ระบบนำทางรุ่นใหม่กับเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งหลายความถี่ GNSS GPS

การมาของระบบนำทางรุ่นใหม่ ถอดรหัสเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งหลายความถี่ GNSS GPS
หลายปีมานี้ หลายคนๆ หันมาชื่นชอบการผจญภัยมากขึ้น รวมถึงหลงรักสมาร์ทวอทช์สำหรับกีฬากลางแจ้งจาก Garmin GPS เยอะกว่าเมื่อก่อนมาก ซึ่งเราเองก็ออกแบบสินค้าเพื่อให้ตอบโจทย์กิจกรรมหลากหลายรูปแบบด้วยการนำเสนอสมาร์ทวอทช์และอุปกรณ์พกพาระบบ GPS ที่ทนทานและหลากหลาย ตั้งแต่แบบปุ่มกดดั้งเดิมไปจนถึงหน้าจอสัมผัส ตั้งแต่ตัวเครื่องขนาดเล็กไปจนถึงหน้าจอแสดงผลขนาดใหญ่ เรามีครบทุกอย่าง และในฐานะแบรนด์เทคโนโลยีการนำทางชั้นนำ Garmin ได้เพิ่ม Multi-band GNSS (หรือเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งหลายความถี่) ให้กับสมาร์ทวอทช์สำหรับกีฬากลางแจ้งรุ่นล่าสุด เทคโนโลยีหลายความถี่นี้สามารถระบุตำแหน่งได้ดียิ่งขึ้น ทรงพลังและแม่นยำกว่าเทคโนโลยีการนำทางรุ่นก่อน ซึ่งหมายความว่าผู้ใช้จะได้สัมผัสกับประสบการณ์การติดตามและการระบุตำแหน่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น แม้ในสภาพแวดล้อมสุดท้าทาย เช่น ระหว่างกำแพงหรือหุบเขาที่สัญญาณมีแนวโน้มจะถูกสะท้อนกลับ หรือใต้ต้นไม้หรือในป่าลึกที่สัญญาณมักจะถูกบดบัง วันนีเราจึงขอให้ Jared Bancroft วิศวกรของ Garmin มาทำการแนะนำข้อมูลเชิงลึก รวมถึงประวัติของดาวเทียมและประโยชน์ของการใช้เทคโนโลยีระบุตำแหน่งหลายความถี่

เหตุใด Garmin จึงตัดสินใจเพิ่มเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งหลายความถี่ให้กับสมาร์ทวอทช์สำหรับกีฬากลางแจ้ง
เริ่มแรก GPS ถูกสร้างขึ้นโดยใช้การระบุตำแหน่งสองความถี่โดยมีความถี่  L1 และ L2 ซึ่งความถี่ L1 นี้เปิดให้ใช้งานแบบสาธารณะและถือเป็นความถี่หลักที่ใช้งานโดยพลเรือน ส่วนความถี่ L2 นั้น ถูกสงวนไว้สำหรับใช้ในการทหารและต้องใส่รหัสก่อนใช้งาน ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมานับตั้งแต่เปิดตัว GPS กลุ่มผู้ใช้งาน GPS พบว่าพวกเขาสามารถพัฒนาสัญญาณดาวเทียมให้ทันสมัยเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการใช้งานสำหรับพลเรือน ทั้งยังตอบสนองความต้องการของกองทัพ ดังนั้น GPS จึงได้เพิ่มความถี่เพิ่มเติม (L5) เข้ามาในภายหลัง และในปี 2009 ก็ได้เปิดตัวที่ดาวเทียมที่สามารถส่งสัญญาณความถี่นี้ได้ ความถี่ L5 ที่ถูกพัฒนาให้ทันสมัยยิ่งขึ้นมีลักษณะสัญญาณที่ดีกว่า L1 และการใช้ความถี่ทั้งสองร่วมกันสามารถนำมาซึ่งความแม่นยำของการระบุตำแหน่งที่ไม่เคยมีมาก่อน เมื่อใช้สัญญาณ L5 เครื่องรับสามารถสามารถใช้วิธีที่ถูกพัฒนาให้ทันสมัยขึ้น มาระบุว่าสัญญาณใดมีข้อผิดพลาดน้อยกว่า ซึ่งเป็นการเพิ่มความแม่นยำของการระบุตำแหน่ง

เหตุใดที่ผ่านมา Garmin จึงไม่ใช้เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งหลายความถี่ ทำไมเพิ่งมาเริ่มตอนนี้
กองทัพอากาศสหรัฐฯ มีหน้าที่บำรุงรักษาระบบดาวเทียม ซึ่งเป็นที่แน่นอนว่าดาวเทียมทุกดวงจะต้องชำรุดและจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่เสมอ แต่ละครั้งที่ดาวเทียมชำรุด กองทัพอากาศจะไม่ทำการส่งดาวเทียมดวงใหม่ขึ้นไปโดยตรง แต่จะเปิดใช้งานดาวเทียมสำรองแทนเพื่อคงไว้ซึ่งการทำงานของระบบดาวเทียม ดาวเทียมรุ่นเก่าที่ชำรุดและไม่สามารถใช้งานได้แล้วจะถูกย้ายไปยังวงโคจรอื่นและถูกแทนที่ด้วยดาวเทียมดวงใหม่

แม้ว่าดาวเทียมความถี่ L5 จะเปิดตัวตั้งแต่ปี 2009 แต่การเพิ่มดาวเทียมดวงใหม่ในระบบดาวเทียมต้องใช้เวลาหลายปี ดาวเทียมรุ่นใหม่จะถูกเพิ่มเข้ามาทีละดวง และค่อยๆ แสดงความสามารถของพวกมันออกมา ซึ่งแม้แต่ทุกวันนี้ ดาวเทียม GPS บางดวงยังคงไม่สามารถส่งสัญญาณความถี่ L5 ได้ จึงต้องมีการอัปเกรดหลังจากหมดระยะเวลาให้บริการ จากข้อมูล ณ เดือนมีนาคม 2021ดาวเทียม GPS ประมาณ 52% มีความถี่ L5 เราคาดว่าภายในปี 2023 71% ของดาวเทียม GPS จะสามารถใช้ความถี่ L5 ได้ (ขึ้นอยู่กับความคืบหน้าของกองทัพอากาศ)

การระบุตำแหน่งแบบหลายความถี่มีประโยชน์กับผู้ใช้ในด้านความแม่นยำของ GPS อย่างไร
ในกรณีที่รับสัญญาณ GPS ได้แล้ว แต่สัญญาณถูกลดทอนลงอย่างรุนแรง เช่น ฝนตก มีเมฆหนา ในป่าทึบ หรือในเมืองที่มีอาคารหลายหลัง เราจะเห็นความได้เปรียบจากการใช้งานเทคโนโลยีหลายความถี่ โดยเครื่องรับสัญญาณจะแยกความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่มีการสะท้อนและสัญญาณที่รับมาโดยตรง ปราศจากสิ่งกีดขวาง ในระหว่างกระบวนการระบุตำแหน่ง สัญญาณที่มีการสะท้อนอาจทำให้ระยะทางที่ได้จากดาวเทียมไม่ถูกต้อง เมื่อดาวเทียมใช้ข้อมูลระยะทางที่ไม่ถูกต้องเหล่านี้ การระบุตำแหน่งจะมีความผันผวน คลาดเคลื่อน หรืออาจจะให้ผลลัพธ์ที่ผิดพลาดไปเลยเนื่องจากข้อมูลที่นำมาใช้ไม่ตรงกันมาใช้ ในกรณีนี้คลื่น L5 สามารถให้ความต่อเนื่องและความแม่นยำได้ดีกว่าคลื่น L1 แบบเดิม แน่นอนว่าการใช้งาน GPS ไม่ได้ราบรื่นเสมอไป อาจพบอุปสรรคในบางสภาพแวดล้อม แต่โดยรวมแล้ว การใช้งานคลื่น L5 ถือเป็นอีกขั้นของการพัฒนาที่น่าพึงพอใจ

เมื่อใดที่เราอาจมีความจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งแบบหลายความถี่
เมื่อคุณต้องการความแม่นยำระดับสูงในการระบุตำแหน่ง คลื่น L5 จะกลายเป็นสิ่งจำเป็น อีกหนึ่งประโยชน์ของคลื่น L5 ที่ไม่ค่อยมีใครพูดถึง คือความน่าเชื่อถือ ซึ่งหมายถึงความแม่นยำของตัวเลขที่ได้จากเครื่องรับสัญญาณอันมีความน่าเชื่อถือในทางคณิตศาสตร์ โดยทั่วไปเราจะคิดว่าเครื่องรับสัญญาณใช้ความคลาดเคลื่อนจากค่าที่แท้จริงเป็นตัวกำหนดค่าความแม่นยำของข้อมูล แต่หากตัวรับสัญญาณสามารถระบุความคลาดเคลื่อนนี้ได้ตั้งแต่แรก ตัวเครื่องก็บอกข้อมูลที่ถูกต้องกับเราตรงๆ ไปเลยไม่ดีกว่าหรือ ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว ตัวรับสัญญาณจะระบุค่าความแม่นยำของตำแหน่งโดยใช้ความสม่ำเสมอของข้อมูลที่ได้มา

ความสม่ำเสมอของข้อมูลจากดาวเทียมแสดงถึงความน่าเชื่อถือ หากข้อมูลที่ได้ทั้งหมดตรงกัน คุณก็อาจมั่นใจได้ว่าคุณมีโซลูชันที่น่าเชื่อถือได้ แต่หากข้อมูลที่ได้ไม่ตรงกัน คุณอาจไม่ค่อยมั่นใจในความแม่นยำของการระบุตำแหน่งโดยอุปกรณ์บางตัวที่คุณใช้ ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือต้องมีความสมดุลกัน เพื่อความน่าเชื่อถือของข้อมูลที่สูงขึ้น คุณจะต้องตั้งค่าเมตริกให้มีค่าความแม่นยำน้อยลง ซึ่งการตั้งค่าให้น้อยลงนี้ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อพิกัดที่เกิดจากการคำนวณของตัวรับสัญญาณ แต่เป็นเพียงการเปลี่ยนความน่าเชื่อถือของพิกัดที่ได้จากตัวรับสัญญาณเท่านั้น

ลองมาดูตัวอย่างของเครื่องบินที่บินอยู่เหนือมหาสมุทร: ค่าความแม่นยำของการกะประมาณโดยตัวรับสัญญาณอาจอยู่ที่ 3 เมตร แต่สิ่งสำคัญกว่าคือต้องรู้ว่าตัวเลข 3 เมตรนี้เชื่อถือได้แค่ไหน ในการบิน ความน่าเชื่อถือของการระบุตำแหน่งมักจะสำคัญกว่าความแม่นยำ ดังนั้นหากความน่าเชื่อถือต่ำ ก็จะแสดงถึงความเสี่ยงในการใช้ข้อมูลที่สูงขึ้น ซึ่งนักบินสามารถใช้ข้อมูลการนำทางทางเลือกได้ในกรณีนี้ แต่หากข้อมูลที่ได้มีความน่าเชื่อถือสูง นักบินก็ต้องตัดสินใจได้ว่าค่าความแม่นยำนี้เพียงพอสำหรับภารกิจของเขาหรือไม่ (การลงจอดหรือการนำทางในน่านฟ้า ฯลฯ)

ด้วยความถี่ที่หลากหลาย คุณจะได้รับข้อมูลที่มากขึ้น ซึ่งมักจะนำไปสู่ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นในการนำไปใช้งานจริง คุณจึงสามารถวางใจโซลูชันที่มีอยู่ของคุณได้มากกว่าที่เคย ความน่าเชื่อถือของการนำทางแม้ในสภาพอากาศอันเลวร้ายเป็นข้อที่ผู้ใช้งานจำนวนมากให้ความสำคัญ

นี่หมายความว่าอุปกรณ์ Garmin มีความแม่นยำที่ไม่เพียงพอหรือไม่
หน่วย Garmin GPS เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์สำหรับการนำทางที่แม่นยำที่สุดในตลาด การเพิ่มเทคโนโลยีหลายความถี่เป็นเพียงการอัปเกรดเท่านั้น ระบบดาวเทียมนำทางระบบอื่นๆ ก็มีคลื่น L5 เช่นเดียวกัน ระบบระบุตำแหน่งกาลิเลโอของยุโรปและระบบการนำทางด้วยดาวเทียม BDS ของจีนมีสัญญาณ L5 ที่ใกล้เคียงกัน ด้วยวิธีนี้ อุปกรณ์สามารถใช้ระบบดาวเทียมหลายระบบเพื่อปรับปรุงความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของตำแหน่ง สำหรับการระบุตำแหน่งที่ดีที่สุด เราแนะนำให้ผู้ใช้ที่ต้องการข้อมูลที่มีความแม่นยำสูง ใช้งานระบบหลายดาวเทียมทั้งหมดที่ผลิตภัณฑ์รองรับ ซึ่งรวมถึง GPS, GLONASS และ Galileo

ปัจจุบัน Garmin ไต้หวันมีผลิตภัณฑ์ที่รองรับเทคโนโลยีระบุตำแหน่ง G์NSS แบบหลายความถี่ คือ สมาร์ทวอทช์ GPS ซีรีส์ fēnix 7 สำหรับกีฬากลางแจ้งสุดเอกซ์ตรีม, สมาร์ทวอทช์ GPS EPIX ที่ตอบสนองความต้องการรอบด้าน