ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก
(Global
Positioning System)
ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก (GPS)
GPS ย่อมาจาก Global Positioning System ซึ่งถ้าแปลให้ตรงตัวแล้วคือ
ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลกโดยอาศัยดาวเทียมทั้งหมดถึง 24 ดวง โคจรอยู่เหนือพื้นโลก
การที่เครื่องรับสัญญาณจะสามารถที่จะกำหนดค่าพิกัด (X,Y) ได้จะต้องรับสัญญาณดาวเทียมได้อย่างน้อย 3 ดวงขึ้นไป แต่ถ้ารับได้ 4 ดวงก็จะสามารถกำหนดค่าพิกัด(X,Y) พร้อมทั้งค่าความสูง (Z) ของตำแหน่งนั้นได้ด้วย ระบบ GPSสามารถที่จะทำงานได้ทุกสภาวะและตลอด24 ชั่วโมง
ลักษณะการทำงานในการกำหนดค่าพิกัดของระบบ GPS ทำได้ด้วยการนำเครื่องรับไปยังตำแหน่งที่ต้อง การจะทราบค่าพิกัดจากนั้น
เครื่องรับจะรอสัญญาณจากดาวเทียมเมื่อเรื่องรับได้สัญญาณจากจำนวนดาวเทียมที่เพียงพอก็จะประมวลสัญญาณจากดาวเทียม
เมื่อเครื่องรับได้สัญญาณจากจำนวนดาวเทียมที่เพียงพอก็จะประมวลผลสัญญาณข้อมูลที่ได้จากดาวเทียม
และแสดงผลออกมาเป็นค่าพิกัดของตำแหน่งเครื่องรับ การนำระบบ GPS ไปใช้ในงานด้านต่างๆ
อย่างกว้างขวางโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับงานทางด้านแผนที่และงานทางด้านการสำรวจและทำให้ระบบGPSมีความสำคัญมากขึ้น
เครื่องรับ GPS
GPS ประกอบด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วนหลักคือ
1. ส่วนอวกาศ (Space segment)
2. ส่วนสถานีควบคุม (Control segment)
3. ส่วนผู้ใช้ (User segment)
GPS ประกอบด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วนหลักคือ
1. ส่วนอวกาศ (Space segment)
2. ส่วนสถานีควบคุม (Control segment)
3. ส่วนผู้ใช้ (User segment)
ส่วนอวกาศ (Space
segment) ประกอบด้วย
ดาวเทียมโคจรรอบโลก 24 ดวง ใช้ปฏิบัติงาน 21 ดวง สำรอง 3 ดวง ลอยอยู่ในวงโคจรสูงประมาณ 20,000กิโลเมตร หมุนรอบโลก1 รอบใช้เวลาโคจร 12 ชั่วโมง วงโคจรมีทั้งหมด 6 วงโคจร แต่ละวงโคจรมีดาวเทียม 4 ดวง เพื่อความแม่นยำ ถูกต้อง ในการคำนวณตำแหน่งพิกัดของ GPS Receiver ที่รับสัญญาณบนโลก ดาวเทียมจะใช้นาฬิกาอะตอมมิค ได้แก่ นาฬิกาอะตอมซีเซียม 2 เรือน และนาฬิกาอะตอมรูบิเดียม 2 เรือน
ดาวเทียมโคจรรอบโลก 24 ดวง ใช้ปฏิบัติงาน 21 ดวง สำรอง 3 ดวง ลอยอยู่ในวงโคจรสูงประมาณ 20,000กิโลเมตร หมุนรอบโลก1 รอบใช้เวลาโคจร 12 ชั่วโมง วงโคจรมีทั้งหมด 6 วงโคจร แต่ละวงโคจรมีดาวเทียม 4 ดวง เพื่อความแม่นยำ ถูกต้อง ในการคำนวณตำแหน่งพิกัดของ GPS Receiver ที่รับสัญญาณบนโลก ดาวเทียมจะใช้นาฬิกาอะตอมมิค ได้แก่ นาฬิกาอะตอมซีเซียม 2 เรือน และนาฬิกาอะตอมรูบิเดียม 2 เรือน
การติดต่อสื่อสารกับดาวเทียมใช้คลื่นวิทยุประกอบด้วย 2คลื่นความถี่ คือ คลื่น L1 ความถี่ 1575.42 MHz และคลื่น L2 ความถี่ 1227.60 MHz
ส่วนสถานีควบคุม (Control
segment)
ได้แก่สถานีภาคพื้นดินที่ทำหน้าที่ควบคุมระบบ กระจายอยู่ตามส่วนต่างๆ ของโลก เพื่อทำหน้าที่ปรับปรุงข้อมูลดาวเทียมให้มีความถูกต้องและทันสมัยอยู่ตลอดเวลา โดยแบ่งออกเป็น
1. สถานีควบคุมหลัก
2. สถานีติดตามดาวเทียม ทำหน้าที่รังวัดติดตามดาวเทียมตลอดเวลา
3. สถานีรับส่งสัญญาณ
ได้แก่สถานีภาคพื้นดินที่ทำหน้าที่ควบคุมระบบ กระจายอยู่ตามส่วนต่างๆ ของโลก เพื่อทำหน้าที่ปรับปรุงข้อมูลดาวเทียมให้มีความถูกต้องและทันสมัยอยู่ตลอดเวลา โดยแบ่งออกเป็น
1. สถานีควบคุมหลัก
2. สถานีติดตามดาวเทียม ทำหน้าที่รังวัดติดตามดาวเทียมตลอดเวลา
3. สถานีรับส่งสัญญาณ
ในการทำงาน
สถานีควบคุมหลักจะรับข้อมูลตำแหน่งและเวลาในการเคลื่อนที่ของดาวเทียมแต่ดวงจากสถานีติดตามดาวเทียม
จากนั้นทำการตรวจสอบและปรับแก้ค่าความถูกต้องของข้อมูลที่ควรจะเป็นส่งกลับไปยังตัวดาวเทียมวันละสามครั้ง
ส่วนผู้ใช้ (User
segment)
ส่วนผู้ใช้ ซึ่งนอกจากจะหมายถึงผู้ใช้งานระบบ GPS แล้ว ยังรวมถึง ฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ รวมถึงเทคนิควิธีการต่างๆ ที่ช่วยให้เกิดการปรับปรุงคุณภาพของการรับสัญญาณที่ดีขึ้น และค่าความถูกต้องเชิงตำแหน่งที่ถูกต้องมากขึ้น
ส่วนผู้ใช้ ซึ่งนอกจากจะหมายถึงผู้ใช้งานระบบ GPS แล้ว ยังรวมถึง ฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ รวมถึงเทคนิควิธีการต่างๆ ที่ช่วยให้เกิดการปรับปรุงคุณภาพของการรับสัญญาณที่ดีขึ้น และค่าความถูกต้องเชิงตำแหน่งที่ถูกต้องมากขึ้น
ประโยชน์และการประยุกต์ใช้ระบบ GPS
• ช่วยนำทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ตามต้องการ
• ช่วยในการติดตามการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ คน สัตว์ และสิ่งของ
• ช่วยในการปรับปรุงแก้ไขความถูกต้องเชิงตำแหน่งของข้อมูลจากดาวเทียม
• ช่วยในการสำรวจรังวัด ทำแผนที่ และจัดสร้างฐานข้อมูลสารสนเทศภูมิศาสตร์
• ช่วยในการควบคุมเครื่องจักรกลในภาคเกษตรกรรม
• ช่วยในการบริหารจัดการคมนาคมขนส่ง
• ช่วยสนับสนุนการให้บริการข้อมูลข่าวสารเชิงตำแหน่ง(Location Based Service)
• อื่นๆ
การใช้ GPS นำทางในรถยนต์
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ GPS
1. การใช้ GPS ในการควบคุมเครื่องจักรกลในการทำการเกษตร ช่วยลดปัญหาด้านแรงงาน เพิ่มความสะดวกรวดเร็วและเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดการ โดยติดตั้งระบบ GPS ในรถแทรคเตอร์เพื่อใช้ในการควบคุม การหยอดเมล็ด หยอดปุ๋ย ให้น้ำและเก็บเกี่ยว ด้วยค่าพิกัดที่แม่นยำ ตามแผนที่ และคำสั่งที่โปรแกรมไว้
การใช้รถแทรคเตอร์ควบคุมการหยอดเมล็ดพืชได้อย่างแม่ยำ
2. การประยุกต์ใช้ GPS กับการคมนาคม ขนส่ง และการจราจร
มีการประยุกต์ใช้ในการขนส่งสินค้า โดยการนำระบบ GPS มาใช้งานควบคุมคู่กับระบบขนส่งสินค้า
ทำให้ทราบที่อยู่ปัจจุบันของรถขนส่งสินค้าที่อยู่ระหว่างการปฏิบัติงานได้ทันทีหรือบางทีใช้
รายงานการจราจร
ตำแหน่งที่เกิดอุบัติเหตุหรือมีงานก่อสร้างสามารถเชื่อมต่อข้อมูลกับ Google
Earth ให้ดูสภาพจริงได้ และปัจจุบันนิยมใช้เป็นระบบนำทางในรถยนต์
GPS ใช้ในการติดตามรถขนส่งสินค้า
3. การประยุกต์ใช้ GPS กับการให้บริการข้อมูลข่าวสารเชิงตำแหน่ง
เป็นการใช้งานระบบ GPS ร่วมกับการให้บริการเครือข่ายสัญญาณโทรศัพท์มือถือเพื่อเพิ่มผลกำไรผ่านการโฆษณาประชาสัมพันธ์ข้อมูลข่าวสารเชิงพื้นที่ผ่านโทรศัพท์มือถือ
GPS ในโทรศัพท์มือถือ
อนาคตของระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก
ในปัจจุบันนอกจากระบบดาวเทียม GPS ของประเทศสหรัฐอเมริกาแล้ว ยังมีระบบดาวเทียมที่พัฒนาขึ้นอีกหลายระบบ เช่น GLONASSของประเทศรัสเซีย GALILEO ของสหภาพยุโรป IRNSS ของประเทศอินเดีย และ COMPASS ของประเทศจีน เป็นต้นทำให้มีการเรียกระบบดาวเทียมทั้งหลายว่า ระบบดาวเทียมนำหนของโลก : GNSS (Global NavigationSatellite Systems)
ในปัจจุบันนอกจากระบบดาวเทียม GPS ของประเทศสหรัฐอเมริกาแล้ว ยังมีระบบดาวเทียมที่พัฒนาขึ้นอีกหลายระบบ เช่น GLONASSของประเทศรัสเซีย GALILEO ของสหภาพยุโรป IRNSS ของประเทศอินเดีย และ COMPASS ของประเทศจีน เป็นต้นทำให้มีการเรียกระบบดาวเทียมทั้งหลายว่า ระบบดาวเทียมนำหนของโลก : GNSS (Global NavigationSatellite Systems)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------