เครื่องระบุตําแหน่งบนพื้นโลก

เครื่องระบุตำแหน่งบนพื้นโลก

คำนำ หนังสืออิเล็กทรอนิกส์(E-book)วิชาฟิสิกส์เรื่องเครื่องระบุตำแหน่งบน พื้นโลก ชั้นมัธยมศึกษาปีที่6 เล่มนี้จัดขึ้นตามผลการเรียนรู้กลุ่มสาระ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีจุดประสงค์เพื่อใช้ประกอบการเรียนการสอน ในรายวิชาฟิสิกส์ชั้นมัธยมศึกษาปีที่6 ในเรื่องของเรื่องระบุตำแหน่งบนพื้น โลก ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าหนังสืออิเล็กทรอนิกส์(E-book)วิชาฟิสิกส์ เรื่องเครื่องระบุตำแหน่งบนพื้นโลกชั้นมัธยมศึกษาปีที่6 เล่มนี้จะเป็น ประโยชน์ต่อการจัดการเรียนรู้และเป็นส่วนสำคัญในการพัฒนาคุณภาพ และมาตรฐานการศึกษากลุ่มสาระวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ขอขอบคุณ อาจารย์ที่ชี้แนะแนวทางในการจัดทำหนังสืออิเล็กทรอนิกส์(E-book)ฉบับ นี้ให้เสร็จลุล่วงไปได้ด้วยดี ณ โอกาสนี้ นางสาวศุภพิชชาพร วงษ์แก้วมูล

สารบัญ หน้า เรื่อง องค์ประกอบหลักของ GPS 1 หลักการทำงานของ GPS 2 3 หน้าที่สำคัญ ของดาวเทียม GPS 4 ประโยชน์และการประยุกต์ใช้ระบบ 5 GPS 6 แบบผึกหัด เฉลยแบบฝึกหัด

1 องค์ประกอบหลักของ GPS ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ ส่วน อวกาศ (Space segment) ส่วนสถานีควบคุม (Control segment) และส่วนผู้ใช้ (User segment) 1) ส่วนอวกาศ(Space segment) เป็นส่วนที่อยู่บนอวกาศ ประกอบ ด้วยดาวเทียม 24 ดวง โดยมี 21 ดวง แบ่งเป็น 6 วงโคจร วงโคจรละ 4 ดวง อยู่สูงจากพิ้นดินประมาณ 20,200 กิโลเมตร ทำหน้าที่ส่งสัญญาณ คลื่นวิทยุจากอวกาศ 2) ส่วนสถานีควบคุม(Control segment) ประกอบไปด้วยสถานี ภาคพื้นดินที่ควบคุมระบบ ที่กระจายอยู่ตามส่วนต่าง ๆ ของโลก โดยแบ่ง ออกเป็นสถานีควบคุมหลัก ตั้งอยู่ที่ฐานทัพอากาศในเมืองโคโลราโดปสริงส์ (Colorado Springs) มลรัฐโคโรลาโดของสหรัฐอเมริกาสถานีติดตาม ดาวเทียม 5 แห่ง ทำการรังวัดติดตามดาวเทียมตลอดเวลา สถานีรับส่ง สัญญาณ 3 แห่ง 3) ส่วนผู้ใช้ (User segment) ประกอบด้วยเครื่องรับสัญญาณ หรือเครื่องรับจีพีเอส GPS ซึ่งมีหลายขนาด สามารถพกพาติดตัวหรือ จะ ติดไว้ในรถ เรือ เครื่องบินก็ได้

2 หลักการทำงานของ GPS การคำนวณระยะทางระหว่างดาวเทียมกับเครื่อง GPS ซึ่งจะต้องใช้ระยะ ทางจากดาวเทียมอย่างต่ำ 3 ดวง เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่แน่นอน ซึ่งเมื่อเครื่อง GPS สามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมได้ 3 ดวงขึ้นไปแล้ว จะมีคำนวณ ระยะทางระหว่างดาวเทียมถึงเครื่อง GPS โดยจากสูตรคำนวณทางฟิสิกส์คือ ความเร็ว X เวลา = ระยะทาง โดยดาวเทียมทั้ง 3 ดวงจะส่งสัญญาณที่ เหมือนกันมายังเครื่อง GPS โดยความเร็วแสง (186,000 ไมล์ต่อวินาที) แต่ ระยะเวลาในการรับสัญญาณได้จากดาวเทียมแต่ละดวงนั้นจะไม่เท่ากัน เนื่องจากระยะทางไม่เท่ากัน

3 หน้าที่สำคัญ ของดาวเทียม GPS 1. รับข้อมูล วงโคจรที่ถูกต้องของดาวเทียม (Ephemeris Data) ที่ส่งมาจาก สถานีควบคุม ดาวเทียมหลัก (Master Control Station) เพื่อส่งกระจายสัญญาณข้อมูลนี้ ลงไปยังพื้นโลก สำหรับ GPS Receiver ใช้ในการคำนวณ ระยะห่าง (Range) ระหว่างดาวเทียมดวงนั้น กับ ตัว เครื่อง GPS Receiver และตำแหน่งของดาวเทียมบนท้องฟ้า เพื่อใช้คำนวณหา ตำแหน่งพิกัด ของ ตัวเครื่อง GPS Receiver เอง 2. ส่งรหัส (Code) และข้อมูล Carrier Phase ไปกับคลื่นวิทยุ ลงไปยังพื้นโลก สำหรับ GPS Receiver ใช้ในการคำนวณ ระยะห่าง (Range) ระหว่างดาวเทียมดวงนั้น กับ ตัวเครื่อง GPS Receiver 3. ส่งข้อมูลตำแหน่งโดยประมาณของดาวเทียมทั้งหมด (Almanac Information) และข้อมูล สุขภาพ ของดาวเทียม ลงไปยังพื้นโลก สำหรับ GPS Receiver ใช้ในการกำหนดดาวเทียม ที่จะ สามารถรับสัญญาณได้

4 ประโยชน์และการประยุกต์ใช้ระบบ GPS • ช่วยนำทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ตามต้องการ • ช่วยในการติดตามการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ คน สัตว์ และสิ่งของ • ช่วยในการปรับปรุงแก้ไขความถูกต้องเชิงตำแหน่งของข้อมูลจาก ดาวเทียม • ช่วยในการสำรวจรังวัด ทำแผนที่ และจัดสร้างฐานข้อมูลสารสนเทศ ภูมิศาสตร์ • ช่วยในการควบคุมเครื่องจักรกลในภาคเกษตรกรรม • ช่วยในการบริหารจัดการคมนาคมขนส่ง

5 แบบฝึกหัด คำชี้แจง จงตอบคำถามต่อไปนี้ 1. ส่วนประกอบของระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS) 2. ประโยชน์ของระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS) คือ 3. จงบอกหน้าที่สำคัญของดาวเทียม (GPS) 4. จงบอกปัจจัยที่มีผลต่อความแม่นยำของการระบุตำแหน่งของเครื่องระบุ ตำแหน่งโลก 5. ระบบ กำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS) ประกอบด้วยกี่ส่วน มีอะไรบ้าง

6 เฉลยแบบฝึกหัด 1. การรับรู้จากระยะไกล (Remote Sensing) ปัจจุบันได้นำมาใช้ติดตามทรัพยากรและสิ่ง แวดล้อมในการทำงานด้านใด ตอบ การเกิดอุทุกภัย 2. ประโยชน์ของระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS) คือ ตอบ หาตำแหน่งใดๆ บนพื้นโลกได้ 24 ชั่วโมง การนำทางจากที่หนึ่งไปที่อื่นๆ ได้ตามต้องการ การติดตามการเคลื่อนที่ของคน และสิ่งของต่างๆ การทำแผนที่ต่างๆ การวัดเวลาที่เวลาที่เที่ยงตรงที่สุด 3. จงบอกหน้าที่สำคัญของดาวเทียม (GPS) ตอบ การรับข้อมูล-ส่งรหัสไปกับคลื่นวิทยุ ลงไปยังพื้นโลก-ส่งข้อมูลตำแหน่งโดยประมาณของ ดาวเทียมทั้งหมด 4. จงบอกปัจจัยที่มีผลต่อความแม่นยำของการระบุตำแหน่งของเครื่องระบุตำแหน่งโลก ตอบ ความแปรปรวนของชั้นบรรยากาศ ความชื้น อุณหภูมิ การหักเหของคลื่นสัญญาณ ซึ่ง ปัจจัยเหล่านี้ส่งผลให้ประสิทธิภาพของการระบุตำแหน่งนั้นลดลง 5. ระบบ กำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS) ประกอบด้วยกี่ส่วน มีอะไรบ้าง ตอบ มี3ส่วน ได้แก่ 1.ส่วนอวกาศ (Space segment) 2.ส่วนสถานีควบคุม (Control segment ) 3. และส่วนผู้ใช้ (User segment )

จัดทำโดย นางสาวศุภพิชชาพร วงษ์แก้วมูล ชั้นมัธยมศึกษาปีที่6/2 เลขที่18 เสน อ อาจารย์ไพโรจน์ ขุมขำ โรงเรียนชาติตระการวิทยา อ.ชาติตระการ จ.พิษณุโลก