GPS คืออะไร และทำงานอย่างไร

GPS คือ ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลกผ่านดาวเทียม (ย่อมาจาก Globle Positioning System) โดยพิกัดบนพื้นโลกที่ได้ จะมาจากการคำนวณสัญญาณนาฬิกาที่ส่งจากดาวเทียม มาที่เครื่องรับสัญญาณGPS ดาวเทียมGPSที่สามารถใช้ระบุตำแหน่งได้นั้น จะถูกออกแบบมาโดยเฉพาะให้โครจรอบโลก เพื่อส่งข้อมูลที่จะนำไปใช้คำนวณพิกัดออกมาตลอดเวลา

ระบบGPSจะทำงาน ได้นั้น ต้องประกอบไปด้วย 3 ส่วนหลักๆคือ

1. สถานีฐาน : มีหน้าที่ควบคุมการทำงาน รวมถึงวงโคจรของดาวเทียม และให้ค่าสัญญาณนาฬิกาที่ถูกต้อง กับดาวเทียม GPS

2. ดาวเทียม GPS : ส่วนของดาวเทียม GPS ในปัจจุบันนั้น(2552) จะมาจาก 3 ชาติหลักๆคือ

- NAVSTAR : จากของประเทศอเมริกา มีทั้งหมด 24 ดวง โครจรอบโลกที่ความเร็ว 12ชั่วโมงต่อ 1 รอบ

- Galileo : ถูกพัฒนาโดยสหภาพยุโรป ร่วมกับประเทศจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้ และยูเครน รวมจำนวน 27 ดวง มีกำหนดเปิดดำเนินการในปี 2553

- GLONASS : (GLObal NAvigation Satellite System) ที่พัฒนาโดยรัสเซีย

- Beidou : เป็นดาวเทียม GPS ที่กำลังพัฒนาโดยประเทศจีน

3. เครื่องรับสัญญาณ GPS : ผู้ใช้งานสามารถรับสัญญาณ GPS ได้จากอุปกรณ์หลายๆอย่าง เช่น โทรศัพท์มือถือที่รับสัญญาณ GPS ได้, GPS Receiver (ต่อกับ computer, มือถือ) หรือ เครื่อง PNA (Personal Navigation Assistant) หรือเรียกง่ายๆว่า GPS Navigator, GPS ติดรถ หรือ Car GPS

การทำงานและประโยชน์ของระบบ GPS

แรกเริ่มนั้นการระบุตำแหน่งโดยใช้ดาวเทียม ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อจุดประสงค์ทางการทหารเป็นหลัก แต่ต่อมาทางการสหรัฐอเมริกา ได้เปิดให้ประชาชนทั่วไปได้ใช้ประโยชน์ จากข้อมูลที่ส่งออกมาจาก ดาวเทียมGPS ได้ฟรี บริษัทต่างๆจึงได้มีการพัฒนาอุปกรณ์เพื่อใช้ระบุพิกัด จากการรับสัญญาณ GPS เพื่อนนำมาใช้ประโยชน์ในหลายๆทางเช่น ใช้ในการนำทางยานพาหนะ ติดตามยานพาหนะหรือบุคคล หรือใช้ในการอ้างอิงสถานที่ในการเดินทาง และอื่นๆ

จากรูปแสดงวงโคจรของดาวเทียม และจำนวนของของดาวเทียมที่รับสัญญาณได้ ณ เวลานั้น

ความแม่นยำใน การระบุตำแหน่งของ GPS

ตัวรับสัญญาณ GPS นั้นจะสามารถระบุตำแหน่งของเราได้แม่นยำแค่ไหน ขึ้นอยู่กับจำนวนดาวเทียม ที่สามารถรับสัญญาณได้ในขณะนั้น การระบุพิกัดขึ้นต่ำ ต้องการดาวเทียมอย่างน้อย 3 ดวง เพื่อระบุตำแหน่งในแกน X , Y , Z (x คือข้อมูลว่าดาวเทียมนี้คือตัวไหน, Y คือตำแหน่งของดาวเทียม และ Z คือเวลาที่ส่งข้อมูลในขณะนี้) ให้ได้ตำแหน่งที่ถูกต้อง โดยตัวเครื่อง GPS จะนำสัญญาณนาฬิกา ที่ได้รับจากดาวเทียมทั้ง 3 ดวง มาคำระยะห่างของเครื่องรับสัญญาณGPS กับดาวเทียมเพื่อแจ้งพิกัดปัจจุบัน


จากรูปด้านบนจะเห็นได้ว่า หากรับสัญญาณGPS จากดาวเทียมได้เพียงดวงเดียว เราจะได้พิกัดในลักษณะเป็นวงกว้าง ไม่สามารถระบุตำแหน่งได้

แต่รูป ที่ 2 เมื่อรับสัญญาณ GPS จากดาวเทียมได้ 2 ดวง จะทำให้สามารถระบุพิกัดได้ แต่จะมีพิกัดจำนวน 2 จุดที่เกิดจากการตัดกันของสัญญาณGPS จากดาวเทียม2ดวง ซึ่งก็ยังไม่สามารถระบุตำแหน่งที่ชัดเจนได้

และรูปที่ 3 จะสามารถระบุพิกัดบนพื้นโลกได้อย่างชัดเจน เนื้องจากเครื่องรับสัญญาณGPS สามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมได้ 3 ดวง ทำให้ตัวเครื่องสามารถคำนวณหาพิกัด ซึ่งเกิดจากจุดตัดจากสัญญาณดาวเทียมทั้ง 3 ดวงได้ ดังนั้นการแสดงพิกัดที่ถูกต้อง ตัวเครื่องที่ใช้รับสัญญาณGPS จะต้องรับสัญญาณจากดาวเทียมGPS ได้อย่างน้อย 3 ดวงขึ้นไป (ยิ่งมากยิ่งดี)

ข้อจำกัดการใช้งาน GPS navigator

การรับสัญญาณGPSจากดาวเทียม จะได้สัญญาณที่อ่อนลงหรือมีข้อผิดพลาด เมื่อมีปัจจัยบางอย่างเช่น มีฝนตกหนัก หรือฟ้ามีเมฆหนาทึบ ซึ่งเป็นข้อจำกัดทางภูมิอากาศ และหากอยู่ในพื้นที่มีแต่ตึกสูงมากๆอยู่ทั้ง 2 ข้างทาง เช่นในพื้นที่ที่เป็นย่านธุรกิจหรือในซอยแคบ อาจทำให้จำนวนดาวเทียมที่ตัวเครื่องจับสัญญาณได้มีน้อยลง

Specification ของ GPS ติดรถ แต่ละตัวมีความหมายอย่างไร

CPU และ Module : CPU ในตัว GPS Navigator จะทำหน้าที่เหมือนใน computer ทั่วไปคือเป็นตัวประมวลผล ความเร็ว MHZ มากเท่าไรก็เป็นผลดี ยิ่งในระยะหลังที่ผู้ผลิตแผนที่ จะมีการแสดงผลแบบ 3มิติ (3D) CPU ที่มีความเร็วจะช่วยได้มาก ส่วน Module จะเป็นตัวประมวลผลสัญญาณ GPS จากดาวเทียมออกมาเป็นค่าพิกัด Moduleรุ่นใหม่ๆ จะสามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมได้จำนวนมากขึ้น และนำมาคำนวณค่าพิกัดได้แม่นยำมากขึ้น

CPU และ Module ใน GPS Navigator (GPS ติดรถ) จะแบ่งเป็น 2 ชนิดคือตัวที่ใช้ Chipset ที่รวมเอา CPU และ Module เข้าไว้ด้วยกัน เช่นของบริษัท SiRF ที่เป็นผู้ผลิต Chipset สำหรับ GPS อันดับ 1 ในปัจจุบัน หรือ Qualcomm (ส่วนมากจะใช้ในมือถือ) และ GPS Navigator อีกชนิดที่แยก CPU และ Module เป็นคนละตัวกัน ซึ่ง CPUอาจเป็นของ Samsung และ Module อาจมากจากบริษัทอื่นๆ

จำนวนดาวเทียมGPS (Channels) ที่รับได้ : ในปัจจุบัน (2552) ดาวเทียม GPS ที่เปิดดำเนินการจะเป็นของ NAVSTAR จาก อเมริกาซึ่งมี 24ดวง และอีกไม่นานจะมีดาวเทียม GPS จากฝัง Europe ที่ชื่อ Galileo จำนวน 27ดวงให้บริการ

Function Multimedia ต่างๆ : การดูหนัง ดูรูป หรือฟังเพลง ส่วนใหญ่จะเป็น functions เสริมที่อยู่บน PND ที่ใช้ระบบปฏิบัติการ (OS) WindowsCE อยู่แล้ว

- FM Transmitter : เป็นตัวส่งสัญญาณคลื่น FM ในระยะใกล้ๆ ประโชยน์คือ ถ้าเราต้องการเล่น file เพลงMP3 จากตัวเครื่อง PND แต่ต้องการให้เสียงไปออกที่ลำโพงของรถยนต์ ให้เปิด Function FM Transmitter นี้และจูนคลื่นวิทยุและตัวเครื่องPND ให้ตรงกัน เสียงเพลงMP3 ที่เล่นจากตัวเครื่อง PND จะถูกส่งไปที่วิทยุของรถยนต์ และออกที่ลำโพงรถยนต์ และเราอาจนำไปใช้เวลาเปิดแผนที่นำทาง ให้เสียงนำทางไปออกที่ลำโพงของรถยนต์ได้เหมือนกัน

การเลือกซื้อ GPS ติดรถ ให้เหมาะกับการใช้งาน

- ขนาดหน้าจอ : ปัจจุบันขนาดหน้าขอ 3.5นิ้วเริ่มไม่ค่อยเป็นที่นิยม เนื่องจากขนาดที่ค่อนข้างเล็ก และราคาที่แทบไม่ต่างกับขนาดหน้าจอที่ใหญ่กว่า จึงแนะนำให้เลือกซื้อขนาดหน้าจอ 4.3 หรือ 5.0นิ้ว แต่ขนาด 7.0นิ้ว อาจจะใหญ่เกินไป น่าจะเหมาะกับรถตู้ รถกระบะคันใหญ่ๆ หรือเหมาะจะติดเข้าไปใน Console หน้ารถมากกว่า

- CUP : ความเร็วของ CPU ที่นำมาใช้ใน GPS Navigator (GPS ติดรถ) ส่วนใหญ่จะมีความเร็วที่ 300, 400, 500 และล่าสุดที่ 600MHz ความเร็ว 300MHz มีผลิตกันน้อยมากๆแล้ว ปัจจุบันนี้จะผลิตที่ 400MHz และ PND รุ่นใหม่ๆจะผลิตออกมาที่ 500MHz เพราะแผนที่นำทางในปัจจุบันส่วนใหญ่ จะมีการเล่นภาพ 3D ด้วย ดังนั้นความเร็ว CPU จึงต้องสูงขึ้น และล่าสุดจะมี CPU ที่ความเร็ว 600MHz ออกมาแต่ราคาค่อนข้างสูง และแผนที่นำทางต่างๆ ยังไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วสูงขนาดนั้น จึงยังไม่ค่อยนำมาใช้ใน GPS ติดรถ อย่างแพร่หลายนัก (กันยายน 2552) ดังนั้นการเลือกซื้อจึงแนะนำให้ดู CUP ที่มีความเร็วอย่างน้อย 400MHz ขึ้นไป

- Module : จะเป็น Chipset เมื่อใช้รับข้อมูลจากดาวเทียม GPS เมื่อมาประมวลผลหาค่าพิกัดที่เราอยู่ ผู้ผลิต Chipset Module สำหรับรับสัญญาณ GPS มีหลากหลายบริษัท สำหรับ Chipset GPS จาก SiRF จะแบ่งเป็น 3 รุ่นหลักๆในปัจจุบันคือ

1. SiRFatlasIII มีความเร็ว 400MHz ใช้ Module SiRF 3 จับสัญญาณดาวเทียมได้ 30 ดวง ตัวนี้ปัจจุบันผู้ผลิตเริ่มเปลี่ยนเป็นตัวที่เร็วกว่าอย่าง SiRFatlasIV แล้ว

2. SiRFatalsIV มีความเร็ว 500MHz ใช้ Module SiRF GRF3i+ จับสัญญาณดาวเทียมได้ 64 ดวง แนะนำให้เลือกซื้อความเร็วขนาด 500MHz เป็นอย่างน้อย เพื่อให้เล่นแผนที่ได้ไม่สะดุด

3. SiRFtitan มีความเร็ว 600MHz ใช้ Module SiRF GRF3i+ จับสัญญาณดาวเทียมได้ 64 ดวง ตัวนี้จะใช้ Module เดียวกับรุ่นก่อนหน้า แต่ความเร็วจะเพิ่มขึ้น ผู้หลิตยังไม่ค่อยนำมาใช้แพร่หลายนัก

สำหรับท่านที่ซื้อ GPS ติดรถที่ไม่ได้ใช้ Chipset ของ SiRF แนะนำให้ดูความเร็วของ CPU และความสามารถของ Module ว่าจับสัญญาณดาวเทียมได้กี่ดวง

- RAM : เนื่องจาก GPS Navigator (GPS ติดรถ) จะใช้ Program พร้อมๆกันอย่างมาก 1-2 ตัวเท่านั้น ดังนั้นขนาดของ RAM อาจจะไม่ค่อยสำคัญนัก ส่วนมากจะใส่มาให้ 64-128MB ถือว่าเพียงพอแต่แนะนำให้เป็น DDR Ram เพราะ SD RAM จะส่งข้อมูลได้ช้ากว่า DDR Ram

- Functions เสริม : Programs เสริมหลักที่ติดมาให้กับ GPS Navigator ที่ใช้ OS เป็น WindowsCE นั้น ส่วนใหญ่จะใช้ดูหนัง, ฟังเพลง, เล่นเกมส์ หรือ เปิดfile เอกสาร ซึ่งอาจไม่ค่อยได้นำมาใช้จริงเท่าไร ส่วนFunction เสริม FM Transmitter จะมีติดมากับ GPS Navigator บางรุ่น และจะมี bluetooth ที่มีไว้เชื่อมต่อกับมือถือเพื่อไว้รับโทรศัพท์ขณะขับรถ ราคาเครื่องที่มี Bluetooth จะแพงขึ้น 400-500บาทจากรุ่นปกติ ให้พิจารณาความต้องการของเรากับ Functions เสริมเหล่านี้ ว่านอกจากการนำทางแล้ว เราต้องการอะไรเสริมจากนั้นอีกหรือไม่

บทความ GPS โดย AirCardShop.com/GPS 15 กันยายน 2552

Test New Blog For G-gps.blogspot.com