สวัสดีครับ  กลับมาพบเจอกันอีกครั้งแล้วนะครับ  ซึ่งในการกลับมาในครั้งนี้นั้น ก็คงจะเป็นการนำเสนอบทความดีๆ ที่น่าสนใจอีกเช่นเคยนะครับ  โดยเนื้อหาในบทความนี้ก็จะเป็นพื้นฐานการใช้โปรแกรม Skytraq (BU-353) และการดูค่าพารามิเตอร์ต่างๆ โดยเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์  นะครับ  เพื่อที่จะทำให้ผู้ที่กำลังศึกษาหรือผู้ที่มีความสนใจที่อยากจะทดลองทำเครื่องรับสัญญาณ GPS และใช้เครื่องคอมพิวเตอร์มาเชื่อมต่อกับชุดรับสัญญาณ GPS โดยมีโปรแกรม Skytraq เป็นตัวแสดงค่าพารามิเตอร์ต่างๆ  เพื่อให้ทราบถึงข้อมูลพื้นฐานที่เกี่ยวกับระบบ GPS นะครับ  โดยทางผู้เขียนก็คิดว่าคงจะทำให้หลายท่านที่กำลังศึกษาอยู่เกิดความเข้าใจในเรื่องที่นำเสนอนี้มากขึ้นไปอีกนะครับ ถ้าอย่างนั้นเรามาเริ่มกันเลยนะครับ

** โครงสร้างของชุดรับสัญญาณ GPS

Advertisement

Advertisement

001                                                                   รูปที่ 1 แสดงลักษณะโครงสร้างชุดรับสัญญาณ GPS

ถ้าจะกล่าวถึงลักษณะโครงสร้างชุดรับสัญญาณ GPS ดังแสดงในรูปที่ 1 ก็จะประกอบไปด้วย เครื่องคอมพิวเตอร์ , ชุดควบคุม GPS (Board control GPS) & ชิฟ GPS (Chipset GPS) พร้อมเสาอากาศ(Antenna), สายเชื่อมต่อแบบ USB และแหล่งจ่ายไฟ 4.5-6.5Vdc นะครับ   ซึ่งลักษณะชุดรับสัญญาณ GPS และการต่อใช้งานจริงนั้นก็แสดงไว้ดังรูปที่ 2  รูปที่ 3  นะครับ

002                                                                             รูปที่ 2 แสดงลักษณะชุดรับสัญญาณ GPS

003                                                                    รูปที่ 3 แสดงลักษณะชุดรับสัญญาณ GPS ที่ต่อใช้งานจริง

ทีนี้มาดูข้อมูลเพิ่มเติมในส่วนของชุดรับสัญญาณ GPS ในแต่ละส่วนประกอบที่สำคัญๆ กันบ้างนะครับว่ามีอะไรกันบ้างนะครับ  

Advertisement

Advertisement

-  ชุดควบคุม GPS (Board control GPS)  ในส่วนของชุดควบคุมนี้ถือว่าเป็นส่วนที่สำคัญมากนะครับ  ซึ่งคุณสมบัติของบอร์ดนั้นจะสามารถทำการเชื่อมต่อแบบพอร์ต USB ดังที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ 4 นั้นเองนะครับ

004                                                   รูปที่ 4 แสดงลักษณะชุดควบคุม GPS (Board control GPS) เพื่อใช้งานจริง

         โดยถ้าดูจากรูปที่ 4  ก็จะเห็นว่าเราได้เลือกใช้การเชื่อมต่อแบบพอร์ต USB ผ่านคอมพิวเตอร์  และในส่วนของตัวชิฟ GPS ใช้เป็นแบบ Module BU-353 นั้นเองนะครับ  ดังแสดงในรูปที่ 5

-  ชิฟ GPS (Chipset GPS)  ในส่วนนี้ก็ถือว่าเป็นส่วนที่สำคัญมากเช่นกันนะครับ  ซึ่งคุณสมบัติของตัวชิฟ GPS ที่เราใช้นี้จะเป็น Module BU-353 ซึ่งตัวชิฟนั้นจะเป็น SiRF StarIII นะครับ และสามารถรับสัญญาณได้ 20 ช่องสัญญาณ  นั้นเองนะครับ ดังแสดงในรูปที่ 5

Advertisement

Advertisement

005                                                    รูปที่ 5 แสดงลักษณะตัวชิฟ GPS ที่เป็น Module BU-353 เพื่อใช้งานจริง

        - เสาอากาศ (Antenna)  ในส่วนนี้ก็ถือว่าเป็นส่วนที่สำคัญมากอีกเช่นกันนะครับ  ซึ่งคุณสมบัติของเสาอากาศที่เราใช้นี้ก็จะเป็นแบบยึดด้วยแม่เหล็กนะครับ  โดยจะทำงานที่แรงดันสัญญาณประมาณ 3V  ซึ่งถูกออกแบบมาให้ใช้กับรถยนต์นะครับ  ซึ่งมี Gain อยู่ในระดับที่ดีจากที่ได้ใช้งาน ดังแสดงในรูปที่ 6

006                                                  รูปที่ 6 แสดงลักษณะตัวเสาอากาศที่เป็นแบบยึดด้วยแม่เหล็ก เพื่อใช้งานจริง

            เป็นอย่างไรบ้างครับมาถึงตรงนี้ก็คงพอที่จะทราบถึงส่วนของชุดรับสัญญาณ GPS (BU-353)   ในแต่ละส่วนประกอบที่สำคัญๆ กันมากขึ้นแล้วนะครับ  ทีนี้เราจะมาเริ่มทดสอบชุดรับสัญญาณ GPS กันแล้วนะครับ และพื้นฐานการใช้โปรแกรม Skytraq (BU-353) และการดูค่าพารามิเตอร์ต่างๆ โดยเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ ด้วยนะครับ เพื่อไม่ให้เป็นการเสียเวลามาเริ่มกันเลยนะครับ

** พื้นฐานการใช้โปรแกรม Skytraq และการดูค่าพารามิเตอร์ต่างๆ โดยเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์

เริ่มต้นด้วยการเปิดโปรแกรม Skytraq  โดยทำการดับเบิ้ลคลิก ก็จะปรากฎตัวโปรแกรมดังแสดงในรูปที่ 7

             และจากรูปที่ 7  เมื่อเปิดโปรแกรมขึ้นมาแล้ว  ก็ให้ทำการกำหนดค่าการเชื่อมต่อโดยในที่นี้ได้กำหนดการเชื่อมต่อโดยใช้ Com port เป็น COM4 และกำหนด Baudrate เป็น 4800 นะครับ ดังแสดงในรูปที่ 8  จากนั้นก็คลิกที่ Open ได้เลยนะครับ

007                                                                รูปที่ 7 แสดงลักษณะโปรแกรม Skytraq  เพื่อนำมาใช้งาน

008                                                             รูปที่ 8 แสดงลักษณะการกำหนดค่าการเชื่อมต่อก่อนการใช้งาน

และเมื่อเราทำการเชื่อมต่อเป็นที่เรียบร้อยแล้ว  ตัวโปรแกรม Skytraq ก็จะทำการประมวลผลและแสดงค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ดังแสดงในรูปที่ 9 นั้นเองครับ

009

                                                         รูปที่ 9 แสดงลักษณะตัวโปรแกรม Skytraq เมื่อเริ่มประมวลผล
                                                                              พร้อมทั้งแสดงค่าพารามิเตอร์ต่างๆ

จากรูปที่ 9 จะเห็นได้ว่าเป็นผลการทดสอบตัวโปรแกรม Skytraq เมื่อเริ่มประมวลผล โดยใช้ชุดรับสัญญาณ GPS ที่ได้ประกอบขึ้นมา  โดยจะมีค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญๆ ที่สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้นะครับ (ดังแสดงในรูปที่ 10 รูปที่ 11 รูปที่ 12 รูปที่ 13)

- Latitude : 16 51' 3.70" N
(เส้นละติจูด คือ เส้นสมมติที่ลากรอบโลก โดยลากขนานกับเส้นศูนย์สูตร อยู่ระหว่างขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้)
- Longitude : 100 15' 25.07" E
(เส้นลองจิจูด คือ เส้นสมมติที่ลากตั้งฉากกับเส้นศูนย์สูตรไปผ่านขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้
- Altitude : 54.30m (ค่าของความสูง)
- Speed(km/hr) : 0.0 (ค่าของความเร็ว)

010                                            รูปที่ 10 แสดงค่าพารามิเตอร์ของ Lat, Lon, Alt, Spd  ที่ได้จากตัวโปรแกรม Skytraq

 

011                                                     รูปที่ 11 แสดงค่าพารามิเตอร์ของ HDOP ที่ได้จากตัวโปรแกรม Skytraq

- Position Dilution of Precision (PDOP) : -
- Horizontal Dilution of Precision (HDOP) : 0.90
- Vertical Dilution of Precision (VDOP) : -

**** ข้อสังเกตเกี่ยวกับค่า  DOP ต่างๆ

- ค่า DOP  ที่น้อยจะหมายถึงค่าความคลาดเคลื่อนทางตำแหน่งน้อย

- ค่า  DOP ทางดิ่ง (VDOP) มีค่ามากกว่าทางราบ (HDOP) เสมอซึ่งสอดคลองกับการรังวัดจริงที่มีความคลาดเคลื่อนทางดิ่งมากกว่าทางราบประมาณ 2-3 เท่า

- ค่า DOP ปกติมีค่ามากกว่า 1 แต่ถ้ารับสัญญาณดาวเทียมจำนวนมากพอ เช่น มากกว่า 8 ดวง ค่า DOP สามารถมีค่าน้อยกว่า 1 ได้

- สามารถใช้ค่า DOP ในการพิจารณาเลือกรับและไม่รับสัญญาณดาวเทียมดวงใดก็ได้เพื่อทำให้ค่าความถูกต้องทางตำแหน่งดีที่สุด

- เมื่อค่า DOP มีค่ามากกว่า 10 ผลลัพธ์ที่ได้มีความคลาดเคลื่อนมากกว่าและไม่ควรนำไปใช้

012                                                               รูปที่ 12 แสดงลักษณะโหมดการรับสัญญาณของตัว GPS
                                                                          ที่สามารถเลือกได้จากตัวโปรแกรม Skytraq

013                                                      รูปที่ 13 แสดงลักษณะโหมดการแสดงผลการรับสัญญาณของตัว GPS
                                                                         แล้วนำมา Scatter จากตัวโปรแกรม Skytraq

Hot Start   จะเป็นโหมดการรับสัญญาณของตัว GPS  โดยอ้างอิงจากค่าเก่าที่เคยเก็บไว้นะครับ ตั้งแต่ตำแหน่งและเวลาของดาวเทียมที่เก็บไว้  ซึ่งจะมีข้อมูลที่ตรงกับข้อมูลของดาวเทียมที่มีในปฏิทินวงโคจรของดาวเทียม หรือที่รียกว่า Ephemeris Satellites Vechicle Orbit รวมทั้งตำแหน่งพิกัดบนพื้นโลกก็จะอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้เคียงกับพิกัดเก่าด้วยนะครับ โดยช่วงเวลาก็ไม่ควรจะนานเกิน 2 ชม. หลังจากที่มีการรับสัญญาณครั้งสุดท้าย ถ้าจะกล่าวก็คือ ถ้าครั้งสุดท้ายรับสัญญาณดาวเทียมได้ 9 ดวง เมื่อเปิดใหม่ ดาวเทียมทั้ง 9 ก็จะยังอยู่ครบ และยังไม่หายไปจากขอบฟ้านั้นเองนะครับ

Warm Start  จะเป็นโหมดการรับสัญญาณของตัว GPS  โดยอ้างอิงจากค่าเก่าที่เคยเก็บไว้ ตั้งแต่ตำแหน่งและเวลาของดาวเทียมที่เก็บไว้  ซึ่งจะมีข้อมูลที่ตรงกับข้อมูลของดาวเทียมที่มีในปฏิทินวงโคจรของดาวเทียม หรือที่รียกว่า Ephemeris Satellites Vechicle Orbit  โดยที่ตำแหน่งการรับสัญญาณครั้งใหม่นั้นจะต้องไม่ห่างจากตำแหน่งเก่าคิดเป็นระยะทางแล้วไม่เกิน 100 กิโลเมตร หรือประมาณ 60 ไมล์ นั้นเองครับ  ถ้าจะกล่าวก็คือ ถ้าครั้งสุดท้ายรับสัญญาณดาวเทียมได้ 9 ดวง เมื่อเปิดใหม่ ดาวเทียมทั้ง 4-5 ก็จะยังอยู่ และยังไม่หายไปจากขอบฟ้านั้นเองนะครับ

Cold Start  จะเป็นโหมดการรับสัญญาณของตัว GPS  แบบที่ไม่มีข้อมูลทั้งตำแหน่งและเวลาของดาวเทียม ที่ GPS เคยหาตำแหน่งครั้งก่อนได้ รวมทั้งไม่มีข้อมูลพิกัดบนพื้นโลก ถ้าจะกล่าวก็คือการเริ่มใหม่นั้นเองครับ

014

                                                      รูปที่ 14 แสดงลักษณะการแปลงพิกัด (X-Y-Z) ที่ได้มาจากการวิเคราะห์

                                                                                      ของตัวโปรแกรม Skytraq

สำหรับในบทความนี้เอาไว้แค่นี้ก่อนนะครับและมาพบกับเรื่องใหม่ในบทความหน้านะครับ รับรองเลยว่าได้ความรู้อย่างแน่นอนครับ

//ภาพประกอบโดยผู้เขียน และห้อง Lab Smart Farm Electronics2019 และห้อง LAB & Project Electronics Technicain/Engineer : อาจารย์ธนันต์ ศรีสกุล//