ระบบกำ��หนดตำ��แหน�งบนพื้��นโลกำด�วยด�วเที�ยมGlobal

Positioning System: GPS

ระบบกำ��หนดตำ��แหน�งบนพื้��นโลกำด�วยด�วเที�ยมGlobal

Positioning System: GPS ชยกำฤตำ ม��ล��พื้อง

ภ�คว ช�ภ!ม ศ�สตำร$ คณะส&งคมศ�สตำร$ มห�ว ทีย�ล&ยเช�ยงใหม�chaya@chiangmai.ac.th

เน��อห�คว�มหม�ยของ GPS1

2ส�วนประกำอบกำ�รที��ง�นของ GPS

กำ�รที��ง�นของ GPS3

4คว�มคล�ดเคล�*อนของ GPS

Global Navigation Satellite Systems (GNSS )5

6กำ�รประย+กำตำ$ใช�ง�น GPS

กำ�รใช� Function Go To ใน GPS 7

8กำ�รใช� Function Tracking ใน GPS

Global Positioning System: GPS

GPS เป,นเคร�*องม�อห�ตำ��แหน�งพื้ กำ&ดภ!ม ศ�สตำร$บนพื้��นผิ วโลกำโดยอ�ศ&ยส&ญญ�ณอ��งอ งจ�กำระบบด�วเที�ยม

GPS เป,นเคร�*องม�อห�ตำ��แหน�งพื้ กำ&ดภ!ม ศ�สตำร$บนพื้��นผิ วโลกำโดยอ�ศ&ยส&ญญ�ณอ��งอ งจ�กำระบบด�วเที�ยม

GPS เป,นเคร�*องม�อช�วยตำอบค��ถ�มว�� ฉั&นอย!�“

ที�*ไหนบนโลกำใบน�� ?”• เม�*อไม�ม� L ine of Sight• Any time of day and night/ Allweather• Very high geodetic accuracy• ส�ม�รถปฏิ บ&ตำ ง�นได�รวดเร4วด�วยกำ��ล&งคนจ��นวนน�อย

ส�วนประกำอบกำ�รที��ง�นของ GPS

ส�วนอวกำ�ศ (Space Segment)

ส�วนควบค+ม (Control Segment)

ส�วนผิ!�ใช�ง�น (User Segment)

ส�วนประกำอบกำ�รที��ง�นของ GPS

ส�วนอวกำ�ศ (Space Segment)

Name : NAVSTARManufacturer : Rockwell InternationalAltitude : 10,900 nautical milesWeight : 1,900 lbs (in orbit)Size : 17 ft with solar panels extendedOrbital Period : 12 hoursPlanned Lifespan : 7.5 yearsConstellation : 24 satellites

Name : NAVSTARManufacturer : Rockwell InternationalAltitude : 10,900 nautical milesWeight : 1,900 lbs (in orbit)Size : 17 ft with solar panels extendedOrbital Period : 12 hoursPlanned Lifespan : 7.5 yearsConstellation : 24 satellites

ด�วเที�ยม 24 ดวง ใน 6 วงโคจร

แตำ�ละวงโคจรประกำอบด�วยด�วเที�ยม 4 ดวง

วงโคจรที��ม+มเอ�ยง 55 องศ�กำ&บแกำนโลกำ

ระด&บคว�มส!งของด�วเที�ยม 2 2 200, กำ โลเมตำรจ�กำพื้��นผิ วโลกำ

ด�วเที�ยมโคจรครบรอบที+กำ 12 ช&*วโมง

บนด�วเที�ยมม�น�ฬิ กำ�อตำอมม คม�คว�มเที�*ยงตำรงส!ง

ส�งข�อม!ลตำ��แหน�งที�*อย!�ของด�วเที�ยมที�งคล�*น L1และ L2

ส�วนประกำอบกำ�รที��ง�นของ GPS

ส�วนควบค+ม (Control Segment) Calibrates and Synchronize ระบบเวล� ประเม นแนวโคจรของด�วเที�ยมแตำ�ละดวง ประเม นค��คว�มผิ ดพื้ล�ดจ�กำตำ��แหน�งด�วเที�ยม

แตำ�ละดวง ส�งข�อม!ลค��ส&*งส!�ด�วเที�ยม

ส�วนประกำอบกำ�รที��ง�นของ GPS

ส�วนผิ!�ใช�ง�น (User Segment)•ภ�ค RF ที��หน��ที�*ร&บส&ญญ�ณอน�ลอกำจ�กำด�วเที�ยมจ�พื้�เอส ผิ��นกำระบวนกำ�รแปลงส&ญญ�ณไปเป,นส&ญญ�ณด จ ตำอล เพื้�*อส�งไปประมวลผิลในภ�ค

•ภ�ค Baseband ที��หน��ที�*ประมวลผิลส&ญญ�ณที�*ร&บม�จ�กำภ�ค RF เพื้�*อที�*จะน��ข�อม!ลตำ��งๆ ไปค��นวณห�ค��พื้ กำ&ดตำ��แหน�งตำ�อไป

•ส�วน Microprocessor ที��หน��ที�*ตำ ดตำ�อกำ&บภ�ค Baseband เพื้�*อประมวลผิลห�พื้ กำ&ดตำ��แหน�ง และตำ ดตำ�อกำ&บอ+ปกำรณ$ภ�ยนอกำ เช�น คอมพื้ วเตำอร$ เป,นตำ�น

How GPS Work?

1. Triangulation from satellitesis the basis of the system.

2. To triangulate, GPS measures distance using the travel timeof a radio message

3. To measure travel time,GPS needs very accurateclocks

4. Once you know distanceto a satellite, you then needto know where the satelliteis in space

5. As the GPS signal travelsthrough the ionosphere and the earth’s atmosphere, it gets delayed

กำ�รระบ+ตำ��แหน�งบนพื้��นโลกำด�วย GPS

ส�วนที�*เป,นอวกำ�ศ

ด�วเที�ยม ด�วเที�ยม 11

ด�วเที�ยม ด�วเที�ยม 22

ด�วเที�ยม ด�วเที�ยม 33

โลกำโลกำ

กำ�รค��นวณระยะที�งระหว��งด�วเที�ยมกำ&บเคร�*อง GPS ซึ่8*งจะตำ�องใช�ระยะที�งจ�กำด�วเที�ยมอย��งตำ�*� 3 ดวงเพื้�*อให�ได�ตำ��แหน�งที�*แน�นอนซึ่8*งเม�*อ เคร�*องGPSส�ม�รถร&บส&ญญ�ณจ�กำด�วเที�ยมได�3ดวงข8�นไปแล�วจะม�ค��นวณระยะที�ง ระหว��งด�วเที�ยมถ8งเคร�*อง GPS โดยจ�กำส!ตำรค��นวณที�งฟิ:ส กำส$ค�อ

คว�มเร4ว X เวล� = ระยะที�งโดยด�วเที�ยมที&�ง 3 ดวงจะส�งส&ญญ�ณที�*เหม�อนกำ&นม�ย&งเคร�*อง GPS โดยคว�มเร4วแสง (186,000ไมล$ตำ�อว น�ที�)แตำ�ระยะเวล�ในกำ�รร&บส&ญญ�ณได�จ�กำด�วเที�ยมแตำ�ละ ดวงน&�นจะไม�เที��กำ&น เน�*องจ�กำระยะที�งไม�เที��กำ&น

กำ�รระบ+ตำ��แหน�งบนพื้��นโลกำด�วย GPS

ส�วนที�*เป,นอวกำ�ศ

ด�วเที�ยม ด�วเที�ยม 11

ด�วเที�ยม ด�วเที�ยม 22

ด�วเที�ยม ด�วเที�ยม 33

โลกำโลกำ

ระยะเวล�ในกำ�รส�งส&ญญ�ณจ�กำด�วเที�ยมดวงแรกำถ8งเคร�*อง GPS ค�อ 0.10 ว น�ที� ระยะที�งระหว��งด�วเที�ยมกำ&บ GPS ค�อ 18,600 ไมล$ (186,000 ไมล$ตำ�อว น�ที� X 0.10 ว น�ที� =18,600 ไมล$ ) ฉัะน&�นตำ��แหน�งป;จจ+บ&นกำ4จะส�ม�รถเป,นจ+ดใดกำ4ได�ในวงกำลมที�*ม�ร&ศม� 18,600 ไมล$ ซึ่8*งจะเห4นว��ด�วเที�ยมเพื้�ยงดวงเด�ยวย&งไม�ส�ม�รถบอกำตำ��แหน�งที�*แน�นอนได�

ระยะเวล�ในกำ�รส�งส&ญญ�ณจ�กำด�วเที�ยมดวงที�*สองถ8งเคร�*อง GPS ค�อ 0.08 ว น�ที� ระยะที�งระหว��งด�วเที�ยมกำ&บ GPS ค�อ 13,200 ไมล$ (186,000 ไมล$ตำ�อว น�ที� X 0.08 ว น�ที�

= 13,200 ไมล$ ) ฉัะน&�นตำ��แหน�งป;จจ+บ&นกำ4จะส�ม�รถเป,นจ+ดใดกำ4ได�ในจ+ด Intersect ระหว��งวงกำลมจ�กำด�วเที�ยมดวงแรกำกำ&บด�วเที�ยมดวงที�* 2ระยะเวล�ในกำ�รส�งส&ญญ�ณ

จ�กำด�วเที�ยมดวงที�*ส�มถ8งเคร�*อง GPS ค�อ 0.06 ว น�ที� ระยะที�งระหว��งด�วเที�ยมกำ&บ GPS ค�อ 11,160 ไมล$ (186,000 ไมล$ตำ�อว น�ที� X 0.06 ว น�ที�

= 11,160 ไมล$ ) ฉัะน&�นตำ��แหน�งป;จจ+บ&นกำ4จะส�ม�รถเป,นจ+ดใดกำ4ได�ในจ+ด Intersect ระหว��งวงกำลมจ�กำด�วเที�ยมที&�ง 3 ดวง

จะเห4นได�ว��จะเหล�อตำ��แหน�งอย!� 2 จ+ดที�*บร เวณวงกำลมที&�ง 3 ตำ&ดกำ&นค�อตำ��แหน�งที�*อย!�ในอวกำ�ศซึ่8*งจะถ!กำตำ&ดที �งอ&ตำโนม&ตำ โดยเคร�*อง GPS อ�กำตำ��แหน�งค�อตำ��แหน�งบนพื้��นโลกำซึ่8*งเป,นตำ��แหน�งที�*เร�ย�นถ�อเคร�*อง GPS อย!�น&�นเอง ซึ่8*งคว�มถ!กำตำ�องแม�นย��ของตำ��แหน�งกำ4ข8�นกำ&บจ��นวนด�วเที�ยมที�*ส�ม�รถร&บ ส&ญญ�ณ ได�ในขณะน&�นห�กำม�ม�กำกำว�� 3 ดวงกำ4จะละเอ�ยดม�กำข8�น และกำ4ข8�นกำ&บเคร�*อง GPS ด�วย ห�กำเป,นเคร�*องที�*ม�ร�ค�แพื้ง ( ซึ่8*งม&กำใช�เฉัพื้�ะง�น ) กำ4จะม�คว�มถ!กำตำ�องแม�นย��ม�กำข8�น

http://www2.cs.science.cmu.ac.th/seminar/2547/GPS/index4.htm

กำ�รระบ+ตำ��แหน�งบนพื้��นโลกำด�วย GPS

กำ�รบอกำตำ��แหน�งโหมดม�ตำรฐ�น ( Standard Positioning Service, SPS)กำ�รบอกำตำ��แหน�งโหมดม�ตำรฐ�นน��เป:ดให�ใช�โดยเสร�ไม�ม�กำ�รเข��รห&สใดๆ แตำ�ข�อม!ลที�*ได�จ�กำกำ�รบอกำตำ��แหน�งโหมดม�ตำรฐ�นจะม�คว�มคล�ดเคล�*อน ม�กำกำว��กำ�รบอกำตำ��แหน�งโหมดละเอ�ยด ค�อ 100 เมตำร ในแนวนอน 156 เมตำร ในแนวตำ&�ง และคว�มคล�ดเคล�*อนของ Coordinated Universal Time (UTC ) 340 nsec

กำ�รบอกำตำ��แหน�งโหมดละเอ�ยด ( Precise Positioning Service, PPS)กำ�รบอกำตำ��แหน�งโหมดละเอ�ยดถ!กำออกำแบบม�เพื้�*อใช�กำ&บง�นที�งทีห�รหร�อง�น ที�*ได�ร&บอน+ญ�ตำเป,นพื้ เศษจ�รกำระทีรวงกำล�โหมของสหร&ฐอเมร กำ�เที��น&�นข�อม!ลที�*ได�จะ ถ!กำเข��รห&สไว�เพื้�*อไม�ให�ผิ!�ที�*ไม�ได�ร&บอน+ญ�ตำล&กำลอบน��ข�อม!ลไปใช�ข�อม!ลที�*ได�ม�คว�มเที�*ยงตำรง กำว��กำ�รบอกำตำ��แหน�งโหมดม�ตำรฐ�นม�กำค�อ 22 เมตำร ในแนวนอน และ 27.7 เมตำร ในแนวตำ&�ง และคว�มคล�ดเคล�*อนของ UTC 200 nsec

GPS Accuracy

คว�มคล�ดเคล�*อนจ�กำน�ฬิ กำ�(Satellite and Receiver Clock Errors)

คว�มคล�ดเคล�*อนเน�*องม�จ�กำวงโคจรDilution of Precision (DOP)

กำ�รเล�อกำกำ��หนดคว�มเบ�*ยงเบน Selective Availability (S/A)

คว�มคล�ดเคล�*อนจ�กำช&�นบรรย�กำ�ศ(Ionospheric and atmospheric delays)

คว�มคล�ดเคล�*อนจ�กำกำ�รตำกำกำระทีบ(Multipath Error)

Differential GPS – the ultimate in accuracy

Reference receivers

Field receivers

Field receivers

Error correctionmessage

GPS Fieldworkกำ��หนดว&น เวล� สถ�นที�* ที�*ตำ�องกำ�รส��รวจภ�คสน�ม

ตำรวจสอบปฏิ ที นกำ�รโคจรของด�วเที�ยม

กำ��หนดค��ตำ&�งตำ�นของเคร�*องร&บ GPS ให�เหม�ะสมกำ&บสภ�พื้กำ�รที��ง�น

กำ��หนดค��ตำ��งๆ ของข�อม!ลที�*ตำ�องกำ�รจ&ดเกำ4บ

น&ดหม�ยกำ��หนดกำ�รที��ง�นกำ&บ Base Station

ด��เน นง�นภ�คสน�ม

ประมวลผิล และจ&ดเกำ4บข�อม!ล

Global Navigation Satellite Systems (GNSS )

GLONASSThe formerly Soviet, and now Russian, Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (Global Navigation Satellite System), or GLONASS, was a fully functional navigation constellation but since the collapse of the Soviet Union has fallen into disrepair, leading to gaps in coverage and only partial availability. The Russian Federation has pledged to restore it to full global availability by 2010 with the help of India, who is participating in the restoration project

GalileoThe European Union and European Space Agency agreed on March 2002 to introduce their own alternative to GPS, called the Galileo positioning system. At a cost of about GBP £2.4 billion,[4] the system is scheduled to be working from 2012. The first experimental satellite was launched on 28 December 2005. Galileo is expected to be compatible with the modernized GPS system. The receivers will be able to combine the signals from both Galileo and GPS satellites to greatly increase the accuracy.

CompassChina has indicated they intend to expand their regional navigation system, called Beidou or Big Dipper, into a global navigation system; a program that has been called Compass in China's official news agency Xinhua. The Compass system is proposed to utilize 30 medium Earth orbit satellites and five geostationary satellites. Having announced they are willing to cooperate with other countries in Compass's creation, it is unclear how this proposed program impacts China's commitment to the international Galileo position system.

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) is the standard generic term for satellite navigation systems that provide autonomous geo-spatial positioning with global coverage.

Global Navigation Satellite Systems (GNSS )

Comparison of GNSS systems

System

Country Coding

Orbital height & period

Number of

satellites

Status

GPS United States

CDMA

22,200km, 12.0h

≥ 24 operational

GLONASS

Russia FDMA

19,100km, 11.3h

20 operational with restrictions, CDMA in preparation

Galileo

Europe CDMA

23,222km, 14.1h

≥ 27 in preparation

Compass

China CDMA

21,150km, 12.6h

>30 in preparation

กำ�รประย+กำตำ$ใช�ง�น GPS

กำ�รที��แผินที�*กำ�รส��รวจเพื้�*อจ&ดที��โฉันดที�*ด นกำ�รส��รวจที�งว ศวกำรรม

AVLS (Automated Vehicle Location System)

กำ�รประย+กำตำ$ใช�ง�น GPS

กำ�รน��ที�งด�วยด�วเที�ยม GPS- ช�วยแนะน��เส�นที�ง- เล�อกำเส�นที�งที�*ด�ที�*ส+ด- ว�งแผินกำ�รเด นที�งล�วงหน��

กำ�รประย+กำตำ$ใช�ง�น GPS

กำ��หนดเส�นที�งเด นรถประจ��ที�ง- เด นรถผิ��นย��นช+มชน- ผิ!�โดยส�รได�ร&บคว�มสะดวกำ- ร&บผิ!�โดยส�รม�กำที�*ส+ดในเส�นที�งที�*ส&�นที�*ส+ด

กำ�รประย+กำตำ$ใช�ง�น GPS

คว�มช�วยเหล�อกำรณ�ฉั+กำเฉั น- เพื้ *มคว�มปลอดภ&ยในกำ�รข&บข�*- ช�วยเหล�อผิ!�ประสบอ+บ&ตำ เหตำ+ได�ที&นที�วงที�

กำ�รประย+กำตำ$ใช�ง�น GPS

ว�งแผินกำ�รขนส�ง (Logistics) อย��งม�ประส ทีธิ ภ�พื้- ควบค+มคว�มเร4วของรถ- ควบค+มเส�นที�ง- ประหย&ดเวล� และเช��อเพื้ล ง

กำ�รประย+กำตำ$ใช�ง�น GPS

กำ�รใช� Function Go To ใน GPS

กำ�รใช� Function Go To ใน GPS

กำด MARK 1 คร&�ง เล�*อนลงม�ตำรงตำ��แหน�งพื้ กำ&ด

กำ�รใช� Function Go To ใน GPS

ที��กำ�รเปล�*ยนจ+ดพื้ กำ&ดที�*เป,นจ+ดเป?�หม�ยที�*ตำ�องกำ�รไป

เม�*อเสร4จแล�วกำ4 OK

กำ�รใช� Function Go To ใน GPS

ไปย&งหน�� waypoints

เล�อกำเข��ไป แล�วเล�อกำจ+ดที�*บ&นที8กำไว�

กำ�รใช� Function Go To ใน GPS

จ�กำน&�นที��กำ�รเล�อกำที�* Go To จะได�ตำ��แหน�งที�*ย�นอย!�และเส�นที�งที�*ตำ�องเด นไปย&งตำ��แหน�งเป?�หม�ย

กำ�รใช� Function Tracking ใน GPS

ไปย&งหน�� Tracks โดยกำดที�*ป+@ม PAGE

ถ��ม� Track ค��งอย!�ที��กำ�ร ลบ ข�อม!ลออกำกำ�อน ที�*ค��ส&*ง Clear

กำ�รใช� Function Tracking ใน GPS

เม�*อที��กำ�รลบข�อม!ลแล�ว จ�กำน&�นที��กำ�รตำ&�งค�� Track

กำ�รใช� Function Tracking ใน GPS

ที��กำ�รเด นตำ�มเส�นที�งที�*ตำ�องกำ�รที�*จ+ดเร *มตำ�น เม�*อถ8งจ+ดหม�ยแล�วกำ4กำด บ&นที8กำ ที�*ป+@ม SAVE กำ4จะได�เส�นที�งเด นตำ�มเส�นที�งภ!ม ประเทีศจร ง