ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก"

ย้อนการแก้ไขของ 125.27.57.95 (พูดคุย) ไปยังรุ่นก่อนหน้าโดย JBot
ป้ายระบุ: แก้ไขจากอุปกรณ์เคลื่อนที่ แก้ไขจากเว็บสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ การแก้ไขแบบเห็นภาพ
(ย้อนการแก้ไขของ 125.27.57.95 (พูดคุย) ไปยังรุ่นก่อนหน้าโดย JBot)
{{รีไรต์}}
[[ไฟล์:GPS Satellite NASA.jpg|thumb|right|250px|ภาพวาดแสดงดาวเทียม NAVSTAR ของสหรัฐ]]
[[ไฟล์:KAMAZ-NAAV450.jpg|thumb|250px|เครื่องรับสัญญาณจีพีเอส KAMAZ NAAV450]]
[[ไฟล์:Magellan GPS Blazer12.jpg|thumb|250px|เครื่องรับสัญญาณจีพีเอส แมเกลลัน เบลเซอร์]]
 
'''ระบบดาวเทียมกำหนดตำแหน่งบนโลก'''<ref>[http://rirs3.royin.go.th/coinages/webcoinage.php ศัพท์บัญญัติ ราชบัณฑิตยสถาน] (สืบค้นออนไลน์) </ref> เรียกย่อว่า '''จีพีเอส''' ({{lang-en|Global Positioning System : GPS}}) หรือรู้จักในชื่อ '''นาฟสตาร์''' (Navstar) คือ[[ระบบดาวเทียมนำร่องโลก]] (์Global Navigation Satellite System : GNSS) เพื่อระบุข้อมูลของตำแหน่งและเวลาโดยอาศัยการคำนวณจากความถี่สัญญาณอุปกรณ์ต่างนาฬิกาที่ส่งมาจากตำแหน่งของดาวเทียมต่างๆ ที่โคจรอยู่รอบโลกทำให้สามารถระบุตำแหน่งได้ และจุดที่สามารถรับสัญญาณได้ทั่วโลกและในทุกสภาพอากาศ หรือสามารรวมถึงสามารถคำนวณความเร็วและทิศทางเพื่อนำมาใช้หาพิกัดร่วมกับแผนที่ปัจจุบันในการนำทางได้
 
== ประวัติ ==
ประวัติจีพีเอสมีแนวคิดในการการพัฒนาตั้งแต่ปี [[ค.ศ. 1957]] เมื่อมื่อนักวิทยาศาสตร์ของ[[สหรัฐอเมริกา]] เทียมติดตามการส่ง[[ดาวเทียมสปุตนิก]]ของ[[สหภาพโซเวียต]] และพบ[[ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์]]ของ[[คลื่นวิทยุ]]ที่ส่งมาจากดาวเทียม จึงพบว่าหากทราบตำแหน่งที่แน่นอนบนพื้นผิวโลกก็สามารถระบุตำแหน่งของดาวเทียมได้จากการตรวจวัดดอปเปลอร์ และหากทราบตำแหน่งที่แน่นอนของดาวเทียมก็สามารถระบุตำแหน่งบนพื้นโลกได้ชัดเจนในทางกลับกัน
 
[[กองทัพเรือสหรัฐ]]ได้ทดลองระบบนำทางด้วยดาวเทียมระบบแรกคือ ทรานซิส (TRANSIT) ในปี [[ค.ศ. 1960]] และดาวเทียมที่ใช้ในจีพีเอส (GPS Block-I) ส่งขึ้นทดลองเป็นครั้งแรกเมื่อปีประมาณ [[ค.ศ. 1978]] เพื่อใช้ในทางการทหาร อย่งไรก็ตามในปี [[ค.ศ. 1983]] หลังจากเหตุการณ์[[โคเรียนแอร์ไลน์ เที่ยวบินที่ 007]] ของ[[เกาหลีใต้]] บินพลัดหลงเข้าไปในน่านฟ้าของสหภาพโซเวียต และถูกยิงตก ทำให้ผู้โดยสาร 269 คนเสียชีวิตทั้งหมด [[โรนัลด์ เรแกน]] [[ประธานาธิบดีสหรัฐอเมริกา]] ประกาศว่าเมื่อพัฒนาจีพีเอสเสร็จแล้วจะอนุญาตให้ประชาชนทั่วไปใช้งานได้
 
หลังจากเหตุการณ์บินพลัดหลงเข้าไปในน่านฟ้าของสหภาพโซเวียต และถูกยิงทำให้ผู้โดยสารเสียชีวิต บอกว่าเมื่อพัฒนาจีพีเอสเสร็จจะไม่ใช้แล้ว
 
== คุณสมบัติดาวเทียม ==
ดาวเทียมของจีพีเอสเป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรระดับกลาง (Medium Earth Orbit: MEO) ที่ระดับความสูงที่ประมาณ 200 กิโลเมตร จากพื้นโลก ใช้การยืนยันตำแหน่งโดยอาศัยพิกัดจากดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง ดาวเทียมจะโคจรรอบโลกเป็นเวลา 4-8 ชั่วโมงต่อหนึ่งรอบ ที่ความเร็ว 4 กิโลเมตร/วินาที การโคจรแต่ละรอบนั้นสามารถได้เป็น 6 ระนาบๆ ละ 4 ดวง ทำมุม 4555 องศา โดยทั้งระบบจะต้องมีดาวเทียม 24 ดวง หรือมากกว่า เพื่อให้สามารถยืนยันตำแหน่งได้ครอบคลุมทุกจุดบนผิวโลก ปัจจุบัน เป็นดาวเทียม GPS Block-II มีดาวเทียมสำรองประมาณ 4-61 ดวง
 
== เทคนิคการหาตำแหน่ง <ref>[http://www.kmutt.ac.th/rippc/journal48.htm Witchayangkoon, B. and P. Dumrongchai. 2009. Computational Linearized Least Square for 2D Positioning Analysis Using MathCad Programming. KMUTT Research and Development Journal.]</ref><ref>[http://gps-ppp.blogspot.com บุญทรัพย์ วิชญางกูร. 2009. private communication. ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์]</ref> ==
== เทคนิคการหาตำแหน่ง ==
[[ไฟล์:Dgps1.jpg|thumb|250px|การคำนวณพิกัดโดยระบบGPSจีพีเอส ใช้ดาวเทียมสี่ดวงเป็นอย่างน้อยเพื่อความแม่นยำ]]
{{ดูเพิ่มที่|ระยะทางแบบยุคลิด}}
การหาตำแหน่งมาจากแนวความคิดง่าย ๆ ที่ว่า ถ้าเรารู้ตำแหน่งของดาวเทียม และเรารู้ระยะทางจากดาวเทียมถึงเครื่องรับ เราจะสามารถหาตำแหน่งของเครื่องรับสัญญาณได้ เช่น ถ้าลองพิจารณาใน 2 มิติ แล้วทั้งตำแหน่งที่กำหนดให้ 2 จุด และระยะจากจุดทั้ง 2 ถึงจุดที่ต้องการหาแกนX (x,Y y) เราสามารถใช้วงเวียนเขียนเป็นวงกลมเส้น โดยมีจุดที่กำหนดให้เป็นศูนย์กลาง รัศมีวงเวียนเท่ากับระยะทางที่รู้ เส้นวงกลมที่ได้จะตัดกัน 2 จุด โดยหนึ่งจุดเป็นคำตอบถูกจะได้ที่ถูกต้อง ทีนี้สมการดังนี้อย่างง่ายเขียนได้เป็น
 
ระยะจากจุดที่ 1 (X<sub>1</sub>, Y<sub>1</sub>) <math>D_1 = \sqrt{(X_1-x) ^2 + (Y_1-y) ^2} </math>
 
ระยะจากจุดที่ 2 (X<sub>2</sub>, Y<sub>2</sub>) <math>D_2 = \sqrt{(X_2-x) ^2 + (Y_2-y) ^2} </math>
 
ถ้าเป็นสามมิติก็สามารถทำได้ในลักษณะเดียวกัน โดยมีจุดที่กำหนดให้ 3 จุด ในทำนองเดียวกัน สมการอย่างง่าย
 
ระยะจากจุดที่ 1 <math>D_1 = \sqrt{(X_1-x) ^2 + (Y_1-y) ^2 + (Z_1-z) ^2} </math>
ระยะจากจุดที่ 3 <math>D_3 = \sqrt{(X_3-x) ^2 + (Y_3-y) ^2 + (Z_3-z) ^2} </math>
 
สำหรับระยะทางนั้น เครื่องรับสัญญาณจีพีเอสสามารถคำนวณโดยการจับเวลาที่สัญญาณเดินทางจากดาวเทียมถึงเครื่องรับ แล้วคูณด้วยความเร็วแสง ก็จะได้ระยะ ณ เสี้ยวเวลา (epoch) ที่ดาวเทียมห่างจากเครื่องรับ ถ้าไรก็ดี เนื่องจากคลื่นเดินทางด้วยความเร็วแสง นาฬิกาที่จับเวลาที่เครื่องรับมีคุณภาพเหมือนกัน[[นาฬิกาควอตซ์]]ทั่วไป ความผิดพลาดจากการจับเวลา (dt) แม้เพียงเล็กน้อยก็ทำให้ระยะผิดไปมาก ความผิดพลาดดังกล่าวจึงนับเป็นตัวแปรสำคัญในการคำนวณตำแหน่ง ด้วยเหตุนี้ การหาตำแหน่งจึงมีตัวแปรพื้นฐานที่สำคัญรวม 4 ตัวแปร ได้แก่ ตำแหน่งที่ต้องการหาใน 3 มิติ (x,y,z) และ ความผิดพลาดอันเนื่องมาจากนาฬิกาที่ใช้ ทำให้เราต้องการดาวเทียม'''อย่างน้อย 4 ดวง''' เพื่อสร้าง 4 สมการ ในการแก้ตัวแปรทั้งหมดทั้ง 4 สมการอย่างง่ายจึงกลายเป็นศูนย์
 
ระยะจากจุดที่ 41 <math>D_41 = \sqrt{(X_41-x) ^2 + (Y_41-y)( ^2 +2 (Z_1-z) ^2} + c\;dt</math>
 
ระยะจากจุดที่ 32 <math>D_32 = \sqrt{(X3X_2-x) ^2 + (Y3Y_2-y)( ^2 + (Z_2-z) ^2} + c\;dt</math>
 
ระยะจากจุดที่ 13 <math>D_13 = \sqrt{(X_13-x) ^2 +2 (Y_13-y) ^2 + (Z_3-z) ^2} + c\;dt</math>
 
ระยะจากจุดที่ 24 <math>D_24 = \sqrt{(X_24-x) ^2 + (Y_24-y) ^2 + (Z_4-z) ^2} + c\;dt</math>
 
เมื่อ ''c'' เป็น[[ความเร็วแสง]]
ระยะจากจุดที่ 3 <math>D_3 =(X3-x)2+(Y3-y)(2+2)</math>
 
ในกรณีที่มีจำนวนดาวเทียมมากกว่านี้ ก็จะมีจำนวนสมการมากขึ้นเท่ากับจำนวนนั้นๆดาวเทียมสังเกตการณ์
ระยะจากจุดที่ 4 <math>D_4=(X_4-x)2+(Y_4-y)(2+2)</math>
 
== ระบบอื่น ๆ ==
ในกรณีที่มีจำนวนดาวเทียมมากกว่านี้ ก็จะมีจำนวนสมการมากขึ้นเท่ากับจำนวนนั้นๆ
ระบบหาบอกพิกัดด้วยดาวเทียมอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกับระบบจีพีเอส ในปัจจุบันมีหลายระบบ เช่นได้แก่
* '''[[GLONASS]]''' (GLObal NAvigation Satellite System) เป็นระบบของ[[รัสเซีย]] ที่พัฒนาเพื่อแข่งขันกับสหรัฐอเมริกา ใช้งานได้สมบูรณ์ทั่วโลกตั้งแต่ปีเดือน ตุลาคม ค.ศ.20122555
* Galilao'''[[Galileo]]''' เป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดย[[สหภาพยุโรป]] ร่วมกับ ประเทศ[[จีน]] [[อิสราเอล]] [[อินเดีย]] [[โมร็อกโก]] [[ซาอุดิอาระเบีย]] [[เกาหลีใต้]] และยูเคน[[ยูเครน]] จะแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2553
* Baidou'''[[Beidou]]''' เป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดย[[ประเทศจีน]] โดยให้บริการเฉพาะที่บางพื้นที่ แต่ก็ในอนาคตมีแผนที่จะพัฒนาโดยให้ครอบคลุมทั้วโลกโดยจะใช้ชื่อว่า [[COMPASS]]
* '''[[QZSS]]''' ระบบดาวเทียมของญี่ปุ่น ทำหน้าที่หลากหลาย ช่วยเสริมการหาตำแหน่งด้วย GPS โดยเน้นพื้นที่ในประเทศญี่ปุ่น ที่มีอาคารสูงบดบังสัญญาณ GPS สำหรับ QZSS ถูกออกแบบให้มีวงโคจรเป็นเลข 8 โดยเต็มระบบจะประกอบด้วยดาวเทียม 3-4 ดวง
 
== อ้างอิง ==
== ดาวเทียมระบบอื่นๆ ==
{{รายการอ้างอิง}}
ระบบหาพิกัดด้วยดาวเทียมอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกับระบบในปัจจุบันมีหลายระบบ เช่น
* GLObal NAvigation เป็นระบบของรัสเซียที่พัฒนาเพื่อแข่งขันกับสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่ปี ค.ศ.2012
* Galilao เป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยสหภาพยุโรป ร่วมกับ ประเทศจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโกซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้ และยูเคน แล้วเสร็จ
* Baidou เป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยประเทศจีน โดยให้บริการเฉพาะที่ แต่ก็ในอนาคตมีแผนที่จะพัฒนาโดยให้ครอบคลุม
* QZSS ระบบดาวเทียมของญี่ปุ่น ทำหน้าที่หลากหลาย ช่วยการหาตำแหน่งด้วย GPS โดยเน้นพื้นที่ในประเทศญี่ปุ่น ที่สูงบดบังสัญญาณ GPS สำหรับ QZSS ถูกออกแบบให้มีวงโคจรระบบประกอบด้วยดาวเทียม
 
== ดูเพิ่ม ==
* [[พอยท์เอเชียดอตคอม]] ซอฟต์แวร์ไทยที่ทำงานในด้านจีพีเอส
* [[ระบบนำทางในรถยนต์‎]]
 
== แหล่งข้อมูลอื่น ==
* [http://www.gps.gov เว็บไซต์เผยแพร่ความรู้จีพีเอส ของรัฐบาลสหรัฐอเมริกา] {{en icon}}
 
[[หมวดหมู่:ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก| ]]