Home » ทั่วๆไป » Currently Reading:

GPS ทำงานอย่างไร?

December 4, 2012 ทั่วๆไป Comments

*** NOTE : ข้อมูลที่เขียนมามีผิดพลาดนิดหน่อยตรงการ “ส่ง-รับ สัญญาณของดาวเทียมกับมือถือ และเครื่อง GPS ของเรา ซึ่งแก้ไขโดยคุณ Satha Suksawasdi Na Ayuthya ตรง comment นะครับ ต้องขออภัยในความผิดพลาดและขอบคุณข้อมูลด้วยครับ ^^ ***

วันนี้ขอมาแบบสาระเยอะๆ

เคยใช้แผนที่ไหมครับ?

แผนที่บน smart phone หรือ tablet ทำให้คุณสามารถเดินทางไปไหนก็ได้ สามารถเช็คได้อย่าง real-time ว่าคุณอยู่ ณ จุดไหนของแผนที่ อยากจะเดินทางไปไหน ต้องขับรถไปอย่างไรจึงจะถึงที่หมาย

สิ่งที่เป็นตัวบอกเรานั้นเค้าเรียกกันว่า GPS หรือ Global Positioning System

ชื่อน่าจะคุ้นกันดีอยู่แล้ว

อย่างไรก็ตาม เจ้า GPS นั้น ผมเคยคิดไปว่ามันมาพร้อมกับสัญญาณ edge หรือ 3G แต่เมื่อวันหนึ่งที่ไม่ได้ใช้ 3G หรือเครื่องของเพื่อนบางคนไม่ได้เปิด data network แต่ยังสามารถใช้สัญญาณ GPS ได้อยู่ เลยทำให้ งง ว่า อ่าวแล้วสัญญาณ GPS นี่มันมาได้ไง?

ที่สำคัญ เราไม่เคยจ่ายเงินค่า GPS เลย

จนเมื่อได้พบคำตอบจากเว็บ Mashable “How does GPS Know Where You Are?” (http://www.mashable.com/2012/11/16/gps/) จึงทำให้รู้ว่า…

GPS เป็นชื่อโครงการของกลุ่มดาวเทียมทั้งหมด 24 ดวงที่หมุนโคจรรอบโลกของเรา ดาวเทียมดวงแรกบินขึ้นไปโคจรเมื่อปี 1978 และกว่าจะครบ 24ดวงก็เดือนธันวาคมปี 1993 ซึ่งทั้หมดนี้รัฐบาลอเมริกาเสียเงินไปประมาณ 12,000ล้านเหรียญเพื่อการก่อสร้าง และอีก 400ล้านเหรียญเป็นค่าใช้จ่ายรายปีเลยทีเดียว

สำหรับความเร็วในการโคจร ดาวเทียมแต่ละดวงบินรอบโลกใช้เวลา 11ชั่วโมง กับอีก 58นาที นั่นแปลว่า ในวันหนึ่งดาวเทียมจะบินถึงสองรอบที่ความสูง 10,600 ไมล์จากพื้นผิวโลก

แต่เดิมนั้น ดาวเทียมกลุ่มนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในการทหารของสหรัฐ จนกระทั่งประธานาธิปดี บิล คลินตัน สั่งให้เปิดอย่างเสรีเพื่อให้ทุกคนบนโลกนี้ได้ใช้เครือข่ายดาวเทียมนี้ “ฟรี!!”

ทุกครั้งที่เปิดใช้ GPS ระบบจะกำหนดให้มีดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง (อย่างมาก 12 ดวง) มีหน้าที่ค้นหาตำแหน่งของคุณ โดยใช้คลื่นวิทยุความถี่สูง พลังงานต่ำ ส่งสัญญาณด้วยความเร็วแสงมายังมือถือของคุณ เพื่อค้นหาตำแหน่งที่ถูกต้อง  <– กรุณาอ่านด้านล่างเพื่อความเข้าใจในรายละเอียดการส่ง-รับ สัญญาณครับ และเพื่อเพิ่มความแม่นยำ บางครั้งอาจจะต้องใช้ดาวเทียมเพิ่มมากขึ้นโดยเฉพาะการบอกตำแหน่งความสูงจากระดับน้ำทะเล

ดังนั้น เมื่อดาวเทียมรู้ตำแหน่งของคุณแล้ว การจับตำแหน่งตลอดเวลาทำให้รู้เพิ่มเติมได้อีกว่า คุณวิ่งที่ความเร็วเท่าไร่, คุณอยู่บนถนนชื่ออะไร, ขณะนี้เป็นเวลากี่โมง, แจ้งเวลาพระอาทิตย์ขึ้นหรือตก เป็นต้น

แล้วทำไมบางครั้ง GPS ถึงบอกตำแหน่งผิด?

บางครั้งตำแหน่งที่เราเห็นในมือถือของเรามันผิด ไม่ตรง หรือคลาดเคลื่อนไปหลายเมตร หลายช่วงตึก เป็นเพราะหลากหลายเหตุผล

หลักๆคือการสื่อสารระหว่างมือถือของคุณกับดาวเทียมนั้นไม่ดีพอ เช่น สัญญาณอาจถูกกันด้วยตึก กำแพง หรือการที่เราอยู่ใต้ดิน ที่แย่ไปกว่านั้น บางครั้งสัญญาณถูกสะท้อนไปในทิศทางอื่น ก็ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนได้เช่นกัน

อย่างที่บอกไปข้างต้นว่า การจะทำให้รู้ตำแหน่งของเราได้แม่นยำนั้น อาจจะต้องสื่อสารกับดาวเทียมมากๆ ดังนั้น ในทางตรงกันข้ามหากเราสื่อสารกับดาวเทียมเป็นจำนวนน้อย ก็ทำให้ตำแหน่งของเราคลาดเคลื่อนได้เช่นกัน

สรุปแล้ว.. GPS เป็นบริการฟรี โดยสหรัฐอเมริกา ดังนั้นเมื่อเราเปิด app แผนที่ ระบบก็จะสื่อสารกับดาวเทียมเพื่อบอกตำแหน่งของเรา จากนั้นจึงใช้สัญญาณ Edge หรือ 3G เป็นตัวโหลดแผนที่ลงมาในเครื่องอีกทีนึง

อ่านแล้ว งง อยากไปอ่านต้นฉบับก็ตาม link ไปได้เลยนะครับ

แก้ไขข้อมูลเพิ่มเติมโดยคุณ Satha Suksawasdi Na Ayuthya ตามข้อมูลด้านล่าง.. ขอบคุณมากนะครับ ^^

จริงๆแล้ว misconception นะครับ เพราะว่าไม่ใช่ดาวเทียมหาเราเจอครับ แต่เป็นเราที่หาดาวเทียมเจอ
พูดคร่าวๆว่า GPS ทำงานแบบนี้ครับ…

ดาวเทียมแต่ละดวงจะส่งสัญญาณออกมาเป็นจังหวะ แต่ละสัญญาณจะส่งต่อๆกันออกมาถี่มากๆ ห่างกันวัดเป็นนาโนวินาที การส่งสัญญาณของดาวเทียมนี้เป็นการส่งแบบหลับหูหลับตาส่งก็ว่าได้ครับ คือมีหน้าที่กระจายสัญญาณออกไปโดยไม่สนใจว่าจะมีใครรอรับ รับได้หรือไม่อย่างไรเลย ข้อมูลที่มากับสัญญาณจะมีหลักๆสองอย่างคือ เวลาที่ส่ง(time stamp) และตำแหน่งโคจรของดาวเทียม

ภาครับ เช่นมือถือ หรือระบบนำทางรถยนต์ มีหน้าที่คอยเงี่ยหูฟังสัญญาณที่ลงมาจากฟ้า เมื่อรับมาได้ปุ๊บก็จะดู time stamp ก่อน ว่าสัญญาณนี้ส่งออกมาตอนกี่โมง รับได้ตอนกี่โมง สัญญาณใช้เวลาเดินทางเท่าไหร่ จากนั้นเอาความเร็วแสงมาคำนวน ก็จะได้ระยะห่างระหว่างภาครับกับดาวเทียมที่ส่งสัญญาณออกมา ทีนี้จากดาวเทียมแค่ดวงเดียว เราจะรู้แค่ว่า เราอยู่ห่างจากมันเท่าไหร่ แต่ไม่รู้ว่าห่างไปทางไหน เราจึงจำเป็นต้องอ้างอิงดาวเทียมดวงที่สอง สาม สี ห้า หก เพื่อให้ภาครับบนพื้นโลก คำนวน triangulation เทียบหาจุดที่ตัวเองอยู่ที่ทำให้ทุกๆระยะห่างจากดาวเทียมเป็นจริง (คือจะมีตำแหน่งเดียวเท่านั้นที่ภาครับจะอยู่ห่างจากดาวเทียม A B C D E ได้ตามที่คำนวนจากระยะเวลาที่สัญญาณแต่ละอันเดินทางมา)

ดังนั้นพอเรารู้ตำแหน่งตัวเองแล้ว เราก็หาความเร็วต่อได้ ด้วยการคำนวนพิกัดของเราที่เปลี่ยนไปในช่วงเวลาหนึ่ง… สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นที่ภาครับล้วนๆครับ ดาวเทียมไม่หือไม่อือ ไม่สนใจการมีอยู่ของเราเสียด้วยซ้ำ ที่ต้องให้ภาระอยู่ที่ภาครับ เพราะเมื่อมีผู้ใช้ GPS จำนวนมากๆ ระบบจะ monitor ทั้งหมดไม่ไหวหรอกครับ อีกอย่างก็คือถ้าดาวเทียมจะหาภาครับเจอ แปลว่าต้องมีสัญญาณส่งออกมาจากภาครับบนพื้นให้ดาวเทียบรับได้ กำลังสัญญาณขนาดส่งขึ้นทะลุไปบนวงโคจรไม่สามารถสร้างได้จากมือถือเครื่องเท่าฝ่ามือแน่นอนครับ และอาจไม่ปลอดภัยนักกับคนใช้ด้วย 🙂

Search This Site:



rgb72 on Facebook

คำศัพท์ Internet วันละคำ

ai (คำที่เกี่ยวข้อง: Adobe, Illustrator)
– ประเภทของไฟล์ที่สร้างโดยโปรแกรม Adobe Illustrator โดยภาพที่ได้นั้นจะเป็นภาพประเภท vector หรือภาพ graphic ประเภทภาพวาด และลายเส้น
— WEB101 by rgb72

72's Friends

Useful Links

Related Articles: