GPS (Global Positioning System) หรือที่แปลว่า ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก เป็นระบบที่สามารถระบุตำแหน่งและเวลาบนโลกได้อย่างแม่นยำ โดยใช้การคำนวณความถี่ของสัญญาณที่ส่งมาจากตำแหน่งดาวเทียมต่าง ๆ ที่โคจรรอบโลก ทำให้สามารถระบุตำแหน่งได้ทุกจุดบนโลกไม่ว่าจะอยู่บริเวณไหน หรือว่าจะอยู่ในสภาพอากาศแบบไหนก็ตาม วันนี้เรามาดูกันว่าการค้นหาตำแหน่ง GPS มีส่วนประกอบอะไรบ้าง
ตัวระบบ GPS ยังสามารถนำมาคำนวณความเร็วทิศการเคลื่อนที่เพื่อใช้กับแผนที่นำทางได้ โดยแรกเริ่มนั้น GPS ถูกใช้งานในกองทัพของทางสหรัฐอเมริกาก่อนจากนั้นจึงถูกพัฒนาต่อมาเป็น GPS ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้ แต่ทุกท่านเคยสงสัยหรือไม่ว่าดาวเทียมต่าง ๆ สามารถค้นหาตำแหน่ง GPS ได้อย่างไร ทำไมจึงสามารถระบุตำแหน่งและการเคลื่อนที่ได้แม่นยำ
แต่ก่อนจะดูว่าการค้นหาตำแหน่ง GPS ทำได้ยังไงเรามาเข้าใจส่วนประกอบของการทำงานของระบบ GPS กันก่อนนะครับ โดยระบบ GPS จะประกอบด้วยการทำงานประสานกันของ 3 ส่วนหลักๆ คือ ส่วนอวกาศ ,ส่วนการควบคุมบนพื้นโลก และส่วนของผู้ใช้งาน
จะประกอบไปด้วยเครือข่ายดาวเทียมที่จะคอยจับสัญญาณจากบนโลก ประกอบด้วยดาวเทียมจาก 4 ค่ายหลักคือ
ประกอบด้วยสถานีภาคพื้นขนาดใหญ่ซึ่งตั้งอยู่ที่ Falcon Air Force Base สหรัฐอเมริกา และมีสถานีควบคุมย่อยอื่นๆกระจายอยู่ทั่วโลก
ซึ่งเป็นส่วนของเครื่องรับสัญญาณGPSของคนทั่วไป ที่จะรับและแปลงรหัสจากดาวเทียมเพื่อใช้งานในรูปแบบต่างๆทั้งเพื่อการระบุพิกัด เพื่อการนำทางหรือเพื่อการติดตามวัตถุ เป็นต้น
สำหรับการค้นหาตำแหน่ง GPS นั้นใช้แนวคิดง่ายๆว่า ถ้าเรารู้ตำแหน่งของดาวเทียมกับตำแหน่งเครื่องรับสัญญาณ เราก็สามารถหาระยะห่างและระบุตำแหน่งได้ โดย GPS จะรับสัญญาณจากดาวเทียมบนอวกาศซึ่งสัญญาณนี้จะมีข้อมูลระบุตำแหน่งและเวลาขณะที่ส่งสัญญาณออกมา เมื่อได้รับแล้วตัว GPS จะคำนวณระยะเวลาเทียบกับเวลาปัจจุบันเพื่อหาระยะห่างจากดาวเทียมแต่ละดวงจนได้ตำแหน่งออกมา
ในการทำงานนั้นเพื่อให้ได้ความแม่นยำสูงสุดจึงจำเป็นจะต้องใช้ดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวงเพื่อค้นหาตำแหน่ง GPS โดย 3 ดาวแรก ช่วยคำนวณตำแหน่ง GPS บนพื้นโลกในแบบแนวระนาบ แต่เจะเกิดปัญหาขึ้นเพราะว่าโลกของเราไม่ได้แบนแต่มีลักษณะกลมทำให้ผิวโลกนั้นมีความโค้ง จึงจำเป็นต้องใช้ดาวเทียมดวงที่ 4 ช่วยคำนวณเรื่องความสูงเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่แท้จริงนั่นเอง
การคำนวณหาระยะห่างของดาวเทียมกับเครื่องรับ GPS นั้น สามารถทำได้โดยใช้สูตร “ระยะทาง = ความเร็ว x ระยะเวลา” คือ เมื่อเราวัดระยะเวลาที่คลื่นสัญญาณดาวเทียมส่งมาถึงเครื่องรับ GPS แล้วคูณด้วยความเร็วของคลื่น เราก็จะสามารถระบุระยะทางระหว่างดาวเทียมกับเครื่องรับได้ และเนื่องจากการใช้ระยะห่างจากดาวเทียมแต่ละดวงในการระบุตำแหน่งทำให้ตำแหน่งของดาวเทียมนั้นมีความสำคัญมาก เพราะยิ่งดาวเทียมที่ใช้แต่ละดวงมีระยะห่างจากกันและมีจำนวนมากขึ้นเท่าไหร่ก็จะยิ่งคำนวณค่าออกมาได้แม่นยำมากขึ้นเท่านั้น
นอกจากการทำงานของดาวเทียมและ เครื่องรับ GPS แล้ว การค้นหาตำแหน่งGPSยังต้องอาศัยการทำงานของสถานีภาคพื้นดินเพื่อช่วยในการควบคุม และตรวจสอบวงโคจรของดาวเทียมให้อยู่ในเส้นทางที่กำหนด และคอยตรวจสอบเวลาที่วัดได้จากนาฬิกาของดาวเทียมซึ่งมีความแม่นยำและละเอียดสูงให้เที่ยงตรงเสมอ เพราะหากนาฬิกาของดาวเทียมมีความคลาดเคลื่อนแม้เพียงเล็กน้อยก็จะทำให้การระบุระยะทางมีความผิดพลาดเกิดขึ้น ส่งผลให้การคำนวณเพื่อค้นหาตำแหน่ง GPS คลาดเคลื่อนจากจุดที่อยู่จริงได้
ซึ่งการทำงานผสานกันของระบบทั้ง3คือ ดาวเทียม, เครื่องรับ GPS และสถานีภาคพื้นดิน ผ่านการคำนวณที่ซับซ้อนและรวดเร็วตลอดเวลานี้เอง จึงทำให้เราสามารถค้นตำแหน่ง GPS ได้อย่างแม่นยำ แม้ว่าจะอยู่ที่ไหนหรือเจอสภาพอากาศแบบไหนก็ตาม
การ ค้นหา ตำแหน่ง GPS มีส่วนประกอบหรืออุปกรณ์ใดบ้าง นอกจากดาวเทียม GPS แล้ว ยังมีปัจจัยส่วนอื่น ๆ ในการ ค้นหา ตำแหน่ง GPS อีกด้วย
