GNSS เทียบกับ GPS: ต่างกันอย่างไรและสำคัญต่องานสำรวจอย่างไร
ประเด็นสำคัญ
- GPS เป็นระบบดาวเทียมระบบเดียวที่สหรัฐดูแล GNSS ครอบคลุมระบบนำทางดาวเทียมโลกและภูมิภาคทั้งหมด
- ปัจจุบันมีสี่กลุ่มดาวระดับโลก: GPS, GLONASS, Galileo และ BeiDou เสริมด้วยระบบภูมิภาค เช่น QZSS และ NavIC
- การระบุตำแหน่ง GNSS ทุกแบบวัดระยะถึงดาวเทียมอย่างน้อยสี่ดวง แล้วแก้หาตำแหน่งและความคลาดเคลื่อนนาฬิกาเครื่องรับ
- เครื่องรับ GNSS หลายกลุ่มดาวและหลายความถี่ให้ดาวเทียมมากขึ้นกับเรขาคณิตดีขึ้น จึงเร่งการขึ้น RTK fixed ใกล้ต้นไม้และอาคาร
- สำหรับสำรวจและนำทางเครื่องจักร การเพิ่มความแม่นยำอย่างแท้จริงมาจากค่าแก้ RTK ไม่ใช่เพียงเลือก GPS หรือ GNSS
GNSS เทียบกับ GPS: คำตอบสั้น
คำถาม GNSS กับ GPS คือเรื่องของกลุ่มระบบกับสมาชิกหนึ่งในกลุ่ม GPS หรือ Global Positioning System เป็นระบบนำทางดาวเทียมสหรัฐ GNSS ย่อจาก global navigation satellite system เป็นคำทั่วไปสำหรับทุกระบบดาวเทียมที่กระจายสัญญาณระบุตำแหน่งและเวลา
ในภาษาทั่วไป คนเรียกการระบุตำแหน่งดาวเทียมทุกแบบว่า “GPS” คล้ายใช้ชื่อแบรนด์แทนทั้งกลุ่มผลิตภัณฑ์ ในงานสำรวจ เกษตร และวิศวกรรม ความต่างนี้สำคัญ เพราะเครื่องรับเฉพาะ GPS เห็นดาวเทียมน้อยกว่ารุ่นที่ติดตามทุกกลุ่มดาวมาก
ดังนั้นเครื่องรับ GPS ทุกตัวเป็นเครื่องรับ GNSS แต่เครื่องรับ GNSS ไม่ได้จำกัดแค่ GPS ทุกตัว อุปกรณ์สำรวจสมัยใหม่แทบทั้งหมดเป็นแบบหลาย GNSS
ระบบระบุตำแหน่งบนโลก (GPS) คืออะไร?
ระบบระบุตำแหน่งบนโลกเป็นระบบนำทางดาวเทียมของรัฐบาลสหรัฐ ดำเนินการโดยกองทัพอวกาศสหรัฐ เป็นกลุ่มดาว GNSS ปัจจุบันระบบแรกที่ใช้งานเต็มรูปแบบทั่วโลก และยังใช้แพร่หลายที่สุด
ดาวเทียม GPS โคจรสูงประมาณ 20,200 km ในวงโคจรโลกระดับกลาง จัดในหกระนาบ ระบบออกแบบพื้นฐาน 24 ดวง แต่ในทางปฏิบัติมักมีดาวเทียมใช้งานราว 30 ดวงขึ้นไป จำนวนดาวเทียม GPS ณ เวลาใดจึงเปลี่ยนเล็กน้อยเมื่อส่งและปลดดาวเทียม
ดาวเทียม GPS ดวงแรกส่งในปี 1978 และประกาศขีดความสามารถปฏิบัติการเต็มรูปแบบในปี 1995 GPS กระจายหลายความถี่ที่เรียกว่าย่าน ได้แก่ L1, L2 และ L5 ที่ใหม่กว่า เครื่องรับพลเรือนเคยใช้เฉพาะ L1 ส่วนเครื่องรับสำรวจสมัยใหม่ติดตามทั้งสาม
GNSS คืออะไรและมีระบบใดบ้าง?
GNSS คือกลุ่มดาวเทียมใดก็ตามที่ให้ตำแหน่ง การนำทาง และเวลาจากอวกาศ สี่ระบบครอบคลุมทั่วโลก และสองระบบภูมิภาคเพิ่มดาวเทียมเหนือพื้นที่เฉพาะ
| ระบบ | ผู้ดำเนินการ | พื้นที่ครอบคลุม | ย่านพลเรือนหลัก (ทั่วไป) |
|---|---|---|---|
| GPS | สหรัฐอเมริกา | ทั่วโลก | L1, L2, L5 |
| GLONASS | รัสเซีย | ทั่วโลก | L1, L2 (รวม L3 ที่ใหม่กว่า) |
| Galileo | สหภาพยุโรป | ทั่วโลก | E1, E5a, E5b, E6 |
| BeiDou (BDS) | จีน | ทั่วโลก | B1I, B1C, B2a, B2b, B3I |
| QZSS | ญี่ปุ่น | เอเชีย–โอเชียเนีย | L1, L2, L5, L6 |
| NavIC | อินเดีย | อินเดียและบริเวณโดยรอบ | L5, ย่าน S |
ระบบเสริมด้วยดาวเทียม (SBAS) เพิ่มสัญญาณค่าแก้ครอบคลุมทวีป แต่ไม่ได้ให้การระบุตำแหน่งอิสระเอง ปัจจุบัน Galileo และ BeiDou ทำงานเต็มรูปแบบแล้ว เครื่องรับสมัยใหม่ในท้องฟ้าเปิดจึงมักติดตามดาวเทียมหลายสิบดวงพร้อมกัน แทน GPS ราวแปดถึงสิบสองดวง
ระบบ GPS และ GNSS ทำงานอย่างไร?
ระบบ GNSS ทั้งหมดทำงานเหมือนกัน: ดาวเทียมแต่ละดวงกระจายวงโคจรแม่นยำกับสัญญาณเวลา และเครื่องรับวัดว่าสัญญาณแต่ละชุดใช้เวลาเดินทางเท่าใด คูณเวลาเดินทางด้วยความเร็วแสงจะได้ระยะถึงดาวเทียมแต่ละดวง
- เครื่องรับล็อกสัญญาณดาวเทียมที่มองเห็นและถอดรหัสข้อมูลวงโคจร (ephemeris)
- วัดเวลาเดินทางสัญญาณเพื่อให้ได้ “ระยะเทียม” ถึงดาวเทียมแต่ละดวง
- เพราะนาฬิกาเครื่องรับไม่สมบูรณ์ จึงแก้หาตัวไม่ทราบค่าสี่ตัว: ละติจูด ลองจิจูด ความสูง และความคลาดเคลื่อนนาฬิกา
- ต้องใช้ดาวเทียมอย่างน้อยสี่ดวง ดาวเทียมมากขึ้นเพิ่มความน่าเชื่อถือและเรขาคณิต
- เครื่องรับส่งตำแหน่งออก โดยทั่วไปแม่นยำไม่กี่เมตรในโหมดเดี่ยว
ความผิดพลาดมาจากไอโอโนสเฟียร์ โทรโพสเฟียร์ วงโคจรและนาฬิกาดาวเทียม การสะท้อนมัลติพาธ และสัญญาณรบกวนเครื่องรับ ใช้สองความถี่ขึ้นไปช่วยกำจัดความหน่วงไอโอโนสเฟียร์ส่วนใหญ่ จึงทำให้สัญญาณ GNSS หลายย่านสำคัญต่องานละเอียด บทความGPS แม่นยำเพียงใด จากเมตรถึงมิลลิเมตรแจกแจงแต่ละแหล่งความผิดพลาด
ความต่าง GPS กับ GNSS ในงานสำรวจ
ในงานสำรวจด้วยระบบระบุตำแหน่งโลก ความต่างเชิงปฏิบัติระหว่าง GPS กับ GNSS คือความพร้อมใช้งาน ดาวเทียมมากขึ้นหมายถึงผล fixed มากขึ้นในจุดที่เครื่องรับ GPS อย่างเดียวทำงานยาก
| ปัจจัย | เครื่องรับ GPS อย่างเดียว | เครื่องรับหลาย GNSS |
|---|---|---|
| ดาวเทียมที่มองเห็น (ท้องฟ้าเปิด) | โดยทั่วไป 8–12 ดวง | มัก 30 ดวงขึ้นไป |
| ใกล้ต้นไม้ อาคาร หลุม | หลุด fixed บ่อย | รักษา fixed ได้บ่อยกว่า |
| การเริ่มต้น RTK | ช้ากว่า เชื่อถือได้น้อยกว่า | เร็วกว่า เชื่อถือได้มากกว่า |
| เรขาคณิตดาวเทียม (DOP) | ด้อยกว่า | ดีกว่า |
| ความเสี่ยงระบบเดียวหยุดทำงาน | พึ่งผู้ดำเนินการรายเดียว | มีระบบอื่นสำรอง |
ความเที่ยงตรงในวันสภาพดีและท้องฟ้าเปิดใกล้เคียงกัน สิ่งที่เพิ่มคือผลิตภาพและความทนต่อสภาพยาก โรเวอร์ GNSS ในแนวถนน เหมือง หรือบล็อกเมืองเก็บจุดใช้ได้ต่อวันมากขึ้น เสาอากาศก็สำคัญ ดูคู่มือเสาอากาศ GNSS และย่าน L1/L2/L5
RTK GPS ทำงานกับ GNSS อย่างไร?
GNSS RTK (การรังวัดจลน์แบบเรียลไทม์) คือเทคนิคที่เปลี่ยน GNSS ระดับเมตรเป็นตำแหน่งระดับเซนติเมตร ใช้เฟสพาหะของสัญญาณดาวเทียมและค่าแก้จากสถานีอ้างอิงใกล้เคียง
สถานีฐานบนจุดที่ทราบพิกัดหรือเครือข่าย CORS วัดดาวเทียมเดียวกับโรเวอร์และส่งค่าแก้ โดยทั่วไปในรูปแบบ RTCM ผ่านวิทยุหรืออินเทอร์เน็ตด้วย NTRIP โรเวอร์แก้หาจำนวนเต็มของความยาวคลื่นพาหะ (การแก้ความกำกวม) และให้ความแม่นยำแนวราบทั่วไปประมาณ 1 cm บวก 1 ppm ของความยาวเส้นฐาน
เครื่องรับ RTK GNSS ได้ประโยชน์โดยตรงจากหลายกลุ่มดาว เพราะการแก้ความกำกวมต้องมีสัญญาณสะอาดจำนวนมาก อ่านคำอธิบายเต็มในRTK GPS คืออะไรและการสำรวจจลน์แบบเรียลไทม์ทำงานอย่างไร
ประเภทระบบ GPS และอุปกรณ์ GNSS สำหรับมืออาชีพ
อุปกรณ์ GNSS มีตั้งแต่ชิปผู้บริโภคถึงสถานีอ้างอิงยีออเดติก ประเภทที่ต้องการขึ้นอยู่กับความแม่นยำของงาน
- เครื่องรับนำทางและผู้บริโภค: โทรศัพท์ อุปกรณ์ในรถ และมือถือความแม่นยำระดับเมตร
- เครื่องรับทำแผนที่ GIS: ความแม่นยำต่ำกว่าเมตรถึงเดซิเมตรสำหรับบัญชีทรัพย์สิน
- อุปกรณ์สำรวจ GNSS: โรเวอร์และฐาน RTK ความแม่นยำระดับเซนติเมตรสำหรับภูมิประเทศ วางผัง และจุดควบคุม
- ระบบ GPS เกษตรและนำทางเครื่องจักร: เสาอากาศอัจฉริยะบนแทรกเตอร์และเครื่องจักรหนักสำหรับนำทางกับบังคับเลี้ยวอัตโนมัติ
- สถานีอ้างอิง: สถานี GNSS คงที่และเสาอากาศยีออเดติกที่ป้อนเครือข่าย CORS
ผลิตภัณฑ์ Mars Geosystems แสดงความหลากหลายนี้ เครื่องรับ GNSS RTK E1ใช้ระบบรับทุกกลุ่มดาว 1408 ช่องสัญญาณ และทำงานเป็นฐานวิทยุ โรเวอร์วิทยุ หรือโรเวอร์ NTRIP เสาอากาศอัจฉริยะ GNSS S20สำหรับยานพาหนะติดตาม GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, NavIC และ SBAS สำหรับสถานีอ้างอิง เสาอากาศยีออเดติก SA102 ติดตาม GPS, BDS, GLONASS, Galileo, QZSS, SBAS และย่าน L
เลือกเครื่องรับ GNSS สำหรับสำรวจ
เมื่อเลือกเครื่องรับ GNSS สำหรับสำรวจ ให้ดูมากกว่าป้าย “GPS” และตรวจกลุ่มดาว ย่านความถี่ กับตัวเลือกค่าแก้ สิ่งเหล่านี้กำหนดประสิทธิภาพจริงมากกว่าตัวเลขความแม่นยำโฆษณา
- ติดตามทุกกลุ่มดาว (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou และ QZSS ในพื้นที่ที่เกี่ยวข้อง)
- สัญญาณหลายความถี่ รวม L5/E5a/B2a เพื่อขึ้น fixed เร็วและแก้ไอโอโนสเฟียร์
- ช่องทางค่าแก้: วิทยุ UHF สำหรับฐาน–โรเวอร์ และ NTRIP สำหรับเครือข่าย CORS
- ชดเชยความเอียง IMU ความทนทาน (IP67 หรือ IP68) และแบตเตอรี่สำหรับวันภาคสนามยาวนาน
คู่มือวิธีเลือกเครื่องรับ GNSS RTKของเราอธิบายทุกสเปก เมื่อพร้อมเปรียบเทียบชุดสำหรับโครงการหรือเครือข่ายตัวแทน ขอใบเสนอราคาได้ Mars Geosystems จำหน่ายตั้งแต่หนึ่งเครื่องพร้อมทางเลือก OEM
อ่านเพิ่มเติมจากวิศวกรของเรา: เปรียบเทียบ GPS, GLONASS, Galileo และ BeiDou; ความถี่ GPS L1, L2 และ L5
คำถามที่พบบ่อย
GPS ต่างจาก GNSS อย่างไร?
GPS เป็นระบบนำทางดาวเทียมระบบเดียวที่สหรัฐดำเนินการ GNSS เป็นคำรวมระบบนำทางดาวเทียมทั้งหมด เช่น GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou และระบบภูมิภาค เช่น QZSS กับ NavIC เครื่องรับ GNSS ใช้หลายระบบพร้อมกันได้ ส่วนเครื่องรับ GPS ใช้เฉพาะดาวเทียมสหรัฐ
GNSS แม่นยำกว่า GPS หรือไม่?
ในท้องฟ้าเปิด ความแม่นยำแบบเดี่ยวใกล้เคียงกัน โดยทั่วไปไม่กี่เมตร ข้อได้เปรียบ GNSS คือดาวเทียมมากขึ้นช่วยเรขาคณิตและความพร้อมใช้ เครื่องรับจึงรักษาผลแม่นยำใกล้ต้นไม้ อาคาร และลาดดินได้ เมื่อมีค่าแก้ RTK เครื่องรับหลาย GNSS ถึงระดับเซนติเมตรเร็วและเชื่อถือได้กว่า GPS อย่างเดียว
ระบบ GPS มีดาวเทียมกี่ดวง?
GPS ออกแบบพื้นฐานให้มีดาวเทียม 24 ดวงในหกระนาบวงโคจร สูงประมาณ 20,200 km ในทางปฏิบัติผู้ดำเนินการมักรักษาดาวเทียมใช้งานราว 30 ดวงขึ้นไป จำนวนแน่นอนจึงเปลี่ยนตามเวลาเมื่อส่งดวงใหม่และปลดดวงเก่า
เครื่องรับ GNSS คืออะไร?
เครื่องรับ GNSS เป็นอุปกรณ์ติดตามสัญญาณดาวเทียมนำทางและคำนวณตำแหน่ง ความเร็ว และเวลา เครื่องรับระดับงานสำรวจติดตามหลายกลุ่มดาวและหลายความถี่ รับค่าแก้ RTK เพื่อให้แม่นยำระดับเซนติเมตร ใช้เป็นโรเวอร์วัดจุดและสถานีฐานส่งค่าแก้ไปยังโรเวอร์
ย่านความถี่ GNSS คืออะไร?
ย่านความถี่ GNSS คือความถี่วิทยุที่ดาวเทียมกระจายสัญญาณ เช่น GPS L1, L2 และ L5, Galileo E1, E5a, E5b และ E6 และ BeiDou B1, B2 และ B3 การติดตามมากกว่าหนึ่งย่านช่วยให้เครื่องรับหักล้างความหน่วงไอโอโนสเฟียร์ส่วนใหญ่และแก้ความกำกวม RTK เร็วขึ้น จึงเพิ่มความเที่ยงตรงและความน่าเชื่อถือ
งานสำรวจควรใช้เครื่องรับ GNSS หรือ GPS?
สำหรับงานสำรวจมืออาชีพ ควรเลือกเครื่องรับ GNSS หลายกลุ่มดาว หลายความถี่ และรองรับ RTK ปัจจุบันเครื่องรับ GPS อย่างเดียวพบไม่บ่อยในอุปกรณ์สำรวจและหลุด fixed ง่ายกว่าใต้สิ่งกีดขวาง ตรวจว่ารองรับ GPS, GLONASS, Galileo และ BeiDou พร้อมวิธีค่าแก้ที่คุณเลือก เช่น วิทยุ UHF หรือ NTRIP
ต้องการอุปกรณ์สำหรับงานนี้?
แจ้งงาน ประเทศ และจำนวน วิศวกรจะตอบกลับพร้อมการจัดชุดและราคาภายในหนึ่งวันทำการ จำนวนขั้นต่ำ 1 เครื่อง; มีบริการ OEM
