วันนี้เราจะมาพูดถึงว่า GPS คืออะไร ระบบนี้ทำงานอย่างไร ให้ความสนใจกับการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ซึ่งเป็นคุณสมบัติการใช้งาน นอกจากนี้เรายังจะหารือเกี่ยวกับบทบาทของแผนที่แบบโต้ตอบในระบบ
ประวัติศาสตร์ของ GPS
ประวัติศาสตร์ของการเกิดขึ้นของระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลกหรือการกำหนดพิกัด เริ่มต้นในสหรัฐอเมริกาย้อนกลับไปในยุค 50 อันห่างไกลเมื่อดาวเทียมโซเวียตลำแรกถูกปล่อยสู่อวกาศ ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันที่เฝ้าสังเกตการปล่อยจรวดพบว่าเมื่อดาวเทียมเคลื่อนตัวออกไป ความถี่ของสัญญาณก็เปลี่ยนอย่างสม่ำเสมอ หลังจากการวิเคราะห์ข้อมูลอย่างลึกซึ้ง พวกเขาได้ข้อสรุปว่าด้วยความช่วยเหลือของดาวเทียม ในรายละเอียดเพิ่มเติม ตำแหน่งและสัญญาณที่ปล่อยออกมา ก็สามารถระบุตำแหน่งและความเร็วของบุคคลบนโลกได้อย่างแม่นยำเช่นกัน ในทางกลับกัน ความเร็วและตำแหน่งของดาวเทียมในวงโคจร เมื่อกำหนดพิกัดของบุคคลที่แน่นอน เมื่อสิ้นสุดอายุเจ็ดสิบ กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ได้เปิดตัวระบบ GPS สำหรับจุดประสงค์ของตนเอง และไม่กี่ปีต่อมาระบบก็เปิดให้ใช้งานสำหรับพลเรือน ตอนนี้ระบบ GPS ทำงานอย่างไร? ตรงตามที่มันทำงานในเวลานั้นตามหลักการและรากฐานเดียวกัน
เครือข่ายดาวเทียม
ดาวเทียมมากกว่า 24 ดวงในวงโคจรโลกกำลังส่งสัญญาณวิทยุ จำนวนของดาวเทียมจะแตกต่างกันออกไป แต่ในวงโคจรจะมีจำนวนที่ถูกต้องเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานจะราบรื่น บวกกับบางส่วนถูกสำรองไว้ เพื่อที่ว่าหากดาวเทียมดวงแรกล้มเหลว ดาวเทียมดวงนี้จะเข้ามาทำหน้าที่แทน เนื่องจากอายุการใช้งานของแต่ละรายการอยู่ที่ประมาณ 10 ปี จึงมีการเปิดตัวเวอร์ชันใหม่ที่ได้รับการอัพเกรด ดาวเทียมโคจรรอบโลกทั้ง 6 ดวงที่ระดับความสูงน้อยกว่า 20,000 กม. ทำให้เกิดเครือข่ายที่เชื่อมต่อถึงกัน ซึ่งควบคุมโดยสถานี GPS หลังนี้ตั้งอยู่บนเกาะเขตร้อนและเชื่อมต่อกับศูนย์ประสานงานหลักในสหรัฐอเมริกา
เครื่องนำทาง GPS ทำงานอย่างไร
ด้วยเครือข่ายนี้ คุณสามารถค้นหาตำแหน่งได้โดยการคำนวณความล่าช้าของสัญญาณจากดาวเทียม และใช้ข้อมูลนี้เพื่อกำหนดพิกัด ตอนนี้ระบบ GPS ทำงานอย่างไร? เช่นเดียวกับเครือข่ายการนำทางในอวกาศ มันฟรีโดยสมบูรณ์ ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในทุกสภาพอากาศและทุกช่วงเวลาของวัน การซื้อเพียงอย่างเดียวที่คุณควรมีคือตัวนำทาง GPS หรืออุปกรณ์ที่รองรับคุณสมบัติ GPS ที่จริงแล้ว หลักการทำงานของเนวิเกเตอร์นั้นมีพื้นฐานมาจากรูปแบบการนำทางง่ายๆ ที่ใช้มายาวนาน: ถ้าคุณรู้แน่ชัดว่าตำแหน่งของออบเจกต์ของมาร์กเกอร์อยู่ที่ไหน ซึ่งเหมาะที่สุดสำหรับบทบาทของจุดสังเกตและระยะห่างจากวัตถุนั้นถึง คุณวาดวงกลมที่ทำเครื่องหมายจุดของคุณด้วยจุดที่ตั้ง. หากรัศมีของวงกลมมีขนาดใหญ่ ให้แทนที่ด้วยเส้นตรง วาดแถบดังกล่าวหลายเส้นจากตำแหน่งที่เป็นไปได้ของคุณไปยังเครื่องหมาย จุดตัดของเส้นจะแสดงพิกัดของคุณบนแผนที่ ดาวเทียมข้างต้นในกรณีนี้เพียงแค่เล่นบทบาทของวัตถุเครื่องหมายเหล่านี้ด้วยระยะทางประมาณ 18,000 กม. จากตำแหน่งของคุณ แม้ว่าพวกมันจะโคจรรอบด้วยความเร็วสูง แต่ตำแหน่งของพวกมันก็ถูกตรวจสอบอยู่ตลอดเวลา เครื่องนำทางแต่ละคนมีเครื่องรับ GPS ซึ่งตั้งโปรแกรมตามความถี่ที่ต้องการและโต้ตอบโดยตรงกับดาวเทียม สัญญาณวิทยุแต่ละสัญญาณมีข้อมูลที่เข้ารหัสจำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมถึงข้อความเกี่ยวกับสภาพทางเทคนิคของดาวเทียม ตำแหน่งในวงโคจรของโลก และเขตเวลา (เวลาที่แน่นอน) อย่างไรก็ตาม ข้อมูลเกี่ยวกับเวลาที่แน่นอนเป็นสิ่งจำเป็นที่สุดในการรับข้อมูลเกี่ยวกับพิกัดของคุณ: การคำนวณอย่างต่อเนื่องของระยะเวลาระหว่างการกลับมาและการรับสัญญาณวิทยุจะคูณด้วยความเร็วของคลื่นวิทยุเองและโดย การคำนวณระยะสั้น ระยะทางระหว่างอุปกรณ์นำทางของคุณและดาวเทียมในวงโคจรจะถูกคำนวณ
ปัญหาการซิงโครไนซ์
ตามหลักการนำทางนี้ สันนิษฐานได้ว่าหากต้องการกำหนดพิกัดให้แม่นยำ คุณอาจต้องใช้ดาวเทียมเพียง 2 ดวง โดยพิจารณาจากสัญญาณที่จะหาจุดสี่แยกได้ง่าย และในที่สุด - ที่ที่คุณอยู่ แต่น่าเสียดายที่เหตุผลทางเทคนิคต้องใช้ดาวเทียมอีกดวงเป็นเครื่องหมาย บ้านปัญหาอยู่ในนาฬิกาของเครื่องรับ GPS ซึ่งไม่อนุญาตให้ซิงโครไนซ์กับดาวเทียมเพียงพอ เหตุผลก็คือความแตกต่างของการแสดงเวลา (บนตัวนำทางและในอวกาศ) ดาวเทียมมีนาฬิกาอะตอมคุณภาพสูงราคาแพง ซึ่งช่วยให้สามารถรักษาเวลาได้อย่างแม่นยำที่สุด ในขณะที่เครื่องรับแบบธรรมดาไม่สามารถใช้โครโนมิเตอร์แบบนี้ได้ เนื่องจากขนาด ราคา และความซับซ้อนของการทำงานจะไม่อนุญาตให้ใช้งานทุกที่ แม้ความผิดพลาดเพียงเล็กน้อย 0.001 วินาทีก็สามารถเปลี่ยนพิกัดได้มากกว่า 200 กม.!
เครื่องหมายที่สาม
ดังนั้น นักพัฒนาจึงตัดสินใจทิ้งเทคโนโลยีนาฬิการะบบควอทซ์ตามปกติไว้ในเครื่องนำทาง GPS และใช้เส้นทางอื่นเพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้น - ใช้สามบรรทัดในจำนวนเท่ากันสำหรับสี่แยกที่ตามมาแทนจุดสังเกตดาวเทียมสองแห่งตามลำดับ. วิธีแก้ปัญหาอยู่บนพื้นฐานของวิธีง่ายๆ ที่แยบยล: เมื่อเส้นทั้งหมดจากเครื่องหมายที่กำหนดทั้งสามตัดกัน แม้จะมีความคลาดเคลื่อนก็ตาม โซนจะถูกสร้างขึ้นในรูปของสามเหลี่ยม โดยให้จุดศูนย์กลางเป็นจุดกึ่งกลาง - ตำแหน่งของคุณ. นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณตรวจจับความแตกต่างของเวลาระหว่างเครื่องรับและดาวเทียมทั้งสาม (ซึ่งความแตกต่างจะเท่ากัน) ซึ่งช่วยให้คุณแก้ไขจุดตัดของเส้นตรงที่อยู่ตรงกลาง กล่าวอีกนัยหนึ่ง - สิ่งนี้เป็นตัวกำหนดของคุณ พิกัด GPS
ความถี่เดียว
ควรสังเกตว่าดาวเทียมทุกดวงส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์ของคุณด้วยความถี่เดียวกัน ซึ่งถือว่าค่อนข้างผิดปกติ ยังไงเครื่องนำทาง GPS ทำงานอย่างไรและจะรับรู้ข้อมูลทั้งหมดอย่างถูกต้องได้อย่างไรหากดาวเทียมทุกดวงส่งข้อมูลไปอย่างต่อเนื่องและพร้อมกัน? ทุกอย่างค่อนข้างง่าย เพื่อตรวจสอบตัวเอง เครื่องส่งสัญญาณบนดาวเทียมยังส่งข้อมูลมาตรฐานในสัญญาณวิทยุซึ่งมีรหัสที่เข้ารหัส รายงานคุณลักษณะสูงสุดของดาวเทียมและถูกป้อนลงในฐานข้อมูลของอุปกรณ์ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบข้อมูลจากดาวเทียมด้วยฐานข้อมูลของระบบนำทางได้ แม้จะมีดาวเทียมจำนวนมากอยู่ในระยะ แต่ก็สามารถระบุได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย ทั้งหมดนี้ช่วยลดความซับซ้อนของโครงร่างทั้งหมด และอนุญาตให้ใช้เสาอากาศรับสัญญาณที่เล็กกว่าและอ่อนแอกว่าในตัวนำทาง GPS ซึ่งช่วยลดต้นทุนและลดการออกแบบและขนาดของอุปกรณ์
แผนที่ GPS
แผนที่ GPS จะถูกดาวน์โหลดไปยังอุปกรณ์ของคุณแยกต่างหาก เนื่องจากตัวคุณเองมีอิทธิพลต่อการเลือกพื้นที่ที่คุณต้องการย้าย ระบบจะกำหนดพิกัดของคุณบนดาวเคราะห์ดวงนี้เท่านั้น และหน้าที่ของแผนที่คือการสร้างหน้าจอแบบกราฟิกที่ใช้พิกัด ซึ่งช่วยให้คุณสำรวจภูมิประเทศได้ GPS ทำงานอย่างไรในกรณีนี้? ฟรี มันยังคงอยู่ในสถานะนี้ บัตรในร้านค้าออนไลน์บางแห่ง (และไม่เพียงเท่านั้น) ยังคงได้รับการชำระเงิน บ่อยครั้งที่มีการสร้างแอปพลิเคชันแยกต่างหากสำหรับการทำงานกับแผนที่สำหรับอุปกรณ์ที่มีเครื่องนำทาง GPS: ทั้งแบบชำระเงินและแบบฟรี ความหลากหลายของแผนที่น่าประหลาดใจและช่วยให้คุณตั้งค่าถนนจากจุด A ไปยังจุด B อย่างให้ข้อมูลมากที่สุดและมีสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมด: สถานที่ท่องเที่ยวที่คุณจะผ่าน ทางที่สั้นที่สุดถึงที่หมาย ผู้ช่วยเสียงบอกทิศทางและอื่นๆ
อุปกรณ์ GPS เพิ่มเติม
GPS ถูกใช้มากกว่าแค่การชี้ทิศทางที่ถูกต้อง ช่วยให้คุณสามารถติดตามวัตถุ ซึ่งอาจมีสิ่งที่เรียกว่าบีคอน หรือตัวติดตาม GPS ประกอบด้วยตัวรับสัญญาณและตัวส่งสัญญาณที่ใช้ gsm, 3gp หรือโปรโตคอลการสื่อสารอื่น ๆ สำหรับส่งข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของวัตถุไปยังศูนย์บริการที่ควบคุม ใช้ในหลายอุตสาหกรรม: ความปลอดภัย การแพทย์ ประกันภัย ขนส่ง และอื่น ๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ยังมีตัวติดตามรถที่เชื่อมต่อกับรถโดยเฉพาะ
เที่ยวแบบไร้ปัญหา
ทุก ๆ วันที่ผ่านไป ค่าของแผนที่และเข็มทิศถาวรจะยิ่งย้อนอดีตไปเรื่อย ๆ เทคโนโลยีสมัยใหม่ช่วยให้บุคคลสามารถปูทางให้กับการเดินทางได้โดยเสียเวลา แรงกาย และเงินเพียงเล็กน้อย ในขณะที่มองเห็นสถานที่ที่น่าตื่นเต้นและน่าสนใจที่สุด สิ่งที่เป็นจินตนาการเมื่อประมาณหนึ่งศตวรรษก่อนได้กลายเป็นความจริงในทุกวันนี้ และเกือบทุกคนสามารถใช้ประโยชน์จากมันได้ ตั้งแต่ทหาร กะลาสี นักบินเครื่องบิน ไปจนถึงนักท่องเที่ยวและพนักงานส่งของ ตอนนี้การใช้ระบบเหล่านี้สำหรับอุตสาหกรรมการค้า บันเทิง โฆษณา กำลังได้รับความนิยมอย่างมาก โดยที่ผู้ประกอบการทุกคนสามารถชี้ตัวเองบนแผนที่โลกได้ และจะหาเขาเจอได้ไม่ยากเลย เราหวังว่าบทความนี้จะช่วยให้ทุกคนที่สนใจ GPS ทำงานอย่างไร กำหนดพิกัดอย่างไรจุดแข็งและจุดอ่อนของมัน
