GPS ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก

GPS ย่อมาจากคำว่า “Global Positioning System” แปลตรงๆ ได้ว่า “ระบบตำแหน่งทั่วโลก” หากใช้คำว่า “ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก” จะเป็นที่เข้าใจมากกว่ากัน


ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก หรือ จีพีเอส (อังกฤษ: Global Positioning System: GPS) คือระบบบอกตำแหน่งบนพื้นผิวโลก โดยอาศัยการคำนวณจากความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ส่งมาจากดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลกซึ่งทราบตำแหน่ง ทำให้ระบบนี้สามารถบอกตำแหน่ง ณ จุดที่สามารถรับสัญญาณได้ทั่วโลก โดยเครื่องรับสัญญาณจีพีเอส รุ่นใหม่ๆ จะสามารถคำนวณความเร็วและทิศทางนำมาใช้ร่วมกับโปรแกรมแผนที่ เพื่อใช้ในการนำทางได้

แนวคิดในการพัฒนาระบบจีพีเอส เริ่มต้นตั้งแต่ปี ค.ศ. 1957 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ของสหรัฐอเมริกา นำโดย Dr. Richard B. Kershner ได้ติดตามการส่งดาวเทียมสปุตนิกของโซเวียต และพบปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ของคลื่นวิทยุที่ส่งมาจากดาวเทียม พวกเขาพบว่าหากทราบตำแหน่งที่แน่นอนบนพื้นผิวโลก ก็สามารถระบุตำแหน่งของดาวเทียมได้จากการตรวจวัดดอปเปลอร์ และหากทราบตำแหน่งที่แน่นอนของดาวเทียม ก็สามารถระบุตำแหน่งบนพื้นโลกได้ ในทางกลับกัน

กองทัพเรือสหรัฐได้ทดลองระบบนำทางด้วยดาวเทียม ชื่อ TRANSIT เป็นครั้งแรกเมื่อ ค.ศ. 1960 ประกอบด้วยดาวเทียมจำนวน 5 ดวง ส่วนดาวเทียมที่ใช้ในระบบจีพีเอส (GPS Block-I) ส่งขึ้นทดลองเป็นครั้งแรกเมื่อ ค.ศ. 1978 เพื่อใช้ในทางการทหาร

สายการบินเกาหลี

เมื่อ ค.ศ. 1983 หลังจากเกิดเหตุการณ์โคเรียนแอร์ไลน์ เที่ยวบินที่ 007 ของเกาหลีใต้ บินพลัดหลงเข้าไปในน่านฟ้าของสหภาพโซเวียต และถูกยิงตก ผู้โดยสาร 269 คนเสียชีวิตทั้งหมด ประธานาธิบดีโรนัลด์ เรแกนได้ประกาศว่า เมื่อพัฒนาระบบจีพีเอสแล้วเสร็จ จะอนุญาตให้ประชาชนทั่วไปใช้งานได้

ดาวเทียมจีพีเอส เป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรระดับกลาง (Medium Earth Orbit: MEO) ที่ระดับความสูงประมาณ 20,200 กิโลเมตร (12,600 ไมล์ หรือ 10,900 ไมล์ทะเล) จากพื้นโลก ใช้การยืนยันตำแหน่งโดยอาศัยพิกัดจากดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง ดาวเทียมจะโคจรรอบโลกเป็นเวลา 4-8 ชั่วโมงต่อหนึ่งรอบ ที่ความเร็ว 4 กิโลเมตร/วินาที การโคจรแต่ละรอบนั้นสามารถได้เป็น 6 ระนาบๆ ละ 4 ดวง ทำมุม 55 องศา โดยทั้งระบบจะต้องมีดาวเทียม 24 ดวง หรือมากกว่า เพื่อให้สามารถยืนยันตำแหน่งได้ครอบคลุมทุกจุดบนผิวโลก ปัจจุบัน เป็นดาวเทียม GPS Block-II มีดาวเทียมสำรองประมาณ 4-6 ดวง

ลองมาดูกันว่านอกจากระบบ GPS แล้ว ก็ยังมีระบบบอกพิกัดด้วยดาวเทียมอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกับระบบจีพีเอส ในปัจจุบัน อีกหลายระบบ ได้แก่

• GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) เป็นระบบของรัสเซีย ที่พัฒนาเพื่อแข่งขันกับสหรัฐอเมริกา ใช้งานได้สมบูรณ์ทั่วโลกตั้งแต่เดือน ตุลาคม 2555

• Galileo เป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยสหภาพยุโรป ร่วมกับจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้ และยูเครน จะแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2553

• Beidou เป็นระบบที่กำลังพัฒนาโดยประเทศจีน โดยให้บริการเฉพาะบางพื้นที่ แต่ในอนาคตมีแผนที่จะพัฒนาโดยให้ครอบคลุมทั้วโลกโดยจะใช้ชื่อว่า COMPASS ระบบที่เสริม GPS

• QZSS ระบบดาวเทียมของญี่ปุ่น ทำหน้าที่หลากหลาย ช่วยเสริมการหาตำแหน่งด้วย GPS โดยเน้นพื้นที่ประเทศญี่ปุ่น ที่มีอาคารสูงบดบังสัญญาณ GPS สำหรับ QZSS ถูกออกแบบให้มีวงโคจรเป็นเลข 8 โดยเต็มระบบจะประกอบด้วยดาวเทียม 3-4 ดวง

แต่ทั้งนี้นับจากวันที่ 1 มิถุนายน 2014 ระบบ GPS อาจจะสูญเสียความหมายของคำวา “ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก” ไปบ้าง เนื่องจากประเทศรัสเซียซึ่งเป็นประเทศใหญ่ที่มีพื้นที่ 29.87% ของโลก ครอบคลุมใน 2 ทวีป คือทวีปยุโรปและทวีปเอเซีย จะระงับไม่ให้สถานี GPS ของอเมริกาที่มีอยู่ทั้งหมด 11 สถานีในอาณาเขตประเทศรัสเซีย ดำเนินงานชั่วคราว

การที่สถานี GPS ของอเมริกาในประเทศรัสเซียมีถึง 11 สถานีนั้นก็เพราะประเทศรัสเซียมีเวลาแตกต่างระหว่างเขตตะวันออกไปจนถึงสุดเขตตะวันตก ทั้งหมด 11 เขตเวลา

การระงับชั่วคราวนี้ก็สืบเนื่องมาจากรัสเซียได้พัฒนาระบบ GLONASS ของตนเองขึ้นมา และได้เจรจากับประเทศสหรัฐฯ ในการตั้งสถานี GLONASS ในอาณาเขตประเทศอเมริกาโดยมีกำหนดเส้นตายในการให้คำตอบคือวันที่ 31 พฤษภาคม 2014 ซึ่งหลังจากกำหนดเส้นตายแล้ว หากผลเจรจายังไร้บทสรุปภายในวันที่ 31 สิงหาคม ประเทศรัสเซียก็จะยกเลิกสถานี GPS ทั้ง 11 แห่งอย่างถาวรในวันที่ 1 กันยายน


ผลจะออกมาเป็นอย่างไร ก็โปรดติดตามชมกัน