารจัดการการขนส่งในกลุ่มธุรกิจขนส่งสินค้า ธุรกิจบริการ ธุรกิจขนส่งผู้โดยสาร และรถสาธารณะต่างๆ โดยมากจะใช้ร่วมกับ software การรายงานประมวลและวิเคราะห์หาความคุ้มค่าสูงสุดในการใช้รถรวมถึงการป้องกันการสูญเสียจากการขนส่งในทุกขั้นตอน มีการส่งข้อมูลภาพและข้อมูลอื่นผ่านทางหน้าจอคอมพิวเตอร์ตลอด 24 ชั่วโมง

ตัวอุปกรณ์ติดตามรถ GPS Tracking มีอยู่หลากหลายแบบ แต่เราสามารถแบ่งตามประเภทการใช้งานได้เป็น 3 แบบใหญ่ๆ คือ แบบ Offline, แบบกึ่ง Offline และแบบ Online มาดูกันดีกว่า ว่าอุปกรณ์ติดตามรถแต่ละแบบแตกต่างกันอย่างไร

• 1.                   อุปกรณ์ติดตามรถแบบ Offline

  แบบนี้จะเก็บข้อมูลตำแหน่งพิกัดเอาไว้ในตัวเครื่อง GPS Tracking เลย เวลาจะดูข้อมูล จะต้องนำตัวเครื่อง GPS Tracking มาต่อเข้ากับเครื่อง Computer เพื่อถ่ายข้อมูลลงไป
  ข้อดี: อุปกรณ์แบบนี้จะราคาไม่แพง
  ข้อเสีย: ไม่สามารถตรวจสอบตำแหน่งปัจจุบันได้ ตรวจสอบได้แต่ประวัติการเดินทางที่ผ่านมาเท่านั้น

• 2.          อุปกรณ์ติดตามรถแบบกึ่ง Offline  

  GPS Tracking แบบนี้จะทำงานร่วมกับผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือ โดยตัวเครื่องจะมีช่องไว้ใส่ Simcardและจะส่งข้อมูลพิกัดกลับไปให้ผู้ใช้ผ่านระบบ SMS เมื่อผู้ใช้ร้องขอไปที่ตัวเครื่อง GPS Tracking
  ข้อดี: คือจะไม่มีค่าบริการรายเดือน จะมีแต่ค่าใช้บริการของเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ เช่น ค่าส่ง SMS
  ข้อเสีย: คือความสะดวกในการใช้งาน เพราะผู้ใช้จะได้รับข้อมูลพิกัดมาเป็นตัวเลข โดยผู้ใช้ต้อง

เชื่อมต่อ internet และพิมพ์ตัวเลขพิกัดเข้าไป เพื่อทำการหาตำแหน่งปัจจุบันทุกครั้งที่ได้ SMS และ

ตรวจสอบข้อมูลการเดินทางย้อนหลังไม่ได้

• 3.          อุปกรณ์ติดตามรถแบบ Online : GPS Tracking แบบ online
  

  ตัวอุปกรณ์จะรับข้อมูลพิกัดตำแหน่งปัจจุบันจากดาวเทียม และส่งไปเก็บที่เครื่อง Server ผ่านระบบ EDGE, GPRS และผู้ใช้สามารถเรียกดูตำแหน่งปัจจุบัน หรือประวัติการเดินทาง Report รายงานการเดินทางแบบ online ได้ทั้งจากเครื่อง Computer และมือถือ และยังสามารถส่งคำสั่งต่างๆกลับไปยังเครื่อง GPS Tracker ได้เช่นให้ดับเครื่องยนต์
  ข้อดี: คือข้อมูลพิกัดจะถูกเก็บไว้ที่ Server ดังนั้นผู้ใช้จะสามารถเรียกดูข้อมูลตำแหน่งปัจจุบันได้แบบ

Realtimeผ่านเครื่อง computer หรือมือถือที่เชื่อมต่อ internet ได้สามารถดูประวัติการเดินทางย้อนหลังและทำรายงานต่างๆ ได้ในผู้ให้บริการบางรายจะสามารถใช้เทคโนโลยีนี้ในการความคุมระบบต่างๆของรถได้อีกด้วย เช่นระบบไฟฟ้า ระบบน้ำมัน จึงสามารถใช้ความสามารถที่มีได้อย่างคุ้มค่า
ข้อเสีย: จะมีค่าบริการรายเดือนหรือตามเงื่อนไขการให้บริการของแต่ละผู้ให้บริการแต่ละราย เพราะมีการส่งข้อมูลและเก็บข้อมูลต่างๆไว้บน server ตลอดเวลา

ผู้เขียน : นายรักพงศ์ แสงหงษ์
สงวนลิขสิทธิ์ บทความโดย : www.techincar.com