HDG อธิบาย : GPS ทำงานอย่างไร?
ครั้งสุดท้ายที่คุณใช้โทรศัพท์เพื่อให้Google Maps ระบุตำแหน่งที่แน่นอนของคุณ(Google Maps pinpoint your exact location)บนแผนที่ คุณเคยหยุดและสงสัยว่าGPSทำงานอย่างแม่นยำได้อย่างไร
ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก(Global Positioning System) ( GPS ) ได้เปิดตัวจริงโดยกระทรวง(U.S. Department)กลาโหมสหรัฐ(Defense)ในปี 1973 (รู้จักกันในชื่อNAVSTAR ) ในปี พ.ศ. 2536 มี ดาวเทียม GPS 24 ดวงที่โคจรรอบโลก และกระจายเสียงข้อมูลวงโคจรและตำแหน่งที่กองทัพสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการนำทางและทางทหารอื่นๆ วันนี้ ณ ที่เขียนนี้มี 28 คน
ในช่วงทศวรรษ 1980 ข้อมูลที่ส่งจาก ดาวเทียม GPSได้เปิดเผยต่อสาธารณชน ซึ่งเปิดตลาดทั้งหมดสำหรับ อุปกรณ์นำทาง GPSที่เรามีในปัจจุบัน
ใน(Europe)การเขียนบทความนี้รัสเซีย(Russia)จีน(China)ยุโรปและอินเดียต่าง(India)ก็มีระบบGPS ที่ใช้งานอยู่ (GPS)ญี่ปุ่น(Japan)กำลังพัฒนา ระบบ GPS ของตนเอง ซึ่งมีกำหนดจะใช้งานได้ในปี 2566
GPS ทำงานอย่างไร?(How Does GPS Work?)
ในขณะที่เทคโนโลยีดาวเทียมGPSมีพื้นฐานอยู่บนขั้นสูงมาก วิธีการทำงานของระบบนั้นเรียบง่ายอย่างน่าประทับใจ
ระบบนำทางGPSแต่ละระบบมีสามองค์ประกอบ
- ดาวเทียม(Satellites) : ดาวเทียม GPSโคจรรอบโลก(Earth)และส่งเวลาปัจจุบันและตำแหน่งการโคจรไปยัง เครื่องรับ GPS ทั้งหมด ที่อยู่ด้านข้างของดาวเคราะห์
- ศูนย์บัญชาการ(Command Center) : ศูนย์บัญชาการส่งข้อมูลวงโคจร การแก้ไขเวลา และตำแหน่งวงโคจรของดาวเทียมอื่นๆ จนถึงดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจร
- เครื่องรับ GPS(GPS Receivers) : เครื่องรับ GPSบนโลก(Earth)รับเวลาโคจรจากดาวเทียมจำนวนมากภายในระยะ และคำนวณตำแหน่งของตัวเองบนโลก(Earth)ตามตำแหน่งของดาวเทียมGPS อย่างน้อยสี่ดวง(GPS)
เครื่องรับ GPS(GPS)ใช้หลักการทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าสามเหลี่ยมเพื่อคำนวณตำแหน่งของตัวเอง
การระบุตำแหน่ง GPS ทำงานอย่างไร(How Does GPS Triangulation Work)
จากจุดใดก็ได้บนโลกใบนี้ หากคุณถือ เครื่องรับ GPS (เช่นเดียวกับที่อยู่ในโทรศัพท์ของคุณ) เครื่องรับ GPSจะได้รับประทับเวลาจากนาฬิกาที่ซิงโครไนซ์บน ดาวเทียม GPS แต่ละดวงที่ อยู่เหนือศีรษะ
การใช้ความแตกต่างของการประทับเวลาและความเร็วคงที่ของแสงที่คลื่นวิทยุเดินทาง เครื่องรับ GPSสามารถกำหนดระยะห่างระหว่างตำแหน่งที่คุณยืนอยู่กับดาวเทียมแต่ละดวงได้
ซึ่งจะทำให้ เครื่องรับ GPSมีรัศมีของทรงกลมโดยมีดาวเทียมอยู่ตรงกลาง และตำแหน่งของคุณอยู่ที่ขอบของทรงกลม
เนื่องจากดาวเทียมแต่ละดวงโคจรรอบโลกที่คาดการณ์ได้ เครื่องรับจึงสามารถใช้ปูมที่เก็บไว้ของตำแหน่งที่ทราบในปัจจุบันของ ดาวเทียม GPS ทั้งหมด เพื่อกำหนดตำแหน่ง โดยประมาณ ที่ดาวเทียมเหล่านั้นตั้งอยู่เหนือพื้นโลกในปัจจุบัน
ด้วยตำแหน่งที่ทราบของดาวเทียมแต่ละดวง และระยะทางที่วัดได้ระหว่างดาวเทียมเหล่านั้นกับตำแหน่งของคุณ เครื่องรับ GPS ของคุณ สามารถคำนวณตำแหน่งโดยประมาณของคุณได้ด้วยการกำหนดว่าจุดตัดของทรงกลมทั้งสามมารวมกันบนพื้นผิวโลก(Earth) ที่ ใด
ผู้รับจะแสดงตำแหน่งนั้นกับคุณบนแผนที่
ดาวเทียมสามดวงแสดงตำแหน่งคร่าวๆ และ เครื่องรับ GPSต้องการสัญญาณที่สี่จาก ดาวเทียม GPS อีก ดวงเพื่อระบุระดับความสูงปัจจุบันของคุณบนพื้นผิวโลกโดยใช้หลักการทางคณิตศาสตร์อื่นที่เรียกว่าไตรเลเตชัน
วิธีการทำงานของเซ็นเซอร์ GPS ในโทรศัพท์ของคุณ(How Your Phone GPS Sensor Works)
สมาร์ทโฟนสมัยใหม่ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมาพร้อมกับ ชิปรับ สัญญาณGPS ชิปนี้สามารถรับสัญญาณวิทยุจากดาวเทียมGPS
นาฬิกาในโทรศัพท์ของคุณไม่ใช่นาฬิกาอะตอม ดังนั้นเวลาจึงไม่ตรงกับนาฬิกาอะตอมของดาวเทียมในวงโคจร อย่างไรก็ตาม การคำนวณตำแหน่งโดยใช้สัญญาณจากดาวเทียมนั้นไม่สำคัญ
เนื่องจาก เครื่องรับ GPS ในโทรศัพท์ของคุณ มุ่งเน้นที่ข้อมูลที่ได้รับจากดาวเทียม และฐานข้อมูลของตำแหน่งดาวเทียมที่รู้จักทั่วโลก (Earth)เนื่องจากดาวเทียมทุกดวงมีนาฬิกาอะตอม เวลาปัจจุบันของดาวเทียมแต่ละดวงจึงเท่ากันทุกประการในทุกช่วงเวลา
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระยะห่างจากดาวเทียม และความจริงที่ว่าสัญญาณวิทยุเดินทางด้วยความเร็วแสง ความแตกต่างระหว่างการประทับเวลาที่ได้รับแต่ละครั้งจึงเผยให้เห็นระยะห่างระหว่างโทรศัพท์ของคุณกับดาวเทียมแต่ละดวง
นี่คือวิธีการทำงานของกระบวนการ GPS:
- ดาวเทียมทั้งสี่ดวงจะส่งการประทับเวลาเดียวกันไปยังโทรศัพท์ของคุณในเวลา 17:12:14 น.
- โทรศัพท์ของคุณได้รับการประทับเวลานั้นเวลา 5:12:15 จากดาวเทียม 1
- ได้รับประทับเวลา 5:12:16 จากดาวเทียม 2
- ในที่สุด เมื่อเวลา 5:12:17 น. จะได้รับประทับเวลาจากดาวเทียม 3
สิ่งนี้จะบอก เครื่องรับ GPS ของคุณ ว่าสัญญาณวิทยุใช้เวลา 1 วินาทีในการเข้าถึงจากดาวเทียม 1, 2 วินาทีจากดาวเทียม 2 และ 3 วินาทีจากดาวเทียม 3
ความเร็วของแสงเป็นค่าคงที่ที่ทราบ 299,792,458 เมตรต่อวินาที
เมื่อใช้คณิตศาสตร์อย่างง่าย ผู้รับสามารถคำนวณได้ว่าระยะห่างจากดาวเทียม 1 ประมาณ 300,000 เมตร, 600,000 เมตรจากดาวเทียม 2 และ 900,000 เมตรจากดาวเทียม 3
การใช้ตารางค้นหาจากฐานข้อมูลดาวเทียม GPS เครื่องรับ GPS ในโทรศัพท์ของคุณทราบ(GPS)ตำแหน่ง(GPS)ปัจจุบันโดยประมาณบนโลกของดาวเทียมทั้งสามดวง ซึ่งให้พิกัดลองจิจูดและละติจูดของทั้งสามดวง
ด้วยข้อมูลดังกล่าว โทรศัพท์ของคุณสามารถคำนวณพิกัดลองจิจูดและละติจูดของคุณ(your own longitude and latitude coordinates)บนโลกได้
เมื่อใช้พิกัดที่ทราบ เครื่องรับ GPS ของคุณ สามารถใช้ระยะทางที่วัดระหว่างตัวมันเองกับดาวเทียมดวงที่สี่เพื่อกำหนดระดับความสูงเหนือพื้นโลก(Earth) ที่ คุณอยู่
ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลกที่ได้รับความช่วยเหลือคืออะไร?(What Is An Assisted Global Positioning System?)
ก่อนที่สมาร์ทโฟนจะเริ่มรวม วงจร GPSผู้คนมักจะใช้ เครื่องรับ GPS แบบมือถือ ที่ใช้แบตเตอรี่ AA หมด หรือพวกเขาจะติดตั้ง หน่วย GPSในรถยนต์ซึ่งวิ่งโดยเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ของโทรศัพท์
เนื่องจากการสื่อสารทางวิทยุต้องใช้พลังงานมากกว่า ข้อจำกัดนี้คือ คุณมักจะต้องรอหลายนาทีเพื่อให้ เครื่องรับ GPS ของคุณ "ล็อกเข้า" ดาวเทียม GPS มากพอที่ จะคำนวณตำแหน่งของคุณ
ผู้ผลิตสมาร์ทโฟนหลีกเลี่ยงข้อ จำกัด ของแบตเตอรี่โดยการรวมเทคโนโลยีที่มีอยู่ของการแยกเซลล์แบบเซลลูลาร์ ก่อนที่โทรศัพท์จะ เปิดใช้งาน GPSพวกเขาสามารถใช้สัญญาณที่มาจากเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือเพื่อระบุตำแหน่งของคุณโดยใช้การประทับเวลาและเทคโนโลยีระยะทางแบบเดียวกันกับ(Long)ดาวเทียม GPS
น่าเสียดาย เนื่องจากเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถืออยู่ที่ระดับพื้นดิน การคำนวณการนำทางนี้จึงแม่นยำน้อยกว่ามาก ดังนั้นซอฟต์แวร์ GPS(GPS)ของสมาร์ทโฟนของคุณจึงใช้การระบุตำแหน่งสัญญาณมือถือเพื่อระบุตำแหน่งโดยประมาณของคุณก่อน แล้วจึงอัปเดตตำแหน่งนั้นเมื่อ ข้อมูล GPS ดาวเทียม พร้อม
ซึ่งช่วยให้สมาร์ทโฟนรุ่นใหม่สามารถประหยัดพลังงานแบตเตอรี่ได้โดยใช้ ข้อมูล GPSเมื่อจำเป็นต้องอัปเดตตำแหน่งเท่านั้น นี่คือเหตุผลที่คุณมักจะเห็นตำแหน่งของคุณ(see your location)บนGoogle แผนที่(Google Maps)กระโดดไปยังตำแหน่งใหม่เป็นครั้งคราวเมื่อมีข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้น
Related posts
HDG อธิบาย : การพิมพ์ 3 มิติทำงานอย่างไร?
HDG อธิบาย: CAPTCHA คืออะไรและทำงานอย่างไร
HDG อธิบาย : เทคโนโลยีความจริงเสริมทำงานอย่างไร?
HDG อธิบาย : SFTP & FTP คืออะไร?
HDG อธิบาย : เซิร์ฟเวอร์คอมพิวเตอร์คืออะไร?
วิธีลบโฟลเดอร์ Windows.old ใน Windows 7/8/10
HDG อธิบาย : พอร์ตคอมพิวเตอร์คืออะไรและใช้ทำอะไร?
HDG อธิบาย: Markdown คืออะไรและอะไรคือพื้นฐานที่ฉันควรรู้
5 สิ่งเจ๋ง ๆ ที่คุณสามารถทำได้ด้วย RAM แบบเก่า
สร้างการสำรองข้อมูลอิมเมจระบบ Windows 10
การชาร์จแบบไร้สายทำงานอย่างไร
99 โปรแกรมฟรีแวร์ Windows ที่ดีที่สุดที่คุณอาจไม่เคยรู้จัก
HDG อธิบาย: โหมดนักพัฒนาซอฟต์แวร์ Chromebook คืออะไรและมีประโยชน์อย่างไร
HDG อธิบาย: JavaScript คืออะไรและใช้สำหรับออนไลน์อะไร
วิธีแก้ไขปัญหาเครื่องพิมพ์ WiFi (ไร้สาย)
คู่มือ HDG ในการจับภาพหน้าจอของสภาพแวดล้อมการบู๊ต
HDG อธิบาย: BIOS คืออะไร?
HDG อธิบาย : Google Chromecast ทำงานอย่างไร
เรียกคีย์ความปลอดภัยเครือข่ายไร้สายของคุณใน Windows
4 สถานการณ์ที่การแชร์ตำแหน่งสดสามารถช่วยชีวิตได้