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 ไดแก
- 1. GLONASS (Global Navigation Satellite System)เป็นระบบของรัสเซีย ที่พัฒนาเพื่อ แข่งขันกับสหรัฐอเมริกาแต่ระบบนี้ยังใช้งานไดไมสมบูรณ์ ใช้งานได้เฉพาะในรัสเซีย ยุโรปและแคนาดา
- 2. Galileoเป็นระบบที่พัฒนาโดยสหภาพยุโรปร่วมกับจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้และยูเครน แล้วเสร็จในปีพ.ศ. 2553
- 3. Beidouเป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยประเทศจีน โดยให้บริการเฉพาะบางพื้นที่แต่ในอนาคตมีแผนที่จะพัฒนาโดยให้ครอบคลุมทั่วโลกโดยจะใช้ชื่อว่า COMPASS
- 4. QZSSระบบ ดาวเทียมของญี่ปุ่น ทำหน้าที่หลากหลาย ช่วยเสริมการหาตำแหน่งด้วย GPS โดยเน้นพื้นที่ประเทศญี่ปุ่น ที่มีอาคารสูงบดบังสัญญาณ GPS สำหรับ QZSS ถูกออกแบบให้มีวงโคจรเป็นเลข 8 โดยเต็มระบบจะประกอบด้วยดาวเทียม 3-4 ดวง
การทำงานของ GPS
ดาว เทียมทุกดวงที่โคจรอยู่บนท้องฟ้าจะมีการส่งสัญญาณGPS มาที่พื้นดินเพื่อที่จะบอกพิกัดตัวเองต่อสถานีควบคุม ข้อจำกัดคือดาวเทียมไม่สามารถใช้พลังงานสูงมากนักเนื่องจากพลังงานทั้งหมด ไดจากพลังงานแสงอาทิตย์ดังนั้นกำลังส่งของสัญญาณ GPS จึงมีขนาดเล็กมากนี้คือสาเหตุที่สำคัญที่ทำให้
1.เครื่องรับ GPS ตองมีความไวสูงมากๆ เพื่อให้สามารถที่จะรับสัญญาณ GPS จากดาวเทียมซึ่งโคจรอยู่และรับสัญญาณGPS ที่ภาคพื้นดินซึ่งมีขนาดสัญญาณที่เล็กมากๆ
2.จากผลของข้อ ที่1ทำให้เครื่องรับ GPS จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในส่วนภาครับเป็นจำนวนมากโดยส่วนนี้จะทำหน้าที่ ทั้งกรองสัญญาณที่รบกวนออกจากสัญญาณ GPS แล้วทำการขยายสัญญาณและนำไปถอดรหัสที่ส่วนของดิจิตอล ดังนั้นโดยทั่วไปเครื่องรับจึงมีอุปกรณ์จำนวนมากเราจึงเรียกมันว่าซิป เซต(Chipset)
3.จากข้อที่ 2 ภาคที่เป็นระบบดิจิตอลจะมี MCU เป็นหัวใจสำคัญในการคำนวณและถอดรหัสต่างๆ โดยปกติจะเป็น MCU ที่มีความสามารถในการคำนวณอย่างมาก ดังนั้นจึงนิยมใช้ MCU แบบ 32 บิต
4.หากสัญญาณ GPS ที่เครื่องรับและเครื่องส่งไม่ตรงกัน (Synchronize) งานนี้เราจะไม
สามารถถอดรหัสไดเลย ดังนั้น GPS หากต้องการบอกพิกัดไดจึงห้ามเปิดเครื่องจำเป็นต้องเปิดเครื่อง
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. 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