gps จอมทอง

gps จอมทอง GPS คือ ระบบระบุตำแหน่งบนโลก เรียกย่อว่า Global Positioning System : GPS หรือรู้จักในชื่อ ทุ่งนาฟสตาร์ (Navstar) เป็นระบบดาวเทียมนำร่องโลก (Global Navigation Satellite System : GNSS) เพื่อกำหนดข้อมูลของตำแหน่งรวมทั้งเวลาโดยอาศัยการคำนวณจากความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ส่งมาจากตำแหน่งของดาวเทียมต่างๆที่โคจรอยู่รอบโลกทำให้สามารถเจาะจงตำแหน่ง ณ จุดที่สามารถรับสัญญาณได้ทั้งโลกและก็ในทุกลักษณะอากาศ gps บางเขน รวมทั้งสามารถคำนวณความเร็วและแนวทางเพื่อนำมาใช้ร่วมกับแผนที่สำหรับการนำทางได้

คุณสมบัติ

gps จอมทอง ดาวเทียมของจีพีเอสเป็นดาวเทียมที่มีวิถีโคจรระดับกึ่งกลาง (Medium Earth Orbit: MEO) ที่ระดับความสูงประมาณ 200 กิโลเมตร จากพื้นโลก ใช้การการันตีตำแหน่งโดยอาศัยพิกัดจากดาวเทียมขั้นต่ำ 4 ดวง ดาวเทียมจะหมุนรอบโลกตรงเวลา 4-8 ชั่วโมงต่อหนึ่งรอบ ที่ความเร็ว 4 กิโลเมตร/วินาที การโคจรแต่ละรอบนั้นสามารถได้เป็น 6 ราบๆละ 4 ดวง ทำมุม 55 องศา โดยทั้งระบบควรจะมีดาวเทียม 24 ดวง หรือมากยิ่งกว่า เพื่อให้สามารถการันตีตำแหน่งได้ครอบคลุมทุกจุดบนผิวโลก ปัจจุบัน เป็นดาวเทียม GPS Block-II มีดาวเทียมสำรองประมาณ 4-61 ดวง

GPS มีแบบระบบบอกพิกัดด้วยดาวเทียมอื่นๆที่คล้ายคลึงกับระบบจีพีเอส ในขณะนี้มีหลายระบบ เป็นต้นว่า

GLONASS (Global Navigation Satellite System) เป็นระบบของรัสเซีย ที่ปรับปรุงเพื่อชิงชัยกับสหรัฐอเมริกา ใช้งานได้สมบูรณ์ทั้งโลกตั้งแต่เดือน เดือนตุลาคม 2555
Galileo เป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยสหภาพยุโรป ร่วมกับจีน อิสราเอล ประเทศอินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้ รวมทั้งยูเครน จะเสร็จในปี พุทธศักราช 2553
Beidou เป็นระบบที่กำลังปรับปรุงโดยประเทศจีน โดยให้บริการเฉพาะบางพื้นที่ แม้กระนั้นในอนาคตมีแผนการที่จะปรับปรุงโดยให้ครอบคลุมทั่วโลกโดยจะใช้ชื่อว่า COMPASS
QZSS ระบบดาวเทียมของญี่ปุ่น ทำหน้าที่นานัปการ ช่วยเสริมการหาตำแหน่งด้วย GPS โดยเน้นพื้นที่ญี่ปุ่น ที่มีอาคารสูงบดบังสัญญาณ GPS สำหรับ QZSS ถูกดีไซน์ให้มีวิถีโคจรเป็นเลข 8 โดยเต็มระบบจะประกอบด้วยดาวเทียม 3-4 ดวง

ภูมิหลังของดาวเทียม GPS

ดาวเทียม GPS มีมาตั้งเเต่เมื่อใด gps บางเขน คนไหนกันเป็นผู้ผลิตและก็พัฒนาขึ้น มีการดำเนินงานแล้วก็การรับส่งสัญญาณเช่นไร รวมถึงองค์ประกอบหลักนั้นควรจะมีอะไรบ้าง

ดาวเทียมGPS ถูกปรับปรุงมาจากเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ในศตวรรษที่ 20 เรียกว่า Radio beacons ที่จะช่วยพัฒนาการเดินทางมากขึ้นไปอีก นอกจากนี้เทคโนโลยีของดาวเทียมยังช่วยในเรื่องเกี่ยวกับการเดินทางและก็การหาตำแหน่ง โดยพินิจจากเส้นที่สัญญาณเดินทางผ่านการประมาณของ Doppler ที่เคลื่อนที่ไปซึ่งมีระบบระเบียบ Transit คือระบบที่ใช้ในการออกเรือโดยอาศัยดาวเทียม ซึ่งมีการคิดค้นเสร็จในปี คริสต์ศักราช 1950 มีการใช้งานอยู่ 33 ปี จึงปลดปฏิบัติงานไป

ดาวเทียม และก็ ระบบ Transit เป็นยังไง

ระบบ Transit ได้พัฒนามาให้ข้อมูลการหาตำแหน่งที่แน่ๆให้กับเรือดำน้ำ Polaris ที่มีจรวดนำวิถี แนวทางเป็น การคาดการณ์โดยใช้ความถี่ Doppler ที่เปลี่ยนแปลงไปจากตำแหน่งดาวเทียม Sputnik ส่งโดยโซเวียตในตุลาคม คริสต์ศักราช 1957 ทำให้สัญญาณเปลี่ยนของ Doppler สามารถพินิจพิเคราะห์การโคจรของดาวเทียมใช้ข้อมูลที่เขียนเอาไว้ที่สถานีหนึ่งในกรณีที่ดาวเทียมโคจรผ่านไป

ระบบ Transit มีดาวเทียม 6 ดวง ที่มีลักษณะเหมือนวงกลม มีการโคจรผ่านขั้วโลกที่ความสูง 1,075 กิโลเมตร ช่วงเวลาของการหมุน 107 นาที การโคจรของดาวเทียม Transit จะแน่นอนกว่าโดยการติดตามจากสถานีบนพื้นโลกที่กำหนดไว้ ด้วยสภาพที่น่าพึงพอใจความเร็วที่แน่ๆเป็น 35 ถึง 100 เมตรต่อนาที แม้กระนั้นระบบ Transit ก็ยังมีปัญหาในเรื่องของ การปกคลุมปกคลุมพื้นที่ที่มีช่องว่างระหว่างกันมากมาย ทำให้ผู้ใช้จำเป็นต้องคำนวณโดยการ Interpolate ตำแหน่งของตัวเองในขณะที่ดาวเทียมโคจรเคลื่อนผ่านไป

จุดเริ่มแรกของ ดาวเทียม GPS

และก็จากความสำเร็จของระบบ Transit เป็นการกระตุ้นให้อีกทั้งกองทัพเรือรวมทั้งทัพอากาศของสหรัฐฯ พินิจพิเคราะห์ระบบช่วยการเดินทางที่เจริญรุ่งเรืองกว่าเดิมและก็มีประสิทธิภาพมากขึ้น ทางกระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกา ได้ผลิตระบบขึ้นใหม่ที่เรียกว่า “Navstar” ใช้ในการหาตำแหน่งทั้งโลก ซึ่งถูกใช้ประโยชน์ในการเจาะจงตำแหน่งเพื่อการนำวิถีของจรวดอีกทั้งทางบก ทางอากาศ และก็ยังสามารถพูดได้ว่ากองกำลังทหารอยู่ ณ ที่ใดของสนามรบ

ก็เลยเป็นจุดเริ่มแรกของการผลิตคิดค้นระบบกรรมวิธีกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก ซึ่งระบบ GPS จะมีความขัดแย้งกับ Transit คือระบบ GPS ให้สัญญาณครอบคลุมพื้นที่สม่ำเสมอแล้วก็ให้ความถูกต้องชัดเจนแล้วก็แม่นยำกว่าระบบเดิม ซึ่งได้ผลิตดาวเทียมให้มีความนำสมัย (Modernization) และก็สมควรในการนำไปใช้งานต่างๆจนกระทั่งเดี๋ยวนี้ ดาวเทียม GPS ได้ถูกผลิตขึ้นมาแล้ว 4 รุ่น เช่น Block I , Block II / IIA, Block IIR และก็ Block IIF

ส่วนประกอบของระบบดาวเทียม GPS

แบ่งได้เป็น 3 องค์ประกอบสำคัญๆอาทิเช่น

ส่วนศูนย์ควบคุมกลาง (Control Station Segment)

เป็นศูนย์กลางและก็ศูนย์บัญชาการสำหรับเพื่อการควบคุมแนวทางการทำงานของระบบ GPS รวมถึงการดูแลความเรียบร้อยของระบบ ตั้งอยู่ที่ฐานทัพอากาศเมือง Colorado Spring ประเทศอเมริกา ศูนย์ควบคุมกลาง (Control Station Segment) ประกอบด้วย

สถานีสังเกตการณ์ (Monitor Station) จำนวน 5 ที่ กระจัดกระจายอยู่ตามจุดต่างๆของโลก ดังเช่น Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia รวมทั้ง Colorado Spring
จานส่งสัญญาณภาคพื้นดิน (Ground Antennas) ซึ่งมีอยู่ร่วมกัน 3 จุด เช่น Ascension Island, Diego Garcia รวมทั้ง Kwajalein
ศูนย์บัญชาการ (Master Control Station) ตั้งอยู่ฐานทัพอากาศสหรัฐอเมริกา Schriever AFB เมือง Colorado

การทำงานหมายถึงเมื่อสถานีรับสัญญาณจากดาวเทียมมา เพื่อปรับแก้ไขข้อมูลวิถีโคจร (Ephemeris) และข้อมูลเวลา (Clock Correction) ของดาวเทียมแต่ละดวงและก็จะทำการส่งข้อมูลวงโคจร (Ephemeris) และข้อมูลเวลา (Clock Data) กลับไปยังดาวเทียม แล้วดาวเทียมก็จะทำการส่งข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุงแก้ไขเป็นระเบียบแล้วมากับคลื่นวิทยุมายังเครื่องรับสัญญาณ GPS

ส่วนอวกาศ (Space Segment) ประกอบด้วย

ดาวเทียมทั้งสิ้น 24 ดวง แต่ละดวงหมุนรอบโลกเป็นเวลา 12 ชั่วโมง
มีความสูงของเส้นทางโคจรอยู่ประมาณ 11,000 ไมล์จากแผ่นดิน
ดาวเทียมแต่ละดวงจะมีนาฬิกาอะตอม (Atomic Clock) ติดตั้งอยู่ถึง 4 เครื่อง ซึ่งให้ในตอนที่ตรงแล้วก็ถูกมากมาย
มีราบของเส้นทางโคจร 6 ระนาบ แต่ละราบมีดาวเทียม 4 ดวง แล้วก็เอียงทำมุมกับเส้นอีเควเตอร์ (Equator) เป็นมุม 55 องศา
องค์ประกอบของเส้นทางโคจร (Constellation) ในลักษณะนี้ทำให้มีดาวเทียมปริมาณ 5-8 ดวง ที่เครื่องรับสัญญาณ GPS สามารถรับสัญญาณได้ ณ ตำแหน่งหนึ่งตำแหน่งใดได้ตลอดระยะเวลา และก็ดาวเทียม GPS จะมีแผงเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar cell panels) โดยธรรมดาจะมานะหมุนตัวให้สามารถรับพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้ได้มากที่สุด

โดยเหตุนี้ตัวดาวเทียมจึงมีการหมุนปรับพฤติกรรมตลอดระยะเวลาโดยให้ปีกเซลล์พลังงานจากแสงอาทิตย์ตั้งฉากกับตำแหน่งของดวงตะวันในตัวดาวเทียมยังใส่แบตเตอรี่สำหรับให้พลังงานเมื่อดาวเทียม GPS เคลื่อนอยู่ภายในเงาโลกตลอดเวลา

ตำแหน่งของดาวเทียมจะถูกคำนวณให้เครื่องรับสัญญาณหาตำแหน่งของผู้ใช้ซึ่งสามารถรับข้อมูลได้ 50 bps ต่อเนื่องกัน วิถีโคจรของดาวเทียมแต่ละดวงต่อช่วงเวลา 1 ชั่วโมง โดยการตั้ง Element การโคจรที่ 15 Keplerian พร้อมกับค่าสัมประสิทธิ์ฮาร์โมนิค มากขึ้นจากการรบกวนและแก้ไขทุกๆ4ชั่วโมง

ส่วนของผู้ใช้งาน (User Segment)

มี 2 ส่วนใหญ่ๆเป็น ส่วนที่เกี่ยวเนื่องกับด้านทหาร (Military) แล้วก็ทางข้าราชการ (Civilian) ซึ่งทางข้าราชการจะได้รับสัญญาณฟรีแต่ผู้ใช้ต้องรับผิดชอบหาซื้อจานรับ (Antenna) แล้วก็เครื่องรับ (Receiver) ด้วยตัวเอง แผนการการให้บริการข้อมูล GPS ของรัฐบาลสหรัฐฯ มีดังนี้

Precise Positioning Services : PPS ใช้เพื่อสำหรับการทางด้านทหารเป็นหลัก ข้อมูลที่ใช้จะมีการเข้ารหัส เฉพาะผู้ที่มีเครื่องถอดรหัสจึงจะสามารถใช้งานได้ ความถูกต้องชัดเจนของพิกัดเป็น22 เมตรในแนวราบ 27.7 เมตร ในแนวดิ่ง รวมทั้ง 200 nanosecond (UTC)
Standard Positioning Services : SPS ใช้ในการพลเรือนเป็นหลัก ความถูกต้องต่ำลงด้วยเหตุว่า Selective Availability (SA) ความถูกต้องชัดเจนของพิกัดคือ 100 เมตรในแนวขนาน 156 เมตรในแนวตั้ง และก็ 340 nanosecond (UTC)