หน้าที่สำคัญ ของดาวเทียม GPS มีดังนี้
1. รับข้อมูล วงโคจรที่ถูกต้องของดาวเทียม (Ephemeris Data) ที่ส่งมาจาก สถานีควบคุมดาวเทียมหลัก (Master Control Station) เพื่อส่งกระจายสัญญาณข้อมูลนี้ ลงไปยังพื้นโลก สำหรับ GPS Receiver ใช้ในการคำนวณ ระยะห่าง (Range) ระหว่างดาวเทียมดวงนั้น กับ ตัวเครื่อง GPS Receiver และตำแหน่งของดาวเทียมบนท้องฟ้า เพื่อใช้คำนวณหา ตำแหน่งพิกัด ของตัวเครื่อง 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) และข้อมูลสุขภาพ ของดาวเทียม ลงไปยังพื้นโลก สำหรับ GPS Receiver ใช้ในการกำหนดดาวเทียม ที่จะสามารถรับสัญญาณได้
สถานีควบคุมภาคพื้นดิน MONITORING AND CONTROLLING ระบบ GPS ถูกควบคุมโดย กองทัพอากาศ สหรัฐอเมริกา จากสถานีควบคุมหลัก ในรัฐโคโลราโด ซึ่งจะคอยตรวจสอบ ดาวเทียมทุกดวงในระบบ ป้อนคำสั่งควบคุม และป้อนข้อมูล รวมทั้งให้ข่าวสารในการนำร่อง สถานีตรวจสอบภาคพื้นดิน ใช้สายอากาศภาคพื้นดิน ในการควบคุม ดาวเทียม GPS และส่งต่อข้อมูลให้แก่สถานี Master Control เพื่อกำหนดตำแหน่งพิกัดที่แน่นอน ของดาวเทียมแต่ละดวง และปรับปรุงความถูกต้อง ของข้อมูลอยู่ตลอดเวลา ถ้าดาวเทียมดวงใดเกิดความผิดปกติขึ้น สถานีควบคุมภาคพื้นดิน ก็จะทำการกำหนดสุขภาพ ดาวเทียมดวงนั้นเป็น "Un- healthy" เพื่อให้ GPS Receiver ทราบว่า ไม่ควรใช้ข้อมูล จากดาวเทียมดวงนี้ ซึ่งเครื่องรับ ก็จะทำการตรวจสอบได้ จากการตรวจสอบสถานะของดาวเทียม และเครื่องก็จะไม่ทำการ รับข้อมูล จากดาวเทียมดวงดังกล่าว แล้วใช้ดาวเทียมดวงอื่น ที่มีความเหมาะสม ในการคำนวณตำแหน่งพิกัดแทน ในบางครั้งดาวเทียมอาจถูกปิดใช้งานเพื่อทำการบำรุงรักษา หรืออาจจะถูกปิดเพื่อเปลี่ยนวงโคจร ตามความเหมาะสม

GPS Receiver บอก(คำนวณ)ตำแหน่งพิกัดได้อย่างไร

สัญญาณ SPS ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับวงโคจร ของดาวเทียม 2 ชนิดคือ ข้อมูล Almanac และข้อมูล Ephemeris ข้อมูล Almanac เป็นข้อมูลที่บอกถึงสภาพของดาวเทียม และตำแหน่งวงโคจรของดาวเทียมทุกดวงในระบบอย่างคร่าวๆ เครื่องรับ GPS จะรับข้อมูล Almanac จากดาวเทียมดวงใดๆที่สามารถรับสัญญาณได้ แล้วใช้ข้อมูลดังกล่าวเพื่อการเลือกรับดาวเทียม ที่สามารถจะใช้ได้ ในการคำนวณตำแหน่งพิกัด ส่วนข้อมูล Ephemeris ประกอบด้วยข้อมูล ที่แม่นยำ โดยละเอียด ของวงโคจรของดาวเทียม แต่ละดวง ที่ทำการรับสัญญาณได้ สัญญาณ SPS จะส่งรหัส (Code) ลงมาด้วย โดยรหัสดังกล่าว จะทำให้ GPS Receiver สามารถคำนวณ เวลาที่สัญญาณ เดินทางจากดาวเทียม มาถึง ตัวเครื่อง GPS Receiver ได้ เมื่อเครื่องทราบเวลาที่เดินทาง และตำแหน่งดาวเทียม (Ephemeris) ก็จะสามารถคำนวณหา ระยะ (Pseudorange) ระหว่างดาวเทียม แต่ละดวง กับ GPS Receiver ได้ เครื่องรับจะทำการรับสัญญญานจากดาวเทียมอย่างน้อย 3 ถึง 4 ดวงในเวลาเดียวกัน เครื่องจะใช้ดาวเทียม 3 ดวง ในการคำนวณหาตำแหน่งพิกัดเพียงอย่างเดียว โดยเมื่อทราบระยะทาง จาก GPS Receiver ถึงดาวเทียม 3 ดวง เครื่องจะสามารถ คำนวณจุดตำแหน่งพิกัด ของตนเองได้ เมื่อกำหนดให้ความสูงคงที่ (ผู้ใช้ต้องป้อนค่าความสูง ที่ทราบ ให้กับเครื่อง) และถ้ารับสัญญาณ จากดาวเทียมได้ 4 ดวง เครื่องจะใช้ดาวเทียม 4 ดวงในการคำนวณ ตำแหน่งพิกัด และความสูงได้ โดยไม่จำเป็น ต้องป้อนค่าความสูง ให้กับเครื่อง

ความแม่นยำ (ACCURACY) ของตำแหน่งพิกัด ที่คำนวณได้
โดยทั่วไปแล้วเครื่องรับ GPS ที่ทำงานโดยอาศัยสัญญาณ SPS สามารถคำนวณ ค่าตำแหน่งพิกัด ที่มีความถูกต้อง อยู่ในระยะ 25 เมตร และค่าความถูกต้องของความเร็วอยู่ในระยะ 5 เมตรต่อ วินาที (เครื่อง GPS ของ Magellan สามารถคำนวณค่าตำแหน่งพิกัด ที่มีความถูกต้องอยู่ในระยะ 15 เมตร ) เนื่องจากค่าความถูกต้องที่ได้นี้ จะขึ้นอยู่กับนโยบาย ของรัฐบาลสหรัฐอเมริกา ที่เรียกว่า Selective Availability (SA) เพื่อรักษาความมั่นคงทางทหาร สัญญาณ SA นี้จะทำให้เกิด ค่าความผิดพลาด ขึ้นกับข้อมูล Ephemeris ที่ส่งกระจายมาจากดาวเทียม ส่งผลให้ค่าความผิดพลาด ของค่าตำแหน่งพิกัดที่ได้ มีค่าเพิ่มขึ้นเป็นระยะ 100 เมตร ในการใช้งานทั่วไปแล้ว ค่าความผิดพลาดในระยะ 100 ก็ดีเพียงพอ สำหรับการใช้งาน ที่ต้องการความถูกต้อง ที่มากกว่านี้ สามารถทำได้โดยใช้เทคนิค Differential เพื่อกำจัดผลของ SA ซึ่งทำให้ค่าที่ได้มีความถูกต้องมากขึ้น (ขณะนี้ รัฐบาลสหรัฐอเมริกา ปิด S/A แล้ว) นอกจากนี้ ความถูกต้อง ของตำแหน่งพิกัด ยังขึ้นกับ ชุดของค่าคงที่ ที่เรียกว่า Map Datum ซึ่งค่าเหล่านี้ มีความแตกต่างกัน สำหรับพื้นที่ ในแต่ละพื้นที่ โดยทั่วไป แต่ละประเทศ จะใช้ Map Datum ที่แตกต่างกัน ในการสร้างแผนที่ ของพื้นที่ในประเทศ ตำแหน่งเดียวกัน บนแผนที่ 2 ฉบับ ที่ใช้ Map Datum ต่างกันในการสร้างแผนที่ จะให้ตำแหน่งพิกัด ที่แตกต่างกัน ดังนั้น การเทียบตำแหน่งพิกัด ที่ได้จาก GPS Receiver กับตำแหน่งพิกัดจริง ที่ได้จากแผนที่ จึงต้องใช้ Map Datum เดียวกัน โดยที่ GPS Receiver ส่วนมาก จะสามารถ เปลี่ยน Map Datum ของเครื่องได้หลายแบบ เพื่อให้สามารถนำเครื่องไปใช้ บอกตำแหน่ง เทียบกับแผนที่ ในพื้นที่แต่ละประเทศได้ (เครื่อง GPS ของ Magellan โดยมาก จะมี Map Datum 72 แบบ ให้เลือกใช้ ตามประเทศ โดยรวมถึง Map Datum Thai-Viet ซึ่งใช้ได้กับพื้นที่ ประเทศไทย เวียดนาม และบริเวณ อินโดจีน หลายประเทศ ดังนั้น ถ้าท่านใช้งานเครื่อง ในประเทศ และใกล้เคียง จึงสามารถตั้ง Map Datum ของเครื่อง เป็นแบบ Thai-Viet และไม่จำเป็นต้องใช้ Map Datum อื่นแต่อย่างใด สำหรับ Map Datum อื่นๆ ที่มีในเครื่อง จะครอบคลุม การใช้งานในประเทศต่างๆ ทั่วโลก เว้นใน บางบริเวณ หรือประเทศ ที่ไม่มีความสำคัญ มากนัก) สำหรับ การใช้เครื่อง ในการเดินเรือ ในทะเล และ มหาสมุทร จะต้องเลือกใช้ Map Datum WGS-84 ซึ่งเป็น ชุดของค่าคงที่ สำหรับบริเวณ ทะเล มหาสมุทร และชายฝั่ง ที่ใช้ได้เกือบทุกพื้นที่ ทั่วโลก การตั้ง Map Datum ที่ไม่ถูกต้อง ให้กับเครื่อง GPS อาจทำให้ ตำแหน่งพิกัดที่อ่านได้จากเครื่อง ไม่ตรงกับ ตำแหน่งพิกัด ที่ได้จากแผนที่ ความแตกต่างอาจเป็นได้ ตั้งแต่ ไม่กี่เมตร จนมากถึง หลายร้อยเมตร โดยทั่วไป ถ้าไม่ทราบ ว่าแผนที่ที่ใช้อ้างอิง ทำโดยใช้ Map Datum ใด ให้เลือกตั้ง Map Datum ของเครื่องเป็น WGS-84 แต่ถ้าทราบ Map Datum ของแผนที่ที่ใช้เปรียบเทียบ ก็ให้ตั้ง Map Datum ของเครื่อง GPS เป็นแบบเดียวกัน สำหรับประเทศไทย ถ้าตั้ง WGS-84 ให้กับเครื่อง GPS จะทำให้ตำแหน่งพิกัด ที่อ่านได้จากเครื่อง เทียบกับแผนที่ ประเทศไทย ที่อ้างอิงกับ Map Datum แบบ Thai-Viet มีความแตกต่าง ในแนวราบ ที่ประมาณ 413 เมตร ซึ่งค่อนข้างสูงมาก ดังนั้น ก่อนการใช้เครื่อง GPS ควรตั้งค่า Map Datum ให้ตรงกับแผนที่ ที่จะใช้เปรียบเทียบ ทุกครั้ง

เทคนิค Differential วิธีการ differential positioning เป็นเทคนิคหนึ่ง ในการที่จะทำให้ผู้ใช้ หาค่าพิกัดจากดาวเทียม สามารถที่จะกำจัด ค่าความผิดพลาดที่เกิดขึ้น เนื่องจาก สภาวะแวดล้อม และผลจาก SA ทำให้สามารถที่จะ ใช้เครื่องหาค่าพิกัด ในการคำนวณ หาค่าตำแหน่ง ที่ให้ความแม่นยำสูง โดยมีหลักการ ในการใช้ ค่าความผิดพลาด ที่คำนวณได้ ณ ตำแหน่งที่ทราบค่าพิกัดแน่นอนถูกต้อง และทำการป้อนค่าดังกล่าวเข้าไปเพื่อ ทำการแก้ไข ค่าตำแหน่งที่คำนวณ ได้จากเครื่องรับ GPS เครื่องอื่นๆ โดยทั่วๆไปแล้ว ค่าความแม่นยำในแนวราบ ของตำแหน่งใดๆ ที่คำนวนได้จากเครื่องรับ GPS จะมีค่าประมาณ 15 เมตร RMS หรือมากกว่า ความหมายของคำว่า 15 เมตร RMS (root-mean square) หมายถึง ถ้าทำการกระจายจุดต่างๆ รอบตำแหน่งที่ถูกต้องเป็น แบบวงกลมโดยมีค่า mean เป็นศูนย์ ค่าความแม่นยำ 15 เมตร RMS จะหมายถึง 63 % ของตำแหน่งที่วัดได้จะอยู่ในระยะ 15 เมตร จากตำแหน่งที่ถูกต้อง ค่าความผิดพลาดในการหาตำแหน่งมีอยู่ 2 ประเภท คือแบบที่แก้ไขได้ และแบบที่แก้ไขไม่ได้ ค่าความผิดพลาด แบบที่แก้ไขได้ จะเป็นค่าความผิดพลาดที่เกิดขึ้นเหมือนๆ กัน กับเครื่องรับ GPS ทุกเครื่อง ที่อยู่ในบริเวณเดียวกัน ส่วนค่าความผิดพลาดที่แก้ไขไม่ได้ จะเป็นค่าความผิดพลาด แบบที่ จะไม่มีความสัมพันธ์กันเลย ในระหว่าง เครื่องรับทุกเครื่อง ที่อยู่ในบริเวณเดียวกัน

Correctable errors หรือความผิดพลาดแบบที่แก้ไขได้ ข้อมูลความผิดแบบที่แก้ไขได้นี้ จะเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุได้แก่ Satellite clock error , ephemeris data error และ error จากการหน่วงสัญญาณ ของชั้นบรรยกาศ ionospheric และ tropospheric รวมทั้งค่า error ที่เกิดขึ้นได้จากผลของ SA ค่าความผิดพลาด ที่เกิดขึ้นจาก satellite clock และ ephemeris เป็นค่าความผิดพลาด ที่เกิดขึ้นภายในดาวเทียม GPS ค่าความผิดพลาด satellite clock จะเป็นค่าความผิดพลาด เนื่องจากการเปลี่ยนแปลง อย่างช้าๆ ของเวลา ที่ได้จาก Cesium Atomic Clock ภายในดาวเทียม ซึ่งจะทำให้เครื่องรับ GPS เกิดการผิดพลาดในการวัด ตำแหน่ง ในขณะที่ทำการวัดแบบ pseudorange ส่วนค่าความผิดพลาด ephemeric นี้ เป็นค่าผิดพลาดที่อยู่ในข้อมูล ที่ถูกใช้โดยเครื่องรับ GPS ในการกำหนด การหาดาวเทียมในอวกาศ ค่าความผิดพลาดเนื่องจากชั้นบรรยากาศ lonospheric และ tropospheric เกิดขึ้นเนื่องจาก การเปลี่ยนแปลง ของชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดการหน่วงเวลา การเดินทางของ สัญญาณที่ส่งจากดาวเทียม เกิดขึ้นเนื่องจาก การเปลี่ยนแปลง ความหนาแน่นของ electrons ในชั้นบรรยากาศ ionospheric ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศ ที่สัญญาณทะลุผ่าน ชั้นบรรยากาศ ionospheric นั้นเป็นชั้นบรรยากาศ ในส่วนบนสุดของชั้นบรรยากาศโลก ส่วนชั้นบรรยากาศ tropospheric จะเกี่ยวข้องกับความชื้น, อุณภูมิ และความสูง ซึ่งชั้นบรรยากาศนี้ จะมีผล ทำให้เกิดการหน่วงเวลา ได้น้อยกว่าชั้นบรรยากาศ ionospheric ค่าความผิดพลาดที่แก้ไขได้ อีกแบบหนึ่ง คือผลของ Selective Availability (SA) ซึ่ง SA เป็นมาตรการ ที่กระทรวงกลาโหม สหรัฐ ใช้ในการทำให้ค่าความแม่นยำ ของเครื่องรับ GPS เกิดความผิดพลาดสูงขึ้น โดยการใส่ค่าความผิดพลาด เข้าไปในสัญญาณ GPS ที่จะส่งออกจากดาวเทียม ซึ่งเป็น มาตรการ ที่ทำ เพื่อผลประโยชน์ทางทหาร สำหรับ สหรัฐอเมริกา และกองกำลังพันธมิตร ค่าความผิดพลาดทั้งหมดที่กล่าวนี้ จะมีความเหมือนกันอยู่อย่างหนึ่งคือ ปริมาณ และทิศทาง ของค่าความผิดพลาด ในเวลาใด เวลาหนึ่ง จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง อย่างกระทันหัน ดังนั้น เครื่องรับ GPS 2 เครื่อง ซึ่งอยู่ในระยะห่างกันที่ไม่มากนัก จะได้รับผลกระทบจากค่า ความผิดพลาดในปริมาณและทิศทางที่เท่ากัน หรือใกล้เคียงกัน ดังนั้น เราสามารถ ที่จะทำการหาค่าความผิดพลาดดังกล่าวได้

Non-Correctable Errors ค่าความผิดพลาดแบบที่แก้ไขไม่ได้ เป็นค่าความผิดพลาดที่เครื่องรับ GPS สองเครื่อง ในบริเวณเดียวกัน จะเกิดค่าความผิดพลาดที่ไม่เท่ากัน และค่าความผิดพลาดที่เกิดขึ้น จะไม่มีความสัมพันธ์ใดๆ ต่อกัน แหล่งที่มาของค่า ความผิดพลาดแบบนี้ ได้แก่ ค่าระดับสัญญาณรบกวน ในเครื่องรับ GPS ซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ไม่ว่าจะเป็นแบบชนิดใด และค่าความผิดพลาดเนื่องจาก Multipath หรือการรับสัญญาณสะท้อน จากหลายทิศทาง อันเนื่องจากสภาพแวดล้อมรอบๆ บริเวณ ค่าความผิดพลาดแบบนี้ เกิดขึ้นเนื่องจาก เครื่องรับ ได้รับสัญญาณทั้งจาก ดาวเทียมโดยตรง และสัญญาณที่สะท้อนจากสัญญาณดังกล่าว ซึ่งจะสะท้อน จากสิ่งที่มีอยู่รอบข้าง ไม่ว่าจะเป็น ตึก หรือ ภูเขา (เครื่องรุ่น ProMARK ของ Magellan ได้รับการออกแบบให้ใช้กับ สายอากาศที่ติดมากับเครื่อง และสายอากาศภายนอกเครื่อง ซึ่งได้รับการออกแบบ มาอย่างดี จะลดผลที่เกิดจากลักษณะดังกล่าวนี้ สำหรับสายอากาศแบบ submeter ซึ่งเป็นสายอากาศ แบบพิเศษ ที่ได้รับการออกแบบมา เพื่อลดทอน multipath ซึ่งสายอากาศแบบนี้ จะใช้ในกรณีที่ทำการเก็บข้อมูล carrier phase) ค่า ความผิดพลาดแบบที่ไม่สามารถแก้ไขได้นี้ ไม่สามารถจะกำจัดได้จากการทำ differential แต่ สามารถจะลดได้โดยการทำ position fix averaging ข้อมูลเกี่ยวกับ GPS Technology จะมีการปรับปรุง เป็นระยะ ท่านที่สนใจ กรุณาเข้าเยี่ยมชม ไซท์ของเรา บ่อยๆ เพื่อติดตามข้อมูลใหม่ หรือสามารถติดต่อ บริษัทแอโรคอม เพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม จากวิศวกร ของเราได้

ปรับปรุงข้อมูลล่าสุด 2 ตุลาคม 2543