GPS คืออะไร?
GPS หรือ Global Positioning System เป็นระบบนำทางด้วยดาวเทียมที่ให้ข้อมูลตำแหน่งและเวลาในทุกสภาพอากาศแก่ผู้ใช้ GPS ใช้สำหรับการนำทางในเครื่องบินเรือรถยนต์และรถบรรทุกด้วย ระบบนี้ให้ความสามารถที่สำคัญแก่ผู้ใช้ทางทหารและพลเรือนทั่วโลก GPS ให้การระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์ 3 มิติการนำทางและเวลาทั่วโลกอย่างต่อเนื่อง
ระบบ GPS ทำงานอย่างไร?
GPS ประกอบด้วยสามส่วน:
1) ส่วนของพื้นที่: ดาวเทียม GPS
2) ระบบควบคุมที่ดำเนินการโดยกองทัพสหรัฐฯ
3) กลุ่มผู้ใช้ซึ่งรวมถึงผู้ใช้ทั้งทหารและพลเรือนและอุปกรณ์ GPS ของพวกเขา
ส่วนพื้นที่:
ส่วนอวกาศคือจำนวนดาวเทียมในกลุ่มดาว ประกอบด้วยดาวเทียม 29 ดวงที่โคจรรอบโลกทุกๆ 12 ชั่วโมงที่ความสูง 12,000 ไมล์ ฟังก์ชันของส่วนพื้นที่ถูกใช้เพื่อกำหนดเส้นทาง / สัญญาณการนำทางและเพื่อจัดเก็บและส่งข้อความเส้นทาง / การนำทางที่ส่งโดยส่วนควบคุม การส่งสัญญาณเหล่านี้ควบคุมโดยนาฬิกาอะตอมที่มีความเสถียรสูงบนดาวเทียม GPS Space Segment เกิดจากกลุ่มดาวบริวารที่มีดาวเทียมเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าผู้ใช้จะมีดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวงพร้อมกันในการมองเห็นจากจุดใดก็ได้บนพื้นผิวโลกได้ตลอดเวลา
กลุ่มควบคุม:
กลุ่มควบคุม:ส่วนควบคุมประกอบด้วยสถานีควบคุมหลักและสถานีตรวจสอบห้าสถานีที่ติดตั้งนาฬิกาอะตอมที่กระจายอยู่ทั่วโลก สถานีมอนิเตอร์ทั้งห้าจะตรวจสอบสัญญาณดาวเทียม GPS จากนั้นส่งข้อมูลที่มีคุณสมบัติเหมาะสมนั้นไปยังสถานีควบคุมหลักซึ่งมีการแก้ไขความผิดปกติและส่งกลับไปยังดาวเทียม GPS ผ่านเสาอากาศภาคพื้นดิน ส่วนควบคุมเรียกอีกอย่างว่าสถานีมอนิเตอร์
ส่วนควบคุม
กลุ่มผู้ใช้:
กลุ่มผู้ใช้ประกอบด้วยตัวรับสัญญาณ GPS ซึ่งรับสัญญาณจากดาวเทียม GPS และกำหนดระยะห่างจากดาวเทียมแต่ละดวง ส่วนใหญ่ใช้สำหรับกองทัพสหรัฐฯระบบนำทางขีปนาวุธแอปพลิเคชันพลเรือนสำหรับ GPS ในเกือบทุกสาขา พลเรือนส่วนใหญ่ใช้สิ่งนี้ตั้งแต่การสำรวจไปจนถึงการขนส่งไปยังทรัพยากรธรรมชาติและจากที่นั่นเพื่อวัตถุประสงค์ทางการเกษตรและการทำแผนที่ด้วย
กลุ่มผู้ใช้
GPS กำหนดตำแหน่งอย่างไร:
การทำงาน / การทำงานของระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลกจะขึ้นอยู่กับหลักการทางคณิตศาสตร์ 'trilateration' ตำแหน่งจะถูกกำหนดจากการวัดระยะทางไปยังดาวเทียม จากรูปดาวเทียมทั้งสี่ดวงถูกใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งของเครื่องรับบนพื้นโลก สถานที่เป้าหมายได้รับการยืนยันโดย 4ธดาวเทียม. และดาวเทียมสามดวงถูกใช้เพื่อติดตามสถานที่ตั้ง ดาวเทียมดวงที่สี่ใช้เพื่อยืนยันตำแหน่งเป้าหมายของยานอวกาศแต่ละคัน ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลกประกอบด้วยดาวเทียมสถานีควบคุมและสถานีตรวจสอบและเครื่องรับ เครื่องรับ GPS จะรับข้อมูลจากดาวเทียมและใช้วิธีการระบุตำแหน่งเพื่อกำหนดตำแหน่งที่แน่นอนของผู้ใช้
GPS ใช้กับเหตุการณ์บางอย่างได้หลายวิธีเช่น:
- ในการกำหนดตำแหน่งเช่นคุณต้องส่งพิกัดของตำแหน่งตำแหน่งของคุณให้นักบินวิทยุไปรับคุณ
- ตัวอย่างเช่นหากต้องการนำทางจากสถานที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งคุณต้องเดินทางจากจุดชมวิวไปยังพื้นที่ดับเพลิง
- ตัวอย่างเช่นในการสร้างแผนที่ดิจิทัลคุณจะได้รับมอบหมายให้วางผังขอบเขตไฟและจุดร้อน
- เพื่อกำหนดระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่แตกต่างกัน
3 ข้อดีของ GPS:
- ระบบนำทางด้วยดาวเทียม GPS เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับผู้ใช้ทางทหารพลเรือนและเชิงพาณิชย์
- ระบบติดตามยานพาหนะระบบนำทางที่ใช้ GPS ช่วยให้เราสามารถบอกทิศทางแบบเลี้ยวต่อเลี้ยวได้
- ความเร็วสูงมาก
2 ข้อเสียของ GPS:
- สัญญาณดาวเทียม GPS อ่อนเกินไปเมื่อเทียบกับสัญญาณโทรศัพท์จึงใช้งานไม่ได้เช่นกันในอาคารใต้น้ำใต้ต้นไม้ ฯลฯ
- ความแม่นยำสูงสุดต้องอาศัยการมองเห็นจากเครื่องรับไปยังดาวเทียมนี่คือสาเหตุที่ GPS ทำงานได้ไม่ดีนักในสภาพแวดล้อมในเมือง
การใช้เครื่องรับ GPS:
เครื่องรับ GPS มีหลายรุ่นและหลายประเภท ในขณะที่ทำงานกับเครื่องรับ GPS สิ่งสำคัญคือต้องมี:
- เข็มทิศและแผนที่
- สายเคเบิล GPS ที่ดาวน์โหลดมา
- แบตเตอรี่เสริมบางชนิด
- ความรู้เกี่ยวกับความจุหน่วยความจำของเครื่องรับ GPS เพื่อป้องกันการสูญหายของข้อมูลลดความไม่ถูกต้องของข้อมูลหรือปัญหาอื่น ๆ
- เสาอากาศภายนอกทุกครั้งที่ทำได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งใต้ร่มไม้ในหุบเขาหรือขณะขับรถ
- เครื่องรับ GPS ที่ติดตั้งตามเหตุการณ์หรือระบบพิกัดระเบียบมาตรฐานของหน่วยงาน
- หมายเหตุที่อธิบายถึงสิ่งที่คุณกำลังบันทึกในเครื่องรับ
ข้อผิดพลาดของ GPS
มีหลายแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่อาจทำให้ความแม่นยำของตำแหน่งที่คำนวณโดยเครื่องรับ GPS ลดลง เวลาในการเดินทางของสัญญาณดาวเทียม GPS สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยผลกระทบของบรรยากาศเมื่อสัญญาณ GPS ผ่านชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และโทรโพสเฟียร์ซึ่งมีการหักเหทำให้ความเร็วของสัญญาณแตกต่างจากความเร็วของสัญญาณ GPS ในอวกาศ สาเหตุของข้อผิดพลาดอีกประการหนึ่งคือสัญญาณรบกวนหรือความผิดเพี้ยนของสัญญาณซึ่งทำให้เกิดการรบกวนทางไฟฟ้าหรือข้อผิดพลาดที่มีอยู่ในตัวรับ GPS เอง ข้อมูลเกี่ยวกับวงโคจรของดาวเทียมจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งเนื่องจากดาวเทียมไม่ได้เป็นที่ที่ตัวรับสัญญาณ GPS 'คิด' ตามข้อมูลที่ได้รับเมื่อกำหนดตำแหน่ง การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในนาฬิกาอะตอมบนดาวเทียมสามารถแปลความผิดพลาดของตำแหน่งขนาดใหญ่ความผิดพลาดของนาฬิกา 1 นาโนวินาทีแปลเป็นความผิดพลาดของผู้ใช้บนพื้น 1 ฟุตหรือ. 3 เมตร เอฟเฟกต์หลายเส้นทางเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณที่ส่งจากดาวเทียมกระเด็นออกจากพื้นผิวสะท้อนแสงก่อนที่จะไปที่เสาอากาศรับ ในระหว่างกระบวนการนี้เครื่องรับจะได้รับสัญญาณในเส้นทางเส้นตรงเช่นเดียวกับเส้นทางล่าช้า (หลายเส้นทาง) เอฟเฟกต์จะคล้ายกับภาพผีหรือภาพซ้อนในเครื่องทีวี
การเจือจางความแม่นยำทางเรขาคณิต (GDOP)
รูปทรงของดาวเทียมอาจส่งผลต่อความแม่นยำของตำแหน่ง GPS ผลกระทบนี้เรียกว่า Geometric Dilution of Precision (GDOP) ซึ่งหมายถึงตำแหน่งที่ดาวเทียมอยู่ใกล้กันและเป็นการวัดคุณภาพของโครงร่างดาวเทียม สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดอื่น ๆ ของ GPS ได้ เครื่องรับ GPS ส่วนใหญ่เลือกกลุ่มดาวดาวเทียมที่จะให้ความไม่แน่นอนน้อยที่สุดซึ่งเป็นรูปทรงเรขาคณิตของดาวเทียมที่ดีที่สุด
เครื่องรับ GPS มักจะรายงานคุณภาพของรูปทรงเรขาคณิตของดาวเทียมในแง่ของ Position Dilution of Precision หรือ PDOP PDOP มีสองประเภทคือการวัดแนวนอน (HDOP) และแนวตั้ง (VDOP) (ละติจูดลองจิจูดและระดับความสูง) เราสามารถตรวจสอบคุณภาพของตำแหน่งดาวเทียมที่เครื่องรับมีอยู่ในปัจจุบันโดยใช้ค่า PDOP DOP ที่ต่ำแสดงถึงความน่าจะเป็นของความแม่นยำที่สูงขึ้นและ DOP ที่สูงจะบ่งบอกถึงความน่าจะเป็นของความแม่นยำ PDOP อีกคำหนึ่งคือ TDOP (Time Dilution of Precision) TDOP หมายถึงนาฬิกาดาวเทียมชดเชย บนเครื่องรับ GPS สามารถตั้งค่าพารามิเตอร์ที่เรียกว่าหน้ากาก PDOP สิ่งนี้จะทำให้เครื่องรับไม่สนใจการกำหนดค่าดาวเทียมที่มี PDOP สูงกว่าขีด จำกัด ที่ระบุไว้
ความพร้อมใช้งานเฉพาะ (SA) :
Selective Availability เกิดขึ้นเมื่อ DOD ลดทอนความแม่นยำของสัญญาณ GPS โดยเจตนาทำให้เกิดนาฬิกาเทียมและข้อผิดพลาดชั่วคราว ในระหว่างการใช้งาน SA เป็นส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดของข้อผิดพลาดของ GPS ทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้ถึง 100 เมตร SA เป็นส่วนประกอบของ Standard Positioning Service (SPS)
เครดิตภาพ:
