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

HDG Explains : How Does GPS Work?

The last time you uѕed your phone to have Google Maps pinpoint your exact location on a map, did you ever stop and wonder how does GPS work so accurately?

The Global Positioning System (GPS) system was actually launched by the U.S. Department of Defense in 1973 (known as NAVSTAR). By 1993, there were 24 GPS satellites orbiting the Earth and broadcasting orbital and positional data that the military could use for navigational and other military purposes. Today, as of this writing, there are 28.

In the 1980s, data transmitted from GPS satellites were opened up to the public, which opened up an entire market for the wide assortment of GPS navigation devices we have today. 

As of the writing of this article, Russia, China, Europe, and India all have their own active GPS systems. Japan is developing its own GPS system slated to be operational in 2023.

How Does GPS Work?

While the satellite technology GPS is based on is very advanced, the way the system operates is impressively simple.

There are three components to any individual GPS navigational system.

• Satellites: GPS satellites orbit the Earth and transmit their current time and orbital position to all GPS receivers on their side of the planet.
• Command Center: The command center transmits orbital data, time corrections, and the orbital position of other satellites up to the satellites in orbit.
• GPS Receivers: A GPS receiver on Earth receives orbital times from as many satellites within range, and calculates its own position on Earth based on the positions of at least four GPS satellites.

GPS receivers utilize a mathematical principle known as triangulation to calculate its own location. 

How Does GPS Triangulation Work

From any point on the planet, if you’re holding a GPS receiver (like the one in your phone), a GPS receiver receives time stamps from the synchronized clocks on each of the GPS satellites overhead.

Using the differences in timestamps, and the constant speed of light at which radio waves travel, the GPS receiver can determine the distance between where you’re standing to each satellite.

This provides the GPS receiver with the radius of the spheres with the satellites at the center, and your location at the edge of the sphere.

Since each satellite travels in a predictable orbit over the earth, the receiver can use a stored almanac of the current known position of all GPS satellites to determine where, approximately, those satellites are currently located over the earth.

With the known position of each satellite, and the measured distance between those satellites and your position, your GPS receive is able to calculate your approximate location by determining where the intersection of those three spheres come together on the surface of the Earth.

The receiver then displays that location to you on a map.

Three satellites provide a rough location, and GPS receivers require a fourth signal from another GPS satellite to determine your current altitude on the Earth’s surface using another mathematical principle known as trilateration.

How Your Phone GPS Sensor Works

Most modern smartphones today come equipped with a GPS receiver chip. This chip can receive the radio signals from GPS satellites.

Your phone’s clock is not an atomic clock, so its time isn’t synced with the atomic clocks of the satellites in orbit. However, this doesn’t matter when it comes to calculating location using signals from those satellites.

This is because your phone’s GPS receiver is focusing on the data it receives from the satellites, and a database of known satellite locations over the Earth. Since all of the satellites do have an atomic clock, the current time on each satellite is exactly the same at any given moment.

However, due to distance from the satellite, and the fact that the radio signals travel at the speed of light, the differences between each received timestamp reveals the distance between your phone and each of the satellites.

Here’s how this GPS process works:

• All four satellites transmit the same exact timestamp to your phone at 5:12:14 PM.
• Your phone receives that timestamp at 5:12:15 from satellite 1.
• It receives the timestamp at 5:12:16 from satellite 2.
• Finally, at 5:12:17, it receives the timestamp from satellite 3.

This tells your GPS receiver that it took 1 second for the radio signal to reach it from satellite 1, 2 seconds from satellite 2, and 3 seconds from satellite 3.

The speed of light is a known constant of 299,792,458 meters per second.

Using simple math, the receiver can calculate that its distance is roughly 300 thousand meters from satellite 1, 600 thousand meters from satellite 2, and 900 thousand meters from satellite 3.

Using a lookup table from a GPS satellite database, your phone’s GPS receiver knows the approximate current location over the earth of all three satellites, which provides longitude and latitude coordinates of all three. 

With that information, your phone is able to calculate your own longitude and latitude coordinates on the Earth.

Using your known coordinates, your GPS receiver can then use the distance measured between itself and a fourth satellite to determine what altitude above the Earth you’re located.

What Is An Assisted Global Positioning System?

Before smartphones started integrating GPS circuitry, people typically would use handheld GPS receivers that ran off AA batteries. Or they would install GPS units in cars, which ran connected to the phone’s battery.

This was because radio communication requires more power. The limitation of this is that you often had to wait several minutes for your GPS receiver to “lock onto” enough GPS satellites to calculate your position.

Smartphone manufacturers got around this battery limitation by combining its existing technology of cellular triangulation. Long before phones were GPS enabled, they could use signals coming from cellphone towers to triangulate your position, using the same sort of triangulation timestamp and distance technology as with GPS satellites. 

Unfortunately, because cell phone towers are at ground level, this navigational calculation is far less accurate. So your smartphone GPS software will first use cell signal triangulation to determine your approximate position, and then update that position once satellite GPS data is ready.

This allows modern smartphones to reserve battery power by only using GPS data when those location updates are required. This is why you may often see your location on Google Maps occasionally jump to a new location when more accurate data is available.

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