อุปกรณ์ GPS ใช้ Trilateration อย่างไร

Trilateration เป็นเทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่ใช้โดยอุปกรณ์ตำแหน่งทั่วโลก (GPS) เพื่อกำหนดตำแหน่งผู้ใช้ความเร็วและระดับความสูง ด้วยการรับและวิเคราะห์สัญญาณวิทยุจากดาวเทียม GPS หลายแบบและใช้รูปทรงเรขาคณิตของวงกลมทรงกลมและรูปสามเหลี่ยมอุปกรณ์ GPS สามารถคำนวณระยะทางหรือช่วงที่แม่นยำสำหรับแต่ละดาวเทียมที่กำลังติดตาม

วิธี trilateration ทำงานอย่างไร

Trilateration เป็นรูปสามเหลี่ยมที่ซับซ้อนแม้ว่าจะไม่ได้ใช้การวัดมุมในการคำนวณ ข้อมูลจากดาวเทียมดวงเดียวให้ตำแหน่งโดยทั่วไปของจุดภายในพื้นที่วงกลมขนาดใหญ่บนพื้นผิวโลก การเพิ่มข้อมูลจากดาวเทียมดวงที่สองจะทำให้จีพีเอสสามารถ จำกัด ตำแหน่งเฉพาะของจุดนั้นลงไปยังพื้นที่ที่มีการทับซ้อนกันของพื้นที่ข้อมูลดาวเทียมสองแห่ง การเพิ่มข้อมูลจากดาวเทียมที่สามให้ตำแหน่งที่ถูกต้องของจุดบนผิวโลก

อุปกรณ์ GPS ทั้งหมดต้องใช้ดาวเทียม 3 ดวงเพื่อคำนวณตำแหน่งที่ถูกต้อง ข้อมูลจากดาวเทียมที่สี่หรือมากกว่าสี่ดวงจะช่วยเพิ่มความแม่นยำในตำแหน่งของจุดและยังช่วยให้สามารถใช้ปัจจัยต่างๆเช่นระดับความสูงหรือในกรณีของเครื่องบินความสูงที่คำนวณได้ ตัวรับสัญญาณ GPS จะติดตาม 4-7 ดาวเทียมพร้อม ๆ กันและใช้ trilateration เพื่อวิเคราะห์ข้อมูล

ดาวเทียม GPS

ฝ่ายกลาโหมของสหรัฐฯมีดาวเทียม 24 ดวงที่ถ่ายทอดข้อมูลทั่วโลก อุปกรณ์ GPS ของคุณสามารถติดต่อกับดาวเทียมได้อย่างน้อยสี่ดวงไม่ว่าคุณจะอยู่ที่ใดในโลกแม้ในพื้นที่ป่าหรือมหานครที่สำคัญที่มีอาคารสูง ดาวเทียมแต่ละดวงโคจรรอบโลกสองครั้งต่อวันโดยส่งสัญญาณไปยังแผ่นดินอย่างสม่ำเสมอจากระดับความสูงประมาณ 12,500 ไมล์ ดาวเทียมทำงานด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และมีแบตเตอรี่สำรอง

เมื่อ GPS ล้มเหลว

เมื่อ GPS นำทางได้รับข้อมูลดาวเทียมไม่เพียงพอเนื่องจากไม่สามารถติดตามดาวเทียมได้มากพอ trilateration จะล้มเหลว สิ่งกีดขวางเช่นอาคารขนาดใหญ่หรือภูเขาอาจบล็อกสัญญาณดาวเทียมที่อ่อนแอและป้องกันไม่ให้การคำนวณที่ตั้งถูกต้อง อุปกรณ์ GPS จะแจ้งเตือนผู้ใช้ด้วยวิธีการบางอย่างว่าไม่สามารถให้ข้อมูลตำแหน่งที่ถูกต้องได้

ดาวเทียมอาจล้มเหลวชั่วคราว สัญญาณอาจเคลื่อนที่ช้าเกินไปเนื่องจากมีปัจจัยในชั้นทรอปิคอลและไอโอสเฟียร์ สัญญาณอาจปัดเป่าการก่อตัวและโครงสร้างบางอย่างบนโลกทำให้เกิดข้อผิดพลาดเกี่ยวกับ trilateration

เทคโนโลยีและระบบ GPS ภาครัฐ

GPS ได้รับการแนะนำในปี 1978 ด้วยการเปิดตัวดาวเทียมตำแหน่งแรกของโลก มีการควบคุมและใช้โดยรัฐบาลสหรัฐฯจนถึงปี 1980 เท่านั้น กองกำลังจำนวน 24 ดวงที่ควบคุมโดยสหรัฐฯไม่ได้ใช้งานจนถึงปี 1994

อุปกรณ์ GPS ไม่ส่งข้อมูลไปยังดาวเทียม อุปกรณ์ GPS เช่นสมาร์ทโฟนที่ติดตั้งเทคโนโลยีนี้ยังสามารถใช้ระบบโทรศัพท์เช่นเสาสัญญาณโทรศัพท์และเครือข่ายโทรศัพท์และการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตเพื่อเพิ่มความแม่นยำในตำแหน่งได้อีกด้วย เมื่อใช้สองระบบหลังนี้อุปกรณ์ GPS อาจส่งข้อมูลออกไปยังระบบเหล่านี้

เนื่องจากระบบดาวเทียม GPS เป็นของรัฐบาลสหรัฐอเมริกาและสามารถเลือกหรือ จำกัด การเข้าถึงเครือข่ายได้โดยทางเลือกประเทศอื่น ๆ ได้พัฒนาเครือข่ายดาวเทียม GPS ของตนเอง ซึ่งรวมถึง:

• ระบบนำทางของ BeiDou ของประเทศจีน
• ระบบดาวเทียมนำร่องของโลกของรัสเซีย (GLONASS)
• ระบบกำหนดตำแหน่งกาลิเลโอของสหภาพยุโรป
• ระบบนำร่องในภูมิภาคของอินเดีย (IRNSS) ของอินเดียซึ่งเป็นที่รู้จักกันว่า NAVIC