อนาคตของระบบนำทางด้วยดาวเทียม

.

อุตสาหกรรมระบบนำทางด้วยดาวเทียม หรือ GNSS กำลังเติมโตอย่างก้าวกระโดดและกำลังสร้างผู้ประกอบการทั้งระดับโลกและระดับภูมิภาคเพิ่มมากขึ้นในตลาด อันเนื่องมาจากพัฒนาการของระบบนำทางด้วยดาวเทียม (GNSS) ที่มีมาอย่างต่อเนื่อง ความสามารถใหม่ๆของดาวเทียมในกลุ่มวงโคจรต่ำ (LEO satellite) นวัตกรรมล้ำหน้าที่ภาคเอกชนมุ่งมั่นพัฒนา และสุดท้าย การขยายตัวอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีใหม่ ทั้ง Autonomy และ AR เช่น ยานยนต์ไร้คนขับ ล้วนเป็นปัจจัยส่งเสริมการประยุกต์ใช้ระบบนำทางด้วยดาวเทียม

.

วิวัฒนาการของ GNSS ในอดีตเน้นการพัฒนาจากศูนย์กลาง คือดาวเทียม GPS ของสหรัฐอเมริกา ปัจจุบันกำลังมีผู้ประกอบการทั้งจากระดับโลกและภูมิภาคเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนมาก ขณะเดียวกัน เทคโนโลยีใหม่ๆ กำลังสร้างโอกาสที่หลากหลายและนวัตกรรมของตลาดเอกชนกำลังก้าวมาอยู่แนวหน้า

.

ในอนาคตอีกสิบปีข้างหน้านี้ ระบบดาวเทียม GNSS จะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ คือ มีการเพิ่มตัวเลือกให้มากขึ้น เพิ่มแม่นยำ และความน่าเชื่อถือให้มากขึ้น การประยุกต์ใช้งานใหม่ๆจะพร้อมใช้บริการผ่านผู้ประกอบการจากทั้งภาครัฐและเอกชนร่วมกัน และแน่นอนว่าตามมาด้วยค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น GNSS ยังเพิ่มโอกาสให้เราได้เห็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง เช่น อุปกรณ์หรือยานพาหนะที่ทำงานโดยอัตโนมัติ และอุปกรณ์เสมือนจริง

.

เครือข่าย GNSS

.

ในอดีต ระบบดาวเทียม GPS เป็นเพียงระบบเดียวที่ครองตลาด แต่ปัจจุบันมีระบบนำทางจากหลากหลายประเทศที่รวมกันแล้วเรียกว่า GNSS ทำให้ผู้ใช้ทั่วโลกสามารถเลือกใช้ได้ตามต้องการ เช่น BeiDou ของจีน และ Galileo ของสหภาพยุโรป ซึ่งมีคุณสมบัติที่ดีกว่า GPS อย่างมาก และการคิดค้นเทคโนโลยีใหม่ๆ ในกองทัพสหรัฐฯ ก็เป็นเรื่องที่เกิดขึ้นช้ามาก

.

ปัจจุบัน GPS กำลังเผชิญกับความเสี่ยงหลายด้าน การอัพเกรดเป็น GPS 3 ยังเกิดความล่าช้ากว่ากำหนดมาหลายปี และคาดว่าจะส่งผลให้การอัพเกรด GPS 3F จะเสร็จสมบูรณ์ในช่วงกลางทศวรรษ 2030 เป็นอย่างน้อย

.

ผลกระทบจากเรื่องนี้มีความสำคัญต่อมหาอำนาจระดับโลกของสหรัฐฯ พันธมิตรระดับภูมิภาค และประเทศกำลังพัฒนา ในขณะที่ Space Force เสนอการพัฒนา GPS โดยการเพิ่มดาวเทียมขนาดเล็กราคาไม่แพงขึ้นสู่วงโคจรระดับปานกลาง แต่กระนั้นข้อเสนอดังกล่าวก็ไม่เพียงพอต่อการลดความเสี่ยงนี้ได้ท่ามกลางการแข่งขันระดับนานาชาติที่กำลังพัฒนาอย่างก้าวกระโดด

.

ในประเทศที่กำลังพัฒนาอย่างแอฟริกา ดาวเทียม BeiDou จากประเทศจีน กำลังได้รับความนิยมเป็นอย่างมากเพราะให้บริการระบบนำทางที่แม่นยำและเชื่อถือได้มากกว่าดาวเทียม GPS หนึ่งในส่วนสำคัญของยุทธศาสตร์ในผลักดันเทคโนโลยีคือ โครงการแถบเส้นทางสายไหม (Belt-and-Road) ของจีน ที่สามารถดึงดูดประเทศต่างๆเชื่อมโยงกับเทคโนโลยีจากประเทศจีนได้ง่ายขึ้นกว่าแต่ก่อน

.

ในขณะเดียวกันแนวคิดการพัฒนาระบบดาวเทียมย่อย ที่เรียกว่า Positioning, Navigation, and Timing (PNT) เพื่อเสริมประสิทธิภาพการให้บริการการนำทางด้วยดาวเทียม ก็เริ่มมีแนวโน้มที่เพิ่มมากขึ้น ซึ่งตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือประเทศญี่ปุ่นและเกาหลีใต้ที่ได้พัฒนาระบบดาวเทียมเสริมระบบดาวเทียมเพื่อการนำทางของตน เพื่อเพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในระดับท้องถิ่นมากขึ้น และประเทศอินเดียก็ได้ก้าวไปไกลกว่านั้นโดยเริ่มการพัฒนาระบบ PNT เป็นของตนเอง เพื่อเพิ่มความแม่นยำในประเทศและภูมิภาคใกล้เคียง

.

ถึงแม้การสร้างและบำรุงรักษาโครงสร้างพื้นฐานของระบบดาวเทียมมีค่าใช้จ่ายสูงและมีความซับซ้อน อย่างไรก็ตามหลายประเทศต่างก็มีแนวโน้มที่จะทำเช่นนั้น เพื่อตอบสนองความจำเป็นทางภูมิรัฐศาสตร์ เมื่ออำนาจโลกเปลี่ยนไป พันธมิตรก็เปลี่ยนไป โลกาภิวัตน์หันไปสู่ลัทธิกีดกันทางการค้า และการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศก็เป็นตัวการสำคัญที่ให้เกิดความไม่แน่นอน ความขัดแย้งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เหล่านี้ ยิ่งกระตุ้นทำให้เกิดความต้องการความเป็นอิสระของระบบ PNT อย่างชัดเจน

.

อีกด้านหนึ่งของ GNSS ที่มีผู้ให้บริการที่หลากหลาย อาจส่งผลประโยชน์โดยตรงต่ออธิปไตยของชาติ คือ กลุ่มประเทศผู้ใช้งานจะได้มีทางเลือกที่มากขึ้น สามารถเลือกระบบนำทางที่มีความน่าเชื่อถือ ตรงตามความต้องการใช้งานของประเทศ อีกทั้งหลายประเทศยังจะได้รับความเป็นอิสระทางเทคโนโลยีมากขึ้น แต่กระนั้นก็ตามการพึ่งพาผู้ให้บริการ PNT เพียงรายเดียวอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงตามมาได้เช่นกัน

.

ความหลากหลายของผู้ให้บริการในตลาด GNSS ก็อาจสร้างความเสี่ยงได้เช่นเดียวกัน คือ การแข่งขันระหว่างผู้ให้บริการระดับโลกมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น และเมื่อไรก็ตามที่ความต้องการพึ่งพากันลดลง ความปลอดภัยของระบบใดระบบหนึ่งก็จะลดลงไปด้วย ปัจจัยทั้งหมดนี้เพิ่มความเป็นไปได้ที่ GNSS จะกลายเป็นตัวการสำคัญนำไปสู่ความขัดแย้งในด้านใดด้านหนึ่งในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

.

การเพิ่มขึ้นของระบบ Multi-Layer PNT 

.

มีความพยายามใหมเพื่อการปรับปรุงคุณภาพจากระบบ PNT โดยการเพิ่มดาวเทียมในวงโคจรระดับปานกลาง (MEO) ด้วยกลุ่มดาวเทียมในกลุ่มวงโคจรระดับต่ำ (LEO) สิ่งนี้จะทำให้ ระบบ PNT เกิดความแม่นยำ รวดเร็ว และมีความปลอดภัย ซึ่งจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

.

สหภาพยุโรปกำลังวางแผนปล่อยดาวเทียม 'LEO-PNT' สู่วงโคจรเป็นครั้งแรกภายในปี พ.ศ. 2569 เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของระบบ multi-layer PNT  ในขณะเดียวกัน จีนก็กำลังค้นคว้าการปรับปรุงดาวเทียม LEO สำหรับ BeiDou อยู่ด้วย บริษัทเอกชน เช่น Xona Space Systems และ Trustpoint ก็กำลังเร่งพัฒนากลุ่มดาวเทียม LEO-PNT สำหรับดาวเทียม GPS เช่นเดียวกัน

.

แม้ว่าต้องใช้เวลาอีกหลายปี กว่าที่ระบบ PNT ในวงโคจรต่ำจะสามารถใช้งานได้จริง แต่ก็นับว่าเป็นจุดเปลี่ยนครั้งสำคัญสำหรับระบบนำทางด้วยดาวเทียม ด้วยศักยภาพของระบบ multi-layer PNT ผู้ใช้จะสามารถเข้าถึงบริการ PNT ที่มีความเร็วและความแม่นยำมากขึ้น รวมถึงความราบรื่นที่เพิ่มขึ้นด้วย อีกทั้งยังมีขอบเขตการให้บริการทั่วโลกเพิ่มขึ้น สัญญาณเหล่านี้ยังจะมีความเสถียรและปลอดภัยมากขึ้น โดยไม่เสี่ยงต่อการรบกวนและการโจมตี 

.

โอกาสครั้งสำคัญสำหรับเทคโนโลยีใหม่

.

การเพิ่มขึ้นของกลุ่มดาวเทียมระบบ PNT ในวงโคจรต่ำ ได้เปิดโอกาสใหม่สำหรับเทคโนโลยีใหม่ด้วยการผสมผสานให้บริการสัญญาณ PNT ด้วยความเร็วและแม่นยำสูงกับเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ จะกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดในด้านต่างๆ อาทิ ยานพาหนะและโดรนขับเคลื่อนอัตโนมัติ เทคโนโลยีเสมือนจริง Internet of Things (IoT) และเทคโนโลยีสนับสนุนเมืองอัจฉริยะ

.

ในปัจจุบัน บริษัทเอกชนบางแห่ง เช่น Geely สัญชาติจีน กำลังพัฒนาการให้บริการดาวเทียมกลุ่มวงโคจรต่ำ (LEO) ต่อมานักวิจัยของบริษัทได้ค้นพบว่าดาวเทียม Starlink ของ SpaceX สามารถรับและส่งต่อสัญญาญ PNT จากดาวเทียมกลุ่มวงโคจรต่ำได้

.

เนื่องจากบริการนี้แนวโน้มการเติบโตอย่างต่อเนื่องและคาดว่าจะได้รับความนิยมในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ซึ่งจะช่วยกระตุ้นทำให้การเกิดความก้าวหน้าครั้งสำคัญในสาขาเทคโนโลยีต่างๆ อาทิ รถยนต์ขับเคลื่อนด้วยระบบอัตโนมัติจะมีความสามารถ ปลอดภัย และฟังก์ชันการทำงานที่ดีขึ้นมากขึ้น ผลักดันตลาดรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติให้เติบโตขึ้น รวมทั้งการประยุกต์ใช้ทั้งในทางเรือและการเกษตรก็จะเติบโตขึ้นเช่นกัน  

.

เทคโนโลยีเสมือนจริงและเกมส์ที่อ้างอิงค่าพิกัดตำแหน่งจะดึงดูดความสนใจของตลาดเป็นจำนวนมากขึ้น เนื่องจากมีความแม่นยำทางตำแหน่งที่ดีขึ้นกว่าแต่ก่อน เซ็นเซอร์อุปกรณ์อัจฉริยะที่มีการอ้างอิงค่าพิกัดตำแหน่งก็เช่นกันจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น จะช่วยส่งเสริมห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกอย่างเห็นได้ชัด

.

นวัตกรรมจากภาคเอกชน

.

ในปัจจุบัน มีบริษัทเอกชนจำนวนมากที่กำลังพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เป็นนวัตกรรมเพิ่มมูลค่าด้วยเทคโนโลยี GNSS ผ่านทั้งการพัฒนาระบบใหม่และการเพิ่มขีดความสามารถทั้งในอวกาศและภาคพื้นดิน

.

บริษัทสตาร์ทอัพในสหรัฐ Xona Space Systems และ Trustpoint อยู่ในระหว่างการพัฒนาการใช้ดาวเทียม GNSS วงโคจรต่ำเพื่อเปิดให้บริการนำทางด้วยความถูกต้องเชิงตำแหน่งสูง แม่นยำและเชื่อถือได้ให้แก่กลุ่มสมาชิกซึ่งล้วนเป็นองค์กรขนาดใหญ่ ซึ่งจะมีความแม่นยำมากกว่าระบบ GPS และ GNSS ในปัจจุบัน แต่ทว่าต้นทุนการพัฒนายังเป็นเรื่องที่ท้าทายสำหรับบริษัทสตาร์ทอัพ

.

การพัฒนาเฟิร์มแวร์ก็เป็นอีกโอกาสสำคัญสำหรับตลาดเอกชน โดยที่ผ่านมาการอัปเดตเฟิร์มแวร์สำหรับชิป GNSS รุ่นเดิมๆ มักเป็นการปรับปรุงเพียงคุณภาพของข้อมูลตำแหน่งทางภูมิศาสตร์สำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่และอุปกรณ์สวมใส่เท่านั้น แต่พัฒนาการที่เกิดขึ้นมาโดยตลอดเกี่ยวกับ GNSS นี้จะค่อยๆเปลี่ยนอนาคต เปิดโอกาสขยายสู่การพัฒนากลุ่มดาวเทียม GNSS รุ่นใหม่ๆและเทคโนโลยีเสริมใหม่ๆที่จะส่งผลให้มีอิทธิพลต่อชีวิตประจำวันเรามากขึ้นเรื่อยๆ

.

ชิปรุ่นใหม่สำหรับดาวเทียม GNSS จะสามารถรองรับดาวเทียมนำทางได้หลายระบบ และรับจำนวนดาวเทียมได้มากขึ้น เช่น GPS, GLONASS, Galileo และ BeiDou เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของตำแหน่ง ใช้เทคนิคขั้นสูงการประมวลผลสัญญาณ GNSS รวมถึงเซนเซอร์ต่างที่จะได้รับการอัพเกรดขึ้นไปด้วย อาทิ เซนเซอร์วิเคราะห์การเคลื่อนที่ (accelerometers) เซนเซอร์ตรวจจับการหมุน (gyroscopes) และ เซนเซอร์ตรวจวัดสนามแม่เหล็ก (magnetometers)

.

Terrestrial-based augmentation systems (TBAS) เป็นอีกหนึ่งสาขาที่กำลังเติบโต โดย TBAS จะรับสัญญาณจากเครื่องส่งสัญญาณภาคพื้นดินเพื่อได้ข้อมูลตำแหน่ง ทดแทนเทคโนโลยีดั่งเดิมที่ใช้โทรศัพท์มือถือ ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ TBAS คือข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำและเชื่อถือได้มากขึ้นโดยเฉพาะภายในเขตเมืองหรือในโซนอาคารหนาแน่นที่ที่สัญญาณดาวเทียม GNSS มันจะถูกบล็อคหรือเกิดสัญญาณอ่อนในบางจุด

.

นอกจากนี้ TBAS ยังสามารถให้ข้อมูลระดับความสูงที่แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งมีความสำคัญสำหรับการใช้งานเช่นการบิน อย่างไรก็ตาม TBAS ต้องการเครือข่ายเครื่องส่งสัญญาณภาคพื้นดินที่มีราคาแพงและมีช่วงที่จำกัด ซึ่งอาจไม่เหมาะสมสำหรับพื้นที่ห่างไกลหรือในชนบท

.

เทคโนโลยี PNT เทคโนโลยีทางเลือก 

.

ความกังวลที่เพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับความอ่อนไหวของระบบนำทางด้วยดาวเทียม GPS หรือแม้กระเทั้ง GPSS ในปัจจุบัน ที่อาจจะได้รับผลกระทบจากการปลดปล่อยพายุสุริยะจากดวงอาทิตย์ (Coronal Mass Ejection : CME) หรือการโจมตีที่เป็นอันตราย กำลังกระตุ้นความสนใจใหม่ในการพัฒนาระบบ PNT เป็นของตัวเอง

.

ในสหรัฐอเมริกา หน่วยงานพัฒนาอวกาศ (Space Development Agency) เป็นผู้นำในโครงการพัฒนาเทคโนโลยี "alt-PNT" ซึ่งใช้ดาวเทียมในระบบ PNT เป็นแหล่งอ้างอิงตำแหน่งแทนดาวเทียม GPS บริษัท STM Defence Technologies สัญชาติตุรกี เพิ่งพัฒนาระบบนำทางด้วยดาวเทียม เรียกว่า TerraFlite ซึ่งใช้ระบบนำทางโดยอาศัยภูมิประเทศเป็นแหล่งอ้างอิงตำแหน่งเป็นตัวเลือกแทน ดาวเทียม GPS  นอกจากนี้ Türk Telekom เมื่อไม่นานมานี้ได้เปิดตัวการบริการ "Time Synchronization Transmission Solution" ซึ่งให้บริการการปรับปรุงเวลาและการประสานความถี่ด้วยเครือข่าย 5G ของตน โดยปราศจากการพึ่งพึงสัญญาจาก ดาวเทียม GPS และ GNSS 

.

โดยหลักการแล้วการระบุตำแหน่งโดยใช้เทคโนโลยี 5G มีศักยภาพมากในการเสริมสร้างการทำงานดาวเทียม GPS/GNSS  ซึ่งเรื่องนี้คณะวิจัยในเนเธอร์แลนด์พิสูจน์เป็นที่เรียบร้อยโดยการสร้างระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นผิวโลกละเดียนในระดับเดซิเมตร โดยใช้โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานของ 5G เพื่อสร้างเครือข่ายออปติกไร้สายแบบไฮบริด

.

อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จำเป็นต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานภาคพื้นดินจำนวนมากเพื่อให้ทำงานได้ในขอบเขตที่กว้างขึ้น นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่ไม่สามารถใช้กับอุปกรณ์รุ่นเก่าได้ เรื่องกฎระเบียบและความเป็นส่วนตัวต้องได้รับการปรับปรุงก่อนที่ระบบ PNT ที่ใช้ 5G จะสามารถเป็นทางเลือกแทน GNSS ได้

.

กลุ่มสตาร์ทอัพใหม่กำลังพยายามปรับปรุงการระบุตำแหน่งของอุปกรณ์เคลื่อนที่ โดยใช้การบูรณาการข้อมูลจากเซ็นเซอร์ Inertial Measuring Units (IMU) อย่างมีประสิทธิภาพขึ้น วิธีการนี้รวมถึงการรวบรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์ต่าง ๆ เช่น เซนเซอร์วิเคราะห์การเคลื่อนที่ (accelerometers) เซนเซอร์ตรวจจับการหมุน (gyroscopes) และ เซนเซอร์ตรวจวัดสนามแม่เหล็ก (magnetometers)

.

เมื่อเกิดปัญหาผู้ใช้ขาดการเชื่อมต่อกับสัญญาณดาวเทียม GNSS, เซ็นเซอร์ IMU สามารถคำนวณเส้นทางของผู้ใช้ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ ก่อนที่จะสูญเสียการเชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งานในพื้นที่เมือง ซึ่งมันจะมีการสะท้อนของคลื่นสัญญาณดาวเทียมจากอาคารหลายเส้นทาง ซึ่งจะส่งผลให้ลดความแม่นยำของการวางตำแหน่งดาวเทียม GNSS ได้อีกด้วย

.

บทสรุป 

.

ดาวเทียม GPS ครองตลาดการนำทางด้วยดาวเทียม มานานกว่า 30 ปี แต่ข้อเสนอใหม่ๆ จากจีนและสหภาพยุโรปกำลังเปลี่ยนแปลงเกม และสร้างตลาดใหม่ที่มีความหลากหลายและมีการแข่งขันมากขึ้น และพร้อมสำหรับนวัตกรรมต่างๆ

.

เป็นที่แน่นอนว่าในอนาคตอีกสิบปีข้างหน้า เทคโนโลยีนำทางด้วยดาวเทียม GNSS จะมีการเปลี่ยนแปลงเห็นได้ชัด เนื่องจากนโยบายที่มุ่งมั่นพัฒนานวัตกรรมทั้งจากภาครัฐและเอกชน การผสมผสานความสามารถ GNSS ขั้นสูงเข้ากับเทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) เทคโนโลยีเปลี่ยนโลก quantum computing และ computer vision จะทำให้เกิดโอกาสการพัฒนาต่างๆมากมาย แต่ในทางตรงกันข้ามก็ทำให้เกิดความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย 

.

อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนจากการผูกขาดการให้บริการจากรายเดียว เป็นผู้ให้บริการด้วยระบบที่หลากหลายขึ้น อีกทั้งพัฒนาการเกี่ยวกับระบบนำทางด้วยดาวเทียมในระดับภูมิภาค แน่นอนว่าจะเกิดประโยชน์อย่างแน่นอน แต่ก็มีแนวโน้มจะเป็นการเพิ่มความเสี่ยงต่อความสัมพันธ์ระหว่างประเทศ ด้านเศรษฐกิจ และด้านภูมิศาสตร์ ได้เช่นกัน