ระบบนำทางในรถยนต์ แอพสำหรับขับขี่ และแอพนำทางมือถืออย่าง Google Maps ล้วนใช้ GPS ในการพาเราจากจุด A ไปยังจุด B แต่ GPS คืออะไร และทำงานอย่างไร
ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลกคืออะไร
ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก (GPS) เป็นระบบนำทางของรัฐบาลสหรัฐอเมริกาที่ประกอบด้วยสามส่วนหลัก:
- The Space Segment เป็นระบบนำทางที่มีดาวเทียมอย่างน้อย 31 ดวง โดย 24 ดวง (หรือมากกว่า) มักจะอยู่ในเที่ยวบินและใช้งานอยู่ ดาวเทียมเหล่านี้บินภายในวงโคจรของโลกที่ระดับความสูง 12, 550 ไมล์ ดาวเทียมแต่ละดวงมักจะโคจรรอบโลกวันละสองครั้ง
- The Control Segment เป็นเครือข่ายระหว่างประเทศของสถานีควบคุมที่ติดตาม ตรวจสอบ และบำรุงรักษาดาวเทียมในวงโคจร สถานีควบคุมเหล่านี้ยังสามารถส่งข้อมูลหรือคำสั่งไปยังดาวเทียมได้ ส่วนควบคุมประกอบด้วยสถานีตรวจสอบ 16 สถานี สถานีควบคุมหลักสองสถานี (สถานีหลักหนึ่งสถานีและอีกสถานีหนึ่งสลับกัน) และเสาอากาศสั่งการและควบคุม 11 เสา (เสาอากาศภาคพื้นดินสี่เสาและสถานีติดตามระยะไกลเครือข่ายควบคุมดาวเทียมกองทัพอากาศเจ็ดสถานี)
- The User Segment มีไว้สำหรับพลเรือนและอุปกรณ์ GPS ของเรา หรือที่เรียกว่าเครื่องรับ GPS เนื่องจากพวกเขาได้รับสัญญาณจากดาวเทียมในวงโคจรเพื่อระบุตำแหน่งของเรา
ใครเป็นผู้คิดค้น GPS
คนสี่คนที่มักให้เครดิตกับการประดิษฐ์ GPS ได้แก่ Ivan Getting, Bradford Parkinson, Roger L. Easton และ Gladys West จากข้อมูลของ Lemelson-MIT บริษัท Getting ที่จินตนาการถึง GPS เป็นครั้งแรกดังที่เรารู้กันในปัจจุบันว่าเป็นแนวคิดเกี่ยวกับการใช้ "ระบบดาวเทียมเพื่อสร้างข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำสำหรับวัตถุที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว เช่น ขีปนาวุธและเครื่องบิน"
พาร์กินสันมีส่วนร่วมใน GPS มาในปี 1972 เมื่อเขารับหน้าที่เป็นผู้นำในการกำกับโครงการ GPS ของกระทรวงกลาโหมสหรัฐ ในบทบาทนี้ พาร์กินสันสามารถต่อยอดจากแนวคิดดั้งเดิมของ Getting ภายในปี 1978 โครงการพัฒนา GPS ของ Parkinson หรือที่เรียกว่าระบบ NAVSTAR GPS ได้เสร็จสมบูรณ์และแม่นยำภายใน 3 เมตร
Roger L. Easton ยังสนับสนุนการพัฒนา GPS และได้รับการขนานนามว่าเป็น "บิดาแห่ง GPS" การมีส่วนร่วมของอีสตันเป็นผลมาจากการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการติดตามดาวเทียม ในความพยายามที่จะซิงโครไนซ์เวลาของสถานีติดตาม Easton ได้พัฒนาระบบนำทางตามเวลาโดยการวางนาฬิกาในดาวเทียม ทำให้พวกเขาสามารถตรวจจับตำแหน่งที่แน่นอนของผู้ใช้บนพื้นได้แม่นยำยิ่งขึ้น Easton เรียกระบบนี้ว่า "Timation" และกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ได้รวมคุณลักษณะต่างๆ เข้ากับการพัฒนาระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก
สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด นักคณิตศาสตร์ กลาดิส เวสต์ ยังได้รับเครดิตในการสนับสนุนการพัฒนา GPS ของเธออีกด้วย ผลงานของเวสต์คืองานของเธอในการพัฒนาแบบจำลองของโลกที่คำนึงถึงการแปรผันของรูปร่างของโลกที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงและแรงอื่นๆ โมเดล Earth ของ West ได้รับการพิจารณาอย่างกว้างขวางว่าเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโครงการ GPS
GPS ทำงานอย่างไรและมีการจัดการอย่างไร
ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลกอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างดาวเทียม GPS และเครื่องรับบนอุปกรณ์ที่ใช้ GPS บริษัทเทคโนโลยี GPS Garmin บริษัทเทคโนโลยี GPS กล่าวว่า Global Positioning System ทำงานเมื่อดาวเทียม GPS ส่ง "สัญญาณเฉพาะและพารามิเตอร์การโคจรที่อนุญาตให้อุปกรณ์ GPS ถอดรหัสและคำนวณตำแหน่งที่แม่นยำของดาวเทียม"
จากการส่งสัญญาณนี้ อุปกรณ์ GPS สามารถคำนวณตำแหน่งของผู้ใช้โดยการวัดระยะเวลาที่ใช้ในการรับสัญญาณการคำนวณดังกล่าวจะรวมกับการวัดระยะทางจากดาวเทียมดวงอื่นๆ ในการคำนวณละติจูดและลองจิจูดของบุคคลอย่างถูกต้อง อุปกรณ์ GPS จำเป็นต้องรับสัญญาณจากดาวเทียมอย่างน้อยสามดวง การคำนวณระดับความสูงต้องใช้สัญญาณจากดาวเทียมอย่างน้อยสี่ดวง อุปกรณ์รับสัญญาณ GPS ส่วนใหญ่จะรับและติดตามสัญญาณของดาวเทียมอย่างน้อยแปดดวง แต่ตัวเลขนี้อาจแตกต่างกันไปตามตำแหน่งของคุณและเวลา
ตาม GPS.gov ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลกได้รับการบำรุงรักษาและดำเนินการโดยกองทัพอากาศสหรัฐฯ กองทัพอากาศสหรัฐฯ "พัฒนา บำรุงรักษา และปฏิบัติการ" ดาวเทียม 24 แห่งและสถานีควบคุมที่ตั้งอยู่ทั่วโลกซึ่งประกอบกันเป็นระบบ
นอกเหนือจากระบบ GPS ในรถยนต์: การใช้งาน GPS ทุกวัน
GPS ไม่ได้มีไว้สำหรับหาทางกลับบ้านเท่านั้น การใช้งานอื่นๆ สำหรับ GPS ได้แก่
- อุปกรณ์สวมใส่ GPS เช่น นาฬิกา GPS สามารถใช้ติดตามเด็ก สัตว์เลี้ยง และผู้สูงอายุได้
- โดรนที่ควบคุมด้วย GPS ใช้สำหรับถ่ายภาพมุมสูงในภาพยนตร์ GPS ยังใช้ในอุตสาหกรรมภาพยนตร์สำหรับการสอดแนมสถานที่ด้วย
- Geocaching สามารถใช้ในการตั้งค่าการล่าสัตว์กินของเน่าโดยซ่อนรายการในบางตำแหน่ง จากนั้นอัปโหลดแผนที่ออนไลน์เพื่อให้คนอื่นค้นหาด้วยอุปกรณ์ GPS
- บริษัทพลังงานในพื้นที่ของคุณอาจใช้ GPS เพื่อติดตามไฟดับ
