GPS คืออะไร + ประโยชน์ของGPS

GPS คืออะไร?

GPSคือ ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (Global Positioning System: โกบอล โพซิชั่นนิ่ง ซีสเต็มส์) หรือเรียกสั้นๆ ว่า GPS หมายถึง ระบบบอกตำแหน่งบนพื้นผิวโลกโดยอาศัยการคำนวณระบบพิกัดกริดแบบยูที เอ็ม(Universal TransverseMercator: UTM) ทั้งหมด 60 โซนจากนาฬิกาที่ส่งมาจากดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลก ซึ่งมีตำแหน่งที่แน่นอน ระบบนี้สามารถบอกตำแหน่ง ณ จุดที่สามารถรับสัญญาณได้ ทั่วโลกโดยเครื่องรับสัญญาณ GPS รุ่นใหม่ๆ จะสามารถคำนวณความเร็วและทิศทาง โดยสามารถนำมาใช้ร่วมกับโปรแกรมแผนที่เพื่อใช้ในการนำทางได้

ดาว เทียม 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

Delta IV rocket launching the first GPS IIF satellite, May 2010 (Photo courtesy of United Launch Alliance)

GPS Constellation (Courtesy of US NEC for PNT) 20,200km Altitudes, 55 degree inclination

GPS Block II/IIA satellite

ระบบบอกพิกัดดาวเทียมอื่นๆที่คล้ายคลึงกับระบบ GPS ในปัจจุบันบันมีหลายระบบ ได้แก่

1. 1.              GLONASS (Global Navigation Satellite System)เป็นระบบของรัสเซีย ที่พัฒนาเพื่อ แข่งขันกับสหรัฐอเมริกาแต่ระบบนี้ยังใช้งานได้ไม่สมบูรณ์ ใช้งานได้เฉพาะในรัสเซีย ยุโรปและแคนาดา
2. 2.              Galileoเป็นระบบที่พัฒนาโดยสหภาพยุโรปร่วมกับจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้และยูเครน แล้วเสร็จในปีพ.ศ. 2553
3. 3.              Beidouเป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยประเทศจีน โดยให้บริการเฉพาะบางพื้นที่แต่ในอนาคตมีแผนที่จะพัฒนาโดยให้ครอบคลุมทั่วโลกโดยจะใช้ชื่อว่า COMPASS
4. 4.              QZSSระบบ ดาวเทียมของญี่ปุ่น ทำหน้าที่หลากหลาย ช่วยเสริมการหาตำแหน่งด้วย GPS โดยเน้นพื้นที่ประเทศญี่ปุ่น ที่มีอาคารสูงบดบังสัญญาณ GPS สำหรับ QZSS ถูกออกแบบให้มีวงโคจรเป็นเลข 8 โดยเต็มระบบจะประกอบด้วยดาวเทียม 3-4 ดวง

การทำงานของ GPS

ดาวเทียมทุกดวงที่โคจรอยู่บนท้องฟ้าจะมีการส่งสัญญาณ GPS มาที่พื้นดินเพื่อบอกพิกัดตัวเองต่อสถานีควบคุม ข้อจำกัดคือดาวเทียมไม่สามารถใช้พลังงานสูงมากนักเนื่องจากพลังงานทั้งหมดได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ ดังนั้นกำลังส่งของสัญญาณ GPS จึงมีขนาดเล็กมาก นี่คือสาเหตุที่สำคัญที่ทำให้

1. เครื่องรับ GPS ต้องมีความไวสูงมาก ๆ เพื่อให้สามารถรับสัญญาณ GPS จากดาวเทียมซึ่งโคจรอยู่และรับสัญญาณ GPS ที่ภาคพื้นดินซึ่งมีขนาดสัญญาณที่เล็กมาก ๆ
2. จากผลของข้อที่ 1 ทำให้เครื่องรับ GPS จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในส่วนภาครับเป็นจำนวนมาก โดยส่วนนี้จะทำหน้าที่ทั้งกรองสัญญาณที่รบกวนออกจากสัญญาณ GPS แล้วทำการขยายสัญญาณและนำไปถอดรหัสที่ส่วนของดิจิตอล ดังนั้นโดยทั่วไปเครื่องรับจึงมีอุปกรณ์จำนวนมาก เราจึงเรียกมันว่าชิปเซต (Chipset)
3. จากข้อที่ 2 ภาคที่เป็นระบบดิจิตอลจะมี MCU เป็นหัวใจสำคัญในการคำนวณและถอดรหัสต่าง ๆ โดยปกติจะเป็น MCU ที่มีความสามารถในการคำนวณอย่างมาก ดังนั้นจึงนิยมใช้ MCU แบบ 32 บิต
4. หากสัญญาณ GPS ที่เครื่องรับและเครื่องส่งไม่ตรงกัน (Synchronize) งานนี้เราจะไม่สามารถถอดรหัสได้เลย ดังนั้น GPS หากต้องการบอกพิกัดได้จึงห้ามปิดเครื่อง จำเป็นต้องเปิดเครื่อง

ตลอดเวลา

5.เนื่อง จากสัญญาณGPS ที่ตกกระทบภาคพื้นดินมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นมันจึงง่ายต่อการถูกรบกวน การที่จะให้สัญญาณที่แรงและดีที่สุดคืออย่าให้มีสิ่งกีดขวาง เครื่องรับ GPS บางประเภทจึงมีเสาอากาศแบบภายนอกโดยติดตั้งในที่โล่งแจ้งจึงทำให้เป็นที่มา ของคำว่า “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)

เป็น อุปกรณ์ที่ใช้เพื่อบอกตำแหน่งที่เราจะเดินทางไป ใช้การบอกตำแหน่งรถของเราร่วมกับแผนที่ในการเดินทาง ผู้ใช้งานโดยส่วนมากเป็นเจ้าของรถที่ต้องการเดินทางไปในที่ต่างๆที่ไม่คุ้น เคย เมื่อสิ้นสุดการเดินทางก็บรรลุวัตถุประสงค์แผนที่ที่ใช้ในระบบนำทางในรถยนต์ ที่ใช้กันโดยทั่วไปที่เป็นมาตรฐานอย่างไม่เป็นทางการ (de facto standard) มาจากสองบริษัทได้แก่แผนที่จากบริษัท แนฟเทค (NavTeq)และจากบริษัท เทเลแอตลาส (Tele Atlas)นอกจากสองบริษัทหลังนี้แล้ว ยังมีแผนที่จากบริษัทอื่นๆอีก แต่ไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากมีข้อจำกัดจากฟอร์แมตของแผนที่ที่เป็นลักษณะเฉพาะของแต่ละบริษัท และบริษัทขนาดเล็กไม่สามารถสนับสนุนพื้นที่ครอบคลุมประเทศในทวีปต่างๆ ทำให้บริษัทขนาดใหญ่มีข้อได้เปรียบ ตลอดทั้ง ขั้นตอนที่ทำให้การประมวลผลแผนที่ๆจะใช้กับซอฟต์แวร์ระบบนำทางมีปัญหาในการ ทำแผนที่เพื่อให้ใช้กับกับซอฟต์แวร์นั้นๆ ดังนั้นบริษัททำระบบนำร่องส่วนใหญ่จะใช้แผนที่ของบริษัทหนึ่งบริษัทใด หรือสองบริษัทนี้ เพื่อความรวดเร็วในการประมวลผล เนื่องจากข้อมูลของแผนที่แต่ละประเทศมีขนาดข้อมูลมหาศาลและใช้เนื้อที่ในการ เก็บขนาดใหญ่ ทำให้ไม่สามารถนำข้อมูลทุกอย่างที่เพื่อใช้ในซอฟต์แวร์ของระบบนำร่องได้จึง ได้มีการนำข้อมูลแผนที่นั้นมาทำการจัดเรียงใหม่เพื่อความเหมาะสม เพื่อประโยชน์ในเรื่องขนาดของแผนที่ๆต้องนำไปใช้ ตลอดจนความรวดเร็วในการเข้าอ่านและประมวลผลข้อมูล

• 2.               GPS TRACKING SYSTEM (อุปกรณ์และระบบติดตามรถหรือยานพาหนะ)

เป็น อุปกรณ์ที่ใช้เพื่อติดตามรถโดยจะเก็บตำแหน่งการเดินทางตลอดเวลา เพื่อนำข้อมูลมาใช้ประโยชน์ในการบริหารจัดการยานพาหนะในเชิงการค้าพาณิชย์ รวมทั้งสิ่งของที่อยู่ในยานพาหนะผู้ใช้งานจะเป็นเจ้าของธุรกิจที่มีรถใช้ใน ภารกิจต่างๆ โดยจะใช้เป็นเครื่องมือในการบริหารจัดการการขนส่งในกลุ่มธุรกิจขนส่งสินค้า ธุรกิจบริการ ธุรกิจขนส่งผู้โดยสาร และรถสาธารณะต่างๆ โดยมากจะใช้ร่วมกับ software การรายงานประมวลและวิเคราะห์หาความคุ้มค่าสูงสุดในการใช้รถรวมถึงการป้องกัน การสูญเสียจากการขนส่งในทุกขั้นตอน มีการส่งข้อมูลภาพและข้อมูลอื่นผ่านทางหน้าจอคอมพิวเตอร์ตลอด 24 ชั่วโมง

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

• 1.                   อุปกรณ์ติดตามรถแบบ Offline

  แบบ นี้จะเก็บข้อมูลตำแหน่งพิกัดเอาไว้ในตัวเครื่อง 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
  

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

Realtime ผ่านเครื่อง computer หรือมือถือที่เชื่อมต่อ internet ได้สามารถดูประวัติการเดินทางย้อนหลังและทำรายงานต่างๆ ได้ในผู้ให้บริการบางรายจะสามารถใช้เทคโนโลยีนี้ในการความคุมระบบต่างๆของรถ ได้อีกด้วย เช่นระบบไฟฟ้า ระบบน้ำมัน จึงสามารถใช้ความสามารถที่มีได้อย่างคุ้มค่า
ข้อเสีย: จะมีค่า บริการรายเดือนหรือตามเงื่อนไขการให้บริการของแต่ละผู้ให้บริการแต่ละราย เพราะมีการส่งข้อมูลและเก็บข้อมูลต่างๆไว้บน server ตลอดเวลา

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