GPS คืออะไร ?

GPSคือ ระบบระบุตำแหน่งบนพื้นโลก ย่อมาจากคำว่า Global Positioning System ซึ่งระบบ GPS ประกอบไปด้วย 3 ส่วนหลัก คือ
1.ส่วนอวกาศ ประกอบด้วยเครือข่ายดาวเทียมหลัก 3 ค่าย คือ อเมริกา รัสเซีย ยุโรป
- ของอเมริกา ชื่อ NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging GPS) มีดาวเทียม 28 ดวง ใช้งานจริง 24 ดวง อีก 4 ดวงเป็นตัวสำรอง ดาวเทียมแต่ละดวงใช้ เวลาในการโคจรรอบโลก 12 ชั่วโมง
- ยุโรป ชื่อ Galileo มี 27 ดวง
- รัสเซีย ชื่อ GLONASS หรือ Global Navigation Satellite
2.ส่วนควบคุม ประกอบด้วยสถานีภาคพื้นดิน สถานีใหญ่อยู่ที่ Falcon Air Force Base ประเทศ อเมริกา และศูนย์ควบคุมย่อยอีก 5 จุด กระจายไปยังภูมิภาคต่าง ๆ ทั่วโลก
3.ส่วนผู้ใช้งาน ผู้ใช้งานต้องมีเครื่องรับสัญญาณที่สามารถรับคลื่นและแปรรหัสจากดาวเทียมเพื่อนำมาประมวลผลให้เหมาะสมกับการใช้งานในรูปแบบต่างๆ

ทุกวันนี้บางท่านมักจะเข้าใจผิดว่า GPS เป็น GPRS ซึ่ง GPRS ย่อมาจากคำว่า General Packet Radio Service เป็นระบบสื่อสารแบบไร้สายสำหรับโทรศัพท์มือถือ หรือ PDA หรือ notebook เพื่อเชื่อมต่อกับ internet

ดาวเทียมระบุตำแหน่ง GPS ที่นิยมใช้กันในอุปกรณ์สื่อสารต่างๆ มีชนิดใดบ้าง
1.GPSคือ ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก โดยคำว่า จีพีเอส นั้นมาจากคำว่า Global Positioning System ปัจจุบันมีดาวเทียมที่ใช้ระบบจีพีเอสจำนวน 31 ดวง
     GPS ทำงานได้โดยใช้หลักการของดอปเลอร์ และรับสัญญาณจากดาวเทียมอย่างน้อย 3 ตัว เพื่อความแม่นยำในบอกตำแหน่งของผู้ใช้ในรูปแบบ 3 มิติ (แกน x,y,z) แต่เนื่องจากสัณฐานของโลกเป็นทรงกลม ถ้าต้องการระบุความสูงก็ต้องใช้ดาวเทียมดวงที่ 4 ในการบอกตำแหน่ง เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่ถูกต้องแม่นยำยิ่งขึ้นทั้งนี้ ความแม่นยำของตำแหน่งจะขึ้นอยู่กับจำนวนดาวเทียมที่จับสัญญาณ ยิ่งใช้ดาวเทียมหลายดวงในการระบุตำแหน่ง ความแม่นยำยิ่งสูงขึ้น ชนิดที่ว่าผิดพลาดไม่ถึงร้อยเมตร แต่ถ้าเป็น GPS ทางทหาร ความผิดพลาดจะน้อยมากในระยะไม่เกินสิบเมตรหรือน้อยกว่า ข้อดีของจีพีเอสคือ ค่อนข้างแม่นยำขึ้นอยู่กับจำนวนดาวเทียม และไม่ต้องใช้สัญญาณอินเทอร์เน็ต
     ด้วยข้อจำกัดของ GPS ที่ทำงานได้ดีเฉพาะพื้นที่โล่ง แต่ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่ออยู่ในอาคารหรือถูกบดบังด้วยสิ่งก่อสร้าง อุปกรณ์สื่อสารหลาย ๆ ชนิด เช่น สมาร์ทโฟน วิทยุสื่อสารบางชนิด จึงต้องมีระบบจีพีเอสอีกแบบมาทดแทน คือ A-GPS (Assisted GPS) ซึ่งแทนที่จะจับสัญญาณกับดาวเทียมโดยตรง ก็เปลี่ยนมาจับสัญญาณโดยใช้อินเทอร์เน็ตแทน ซึ่งจะระบุตำแหน่งจากตัวกระจายสัญญาณอินเทอร์เน็ต แล้วดึงพิกัดจากการเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ของจีพีเอสอีกทีหนึ่ง เช่น หากเราใช้ A-GPS ด้วย 3G/4G ระบบจะทำการระบุตำแหน่งของเสา Cell Site ที่เราเชื่อมต่อสัญญาณมือถืออยู่ใกล้ๆ ข้อเสียคือ ต้องใช้สัญญาณอินเทอร์เน็ต หากใช้ 3G/4G ก็จำเป็นต้องใช้ดาต้า และมีความแม่นยำที่ต่ำกว่าเนื่องจากไม่ได้เชื่อมต่อจีพีเอสโดยตรง

 2.GLONASS (รัสเซีย)
กลอนาส (ย่อมาจาก Globalnaya Navigazionnaya Sputnikovaya Sistema ในภาษารัสเซีย หรือ Global Navigation Satellite System) พูดง่ายๆ ก็คือดาวเทียมจีพีเอสทีผลิตโดยรัสเซียนั่นเอง ดาวเทียมที่ใช่เทคโนโลยีกลอนาสมีทั้งหมด 24 ดวง ข้อดีที่เหนือกว่าจีพีเอสคือ การระบุตำแหน่งของโลกในละติจูดสูงๆ จะแม่นยำกว่า เพราะกลอนาสจะโคจรอยู่แถวๆ น่านฟ้าประเทศรัสเซียนั่นเอง

 3.GALILEO (สหภาพยุโรป)
ดาวเทียมกาลิเลโอถือกำเนิดขึ้นในปี 1999 และใช้จริงในปี 2016 ด้วยความร่วมมือของประเทศในสหภาพยุโรปและประเทศอื่นๆ เช่น อิสราเอล ซาอุดิอาระเบีย อินเดีย และเกาหลีใต้ ระบุพิกัดได้แม่นยำกว่าจีพีเอส (เนื่องจากไม่ต้องโคจรไปทั่วโลก) ปัจจุบันมีอุปกรณ์หรือสมาร์ทโฟนที่ใช้ดาวเทียมกาลิเลโออยู่บ้าง แต่ไม่เยอะเท่ากลอนาส

 4.BEIDOU (จีน)
เป็นดาวเทียมสาธารณรัฐประชาชนจีน โดยใช้ชื่อว่า BEIDOU (เป่ยโตว)

GPS ทำงานอย่างไร?
     GPS ทำงานโดยการรับสัญญาณจากดาวเทียมแต่ละดวง โดยสัญญาณดาวเทียมนี้ประกอบไปด้วยข้อมูลที่ระบุตำแหน่งและเวลาขณะส่งสัญญาณ ตัวเครื่องรับสัญญาณ GPS จะต้องประมวลผลความแตกต่างของเวลาในการรับสัญญาณเทียบกับเวลาจริง ณ ปัจจุบันเพื่อแปรเป็นระยะทางระหว่างเครื่องรับสัญญาณกับดาวเทียมแต่ละดวง ซึ่งได้ระบุมีตำแหน่งของมันมากับสัญญาณดังกล่าวข้างต้น
      เพื่อให้เกิดความแม่นยำในการค้นหาตำแหน่งด้วยดาวเทียม ต้องมีดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง เพื่อบอกตำแหน่งบนผิวโลก ซึ่งระยะห่างจากดาวเทียมทั้ง 3 กับเครื่อง GPS จะสามารถระบุตำแหน่งบนผิวโลกได้หากพื้นโลกอยู่ในแนวระนาบแต่ในความเป็นจริงพื้นโลกมีความโค้งเนื่องจากสัณฐานของโลกมีลักษณะกลม ดังนั้นดาวเทียมดวงที่ 4 จะทำให้สามารถคำนวณเรื่องความสูงเพื่อทำให้ได้ตำแหน่งที่ถูกต้องมากขึ้น
      นอกจากนี้ความแม่นยำของการระบุตำแหน่งนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวเทียมแต่ละดวง กล่าวคือถ้าระยะห่างระหว่างดาวเทียมที่ใช้งานอยู่ห่างกันย่อมให้ค่าที่แม่นยำกว่าที่อยู่ใกล้กัน และยิ่งมีจำนวนดาวเทียมที่รับสัญญาณได้มากก็ยิ่งให้ความแม่นยำมากขึ้น ความแปรปรวนของชั้นบรรยากาศชั้นบรรยากาศประกอบด้วยประจุไฟฟ้า ความชื้น อุณหภูมิ และความหนาแน่นที่แปรปรวนตลอดเวลา คลื่นเมื่อตกกระทบ กับวัตถุต่างๆ จะเกิดการหักเหทำให้สัญญาณที่ได้อ่อนลง และสิ่งแวดล้อมในบริเวณรับสัญญาณเช่นมีการบดบังจากกระจก ละอองน้ำ ใบไม้ จะมีผลต่อค่าความถูกต้องของความแม่นยำ เนื่องจากถ้าสัญญาณจากดาวเทียมมีการหักเหก็จะทำให้ค่าที่คำนวณได้จากเครื่องรับสัญญาณเพี้ยนไป และสุดท้ายก็คือประสิทธิภาพของเครื่องรับสัญญาณว่ามีความไวในการรับสัญญาณแค่ไหนและความเร็วในการประมวณผลด้วย

// อ้างอิงข้อมูลจาก https://www.whatphone.net/article/gps-satellite-type-%E0%B8%94%E0%B8%B2%E0%B8%A7%E0%B9%80%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%A1%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B8%9A%E0%B8%B8%E0%B8%95%E0%B8%B3%E0%B9%81%E0%B8%AB%E0%B8%99%E0%B9%88%E0%B8%87/
//อ้างอิงข้อมูลจากhttps://www.global5thailand.com/thai/gps.htm

// อัพเดทข้อมูล By aom วันที่ 4 ก.ย. 63 เวลา 14.55 น.