ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


เนื่องจากจีพีเอสเป็นระบบนำร่องที่ถูกพัฒนาขึ้นตามความต้องการของหน่วยงานด้านความมั่นคงของสหรัฐอเมริกา (US DoD) อีกทั้งในช่วงแรกของการทำงานของจีพีเอส US DoD เป็นผู้ดูแลระบบ

การปฏิบัติการของจีพีเอสในยุคนั้นมุ่งเน้นบริการแก่หน่วยงานด้านความมั่นคงเป็นหลัก ดังจะเห็นได้จาก ในช่วงระหว่างสงครามอ่าวเปอร์เซียครั้งแรก พลเรือนไม่สามารถใช้จีพีเอสได้ เพราะระบบถูกกำหนดให้ทำงานในภาวะ A-S และที่ซ้ำร้ายตลอดช่วงเวลาที่พลเรือนสามารถใช้งานจีพีเอสได้ในขณะนั้น (ค.ศ.1990 - 2000) ผู้ควบคุมระบบได้ทำการลดคุณภาพของสัญญาณจีพีเอสสำหรับพลเรือนลง หรือที่เรียกว่า การทำงานในภาวะเลือกปฏิบัติ หรือ "SA" (หมายเหตุ SA ถูกยกเลิกโดยประธานาธิบดี บิล คลินตัน เมื่อ 2 พ.ค. 2000)

ย้อนกลับไปในปี 1990 กลุ่มประเทศผู้นำในสหภาพยุโรปได้ตระหนักถึงความสำคัญของระบบนำร่องด้วยดาวเทียมว่าไม่ได้จำกัดอยู่แต่ด้านความมั่นคงเท่านั้น แต่มีผลกระทบต่อด้านเศรษฐศาสตร์ด้วย โดยเฉพาะเมื่อมีการนำไปประยุกต์ใช้งานในด้านต่างๆ อาทิเช่น ระบบขนส่ง

ภาวะการทำงานของจีพีเอส
• ภาวะ A-S (Anti-Spoof)
» รหัส C/A ถูกแทนที่ด้วยรหัสแบบไม่มีมาตรฐาน
» รหัส P ถูกแทนที่ด้วยรหัส Y (P ⊕ W = Y)
» ผู้ใช้พลเรือนถูกปฏิเสธมิให้ใช้จีพีเอส

• ภาวะ Selective Availability (SA)
» ทำให้ข้อมูลตำแหน่งวงโคจรดาวเทียมจีพีเอส ที่อยู่ในข้อมูลนำร่องมีค่าผิดพลาดเพิ่มขึ้น
» ทำให้สัญญาณนาฬิกาหลัก (ความถี่ 10.23 MHz) ที่ป้อนให้กับชุดสร้างรหัส C/A มีค่าผิด พลาด ซึ่งส่งผลให้ระยะเสมือนที่คำนวณโดยเครื่องรับมีความผิดพลาดสูงถึง 70 เมตร

• ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ SA

» ผู้ใช้ที่เป็นหน่วยงานความมั่นคงของ USA ความผิดพลาดที่เกิดจาก SA สามารถขจัดออกไปได้
» สำหรับผู้ใช้ที่เป็นพลเรือน ความผิดพลาดที่เกิดจาก SA ไม่สามารถแก้ไขได้โดยตรง
       - แก้ไขผลของ SA ได้ โดยใช้ DGPS



ในขณะเดียวกัน สหภาพยุโรปก็ตระหนักถึงประเด็นปัญหาความเชื่อมั่นด้านการให้บริการของจีพีเอส เนื่องจากถูกดูแลและควบคุมโดย US DoD โดยในช่วงแรก สหภาพยุโรปได้ให้การสนับสนุนด้านการเงินแก่รัสเซียในการส่งดาวเทียมโกลนาสขึ้นสู่วงโคจรมากขึ้น (ในขณะนั้นรัสเซียประสบปัญหาด้านเศรษฐกิจ และมีดาวเทียมโกลนาสจำนวนหนึ่งที่สร้างเสร็จแล้ว แต่ไม่มีงบประมาณส่งขึ้นสู่อวกาศ) อย่างไรก็ตาม สหภาพยุโรปได้พิจารณาแล้วว่าการที่คานอำนาจกับสหรัฐอเมริกาได้นั้น มีหนทางเดียวก็คือการมีระบบนำร่องด้วยดาวเทียมเป็นของตัวเอง

ในปี 1990 สหภาพยุโรปได้มีนโยบายพัฒนาระบบนำร่องของตัวเอง เรียกว่า GNSS (Global Navigation Satellite Systems) โดยแบ่งออกเป็น 2 เฟส โดยเฟสที่ 1 มีชื่อเรียกว่า GNSS-1 หรือ EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) สำหรับเฟสที่ 2 มีชื่อเรียกว่า GNSS-2 หรือ Galileo โดยโครงการทั้งสองเฟสอยู่ภายใต้การดูแลและควบคุมโดย องค์การอวกาศแห่งยุโรป (ESA: European Space Agency)

GNSS-1: EGNOS
EGNOS เป็นระบบนำร่องที่ใช้ดาวเทียมสื่อสาร 3 ดวง ที่โคจรในวงโคจรค้างฟ้า ทำการส่งสัญญาณนำร่องและข้อความนำร่องที่มีความแม่นยำสูง (ภายใน 2 เมตร)ให้กับผู้ใช้ในทวีปยุโรปโดยเฉพาะ

การทำงานของระบบเริ่มต้นโดย สถานีภาคพื้นดิน ทำการรับสัญญาณจีพีเอส แล้วนำส่งข้อมูลดังกล่าวให้ศูนย์ควบคุมหลัก MCCs (Master Control Centres) เพื่อทำการประมวลผลค่าความผิดพลาดของสัญญาณจีพีเอส จากนั้นทำการแก้ไข และส่งข้อความนำร่องที่มีความแม่นยำสูงขึ้นสู่ดาวเทียมสื่อสาร เพื่อทวนสัญญาณนำร่องดังกล่าวให้กับผู้ใช้

ณ เวลาปัจจุบัน (สิงหาคม 2007) การทำงานของEGNOS อยู่ในสภาวะปฏิบัติการเริ่มต้น ยังไม่เต็มประสิทธิภาพ

รูปที่ 1 การทำงานของ EGNOS

GNSS-2: Galileo
Galileo เป็นระบบนำร่องสำหรับพลเรือนที่มีศักยภาพเทียบเท่า หรือดีกว่าจีพีเอส ระบบนำร่องกาลิเลโอประกอบด้วยดาวเทียม 30 ดวง โคจรใน 3 วงโคจร ที่ความสูง 23,222 กิโลเมตร และสามารถให้บริการครอบคลุมได้ถึงแลตติจูด 75 องศาเหนือ

วงโคจรกาลิเลโอ
ดาวเทียมกาลิเลโอ

การให้บริการ
เพื่อให้ตรงกับความต้องการของผู้ใช้พลเรือนที่มีความหลากหลาย ระบบนำร่องกาลิเลโอได้ถูกออกแบบให้บริการได้ถึง 4 ประเภท และสนับสนุนภารกิจด้านการค้นหาและช่วยชีวิต (SAR: Search and Rescue) โดยร่วมกับระบบ COSPAS-SARSAT

ประเภทบริการของกาลิเลโอ
 
OS
(Open Service)
CS
(Commercial Service)
SoL
(Safety of Life Service)
PRS
(Public Regulated Service)
กลุ่มผู้ใช้
พลเรือนทั่วไป
หน่วยงานทั่วไปภาคเอกชน
หน่วยงานความปลอดภัยด้านการขนส่ง
หน่วยงานภาครัฐ
เงื่อนไขการเข้าถึง
ไม่มีค่าบริการ
มีค่าบริการ
มีค่าบริการ
มีค่าบริการ
พื้นที่ให้บริการ
ทั่วโลก
ทั่วโลก
ทั่วโลก
ทั่วโลก
ความแม่นยำ
ระบุตำแหน่ง
รับสัญญาณความถี่เดียว: 15 – 24m H; 35m V
รับสัญญาณสองความถี่: 4m H; 8m V
4m H; 8m V
(สองความถี่)
6.5m H; 12m V
(สองความถี่)
ระบุเวลา
30 นาโนวินาที
ความน่าเชื่อถือ
1. alert limit
2. time to alert
3. integrity alert
ไม่ระบุ
ไม่ระบุ
รับประกัน
12m H; 20m V
6 วินาที
3.5 × 10-7/150 วินาที
รับประกัน
20m H; 35m V
10 วินาที
3.5 × 10-7/150 วินาที
การรับประกัน
ไม่ระบุ
รับประกัน
รับประกัน
รับประกัน
ความเสี่ยงที่ไม่ได้รับการบริการ
ไม่ระบุ
ไม่ระบุ
1 ×10-5/15 วินาที
โอกาสที่สามารถใช้งานระบบนำร่องได้
99.8 %
หมายเหตุ H: แนวราบ, V: แนวดิ่ง

สัญญาณกาลิเลโอ
จากความต้องการที่ค่อนข้างหลากหลาย ส่งผลให้ช่องสัญญาณนำร่องที่ต้องถูกแพร่โดยดาวเทียมกาลิเลโอมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นไปด้วย โดยรวมแล้วมีทั้งสิ้น 11 สัญญาณ โดยแบ่งได้เป็น 10 สัญญาณสำหรับการนำร่อง และ 1 สัญญาณสำหรับสนับสนุนภารกิจด้านการค้นหาและช่วยชีวิต SAR

แถบความถี่ของสัญญาณกาลิเลโอทั้ง 11 สัญญาณแสดงในรูปที่ 2 โดยสังเกตได้ว่าสัญญาณกาลิเลโอบางสัญญาณใช้ย่านความถี่ร่วมกับจีพีเอส อาทิเช่น ย่าน E5a ซ้อนทับ L5 ของจีพีเอส และย่าน E2-L1-E1 ซ้อนทับ L1 ของจีพีเอส อย่างไรก็ตาม ในทางทฤษฎีและการใช้งานไม่น่าจะประสบปัญหา เนื่องจากใช้การเข้ารหัสที่แตกต่างกัน

ข้อมูลสัญญาณกาลิเลโอ
 
สัญญาณ
ข้อมูล
บริการ
1 E5a (I)
ไม่เข้ารหัส
OS/SoL
2 E5a (Q)
-
OS/SoL
3 E5b (I)
บางส่วนเข้ารหัส
OS/SoL/CS
4 E5b (Q)
-
OS/SoL/CS
5 E6 (A)
เข้ารหัส
PRS
6 E6 (B)
เข้ารหัส
CS
7 E6 (C)
-
CS
8 E2-L1-E1(A)
เข้ารหัส
PRS
9 E2-L1-E1(B)
บางส่วนเข้ารหัส
OS/SoL/CS
10 E2-L1-E1(C)
-
OS/SoL/CS
11 L6
-
SAR

รูปที่ 2 ข้อมูลสัญญาณกาลิเลโอ

หมายเหตุ
ARNS : Aeronautical Radio Navigation Services
RNSS : Radio Navigation Satellite Services
SAR : Search and Rescue

สถานภาพของกาลิเลโอ (ถึงสิงหาคม 2007)
ESA มีโครงการส่งดาวเทียมทดสอบ (GIOVE: Galileo In-Orbit Validation Element) จำนวน 2 ดวงสำหรับการทดสอบเทคโนโลยีที่จะใช้กับระบบนำร่องกาลิเลโอ (อาทิเช่น การแพร่สัญญาณกาลิเลโอ การทำงานของนาฬิกาอะตอมที่มีความแม่นยำสูง) โดยดาวเทียมทดสอบดวงแรกชื่อ GIOVE-A (จีไอโอวี-เอ) สร้างโดย SSTL (Surrey Satellite Technology Limited) ของมหาวิทยาลัยเซอร์เรย์ ได้ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรตามกำหนดการ เมื่อ 28 ธันวาคม 2005 และทดสอบแพร่สัญญาณกาลิเลโอครั้งแรก เมื่อ 12 มกราคม 2006 โดยปัจจุบันดาวเทียม GIOVE-A ทำงานได้ตามปกติดี

สำหรับดาวเทียมดวงที่สอง GIOVE-B จัดสร้างโดย European Consortium ซึ่งประกอบด้วย Alcatel Space Industries, Alenia Spazio, Astrium GmbH, Astrium Ltd และ Galileo Sistemas y Servicios มีกำหนดถูกส่งขึ้นสู่อวกาศปลายปี 2007 หลังจากเลื่อนกำหนดการส่งมาหลายครั้ง

ดาวเทียม GIOVE-A

ข่าวล่าสุด
ESA มอบหมายให้ SSTL จัดสร้างดาวเทียมทดสอบกาลิเลโอดวงที่ 3 GIOVE-A2 โดยมีกำหนดส่งขึ้นสู่วงโคจรในช่วงกลางปี 2008
ESA มีกำหนดการส่งดาวเทียมกาลิเลโอ 4 ดวงแรก ขึ้นสู่วงโคจรในช่วงปลายปี 2008 ถึงต้นปี 2009

เอกสารอ้างอิง
    [1] Kaplan, E.D., Understanding GPS: Principles and Applications, 2nd edition, Artech House, 2006.
    [2] Prasad, R., and Ruggieri, M., Applied Satellite Navigation Using GPS, Galileo & Augmentation Systems, Artech House, 2005.
    [3] http://www.egnos-pro.esa.int
    [4] http://www.esa.int/esaNA/galileo.html
    [5] สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์, จีพีเอสและกาลิเลโอ: ทฤษฎี อัลกอริทึม และการประยุกต์ใช้งาน (เล่ม๑), บทที่ ๔ สัญญาณจีพีเอส, (2007:อยู่ในระหว่างการจัดพิมพ์)
    [6] Kai Borre (Author), et al., A Software-Defined GPS and Galileo Receiver: A Single-Frequency Approach, 2007.

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]