GPS Nedir?
GPS (Global Positioning System). Türkçe karşılığı “Kürsel Konumlandırma Sistemi” olan GPS; en az 24 uydudan oluşan bir uydu tabanlı navigasyon sistemidir. GPS, abonelik ücreti veya kurulum ücreti olmaksızın, dünyanın herhangi bir yerindeki hava koşullarında, günde 24 saat çalışır. ABD Savunma Bakanlığı (USDOD) ilk olarak uyduları askeri kullanım için yörüngede tuttu, ancak 1980’lerde sivil amaçlı kullanıma açıldı.
GPS Nasıl Çalışır?
GPS uyduları, Dünya’yı kesin bir yörüngede günde iki kez çevreler. Her bir uydu, GPS cihazlarının uydu tam konumunu çözüp çözmesini sağlayan yörünge parametreleri ve yörünge sinyali gönderir. GPS alıcıları bu bilgiyi ve üç bölgeyi kullanarak bir kullanıcının tam konumunu hesaplar. Esasen GPS alıcısı, her bir uyduya olan mesafeyi, iletilen bir sinyali almak için geçen süre kadar ölçer. Birkaç uydudan mesafe ölçümleri ile alıcı bir kullanıcının konumunu belirlemek ve elektronik görüntüleyebilirsiniz.
2-B konumunuzu (enlem ve boylam) hesaplamak ve hareketi izlemek için bir GPS alıcısı en az 3 uydunun sinyaline kilitlenmelidir. 4 veya daha fazla uydunun bulunduğu konumda alıcı, 3B konumunuzu (enlem, boylam ve yükseklik) belirleyebilir. Genellikle, bir GPS alıcısı 8 veya daha fazla uyduyu izler, ancak bu günün saatine ve dünyadaki yerinize bağlı. Bazı cihazlar hepsini bilekten yapabilir .
Konumunuz belirlendikten sonra, GPS ünitesi aşağıdaki gibi diğer bilgileri hesaplayabilir:
- Hız
- Rulman
- Takip
- Yolculuk mesafesi
- Hedefe uzaklık
- Gün doğumu ve günbatımı saati
- Ve dahası
GPS ne kadar doğru?
Paralel çok kanallı tasarım sayesinde bugünün GPS alıcısı son derece doğrudur. Alıcılarımız ilk açıldığında uyduları kilitlemek için hızlıdır. Sık ağaç örtüsünde veya yüksek binalarla birlikte kentsel yerlerde bir izleme kilidi bulunduruyorlar. Bazı atmosferik faktörler ve diğer hata kaynakları GPS alıcısının doğruluğunu etkileyebilir.
Doğruluk seviyesinin yükseltilmesi için WAAS (Geniş Alan Büyütme Sistemi) geliştirildi. Bu özellik, atmosfere düzeltmeler yaparak, 3 metreden daha iyi doğruluğu artırabilir. WAAS uydularından yararlanmak için ek donanım veya ücret talep edilmemektedir. Kullanıcılar, GPS mesafelerini 1 ila 3 metre arasında düzelten Diferansiyel GPS (DGPS) ile daha iyi bir doğruluk elde edebilirler. ABD Sahil Güvenlik, en yaygın DGPS düzeltme hizmetini işletiyor; GPS sinyalleri alan ve işaretçi vericileriyle düzeltilmiş bir sinyal gönderen bir kuleler ağı oluşturuyor. Düzeltilmiş sinyali elde etmek için, kullanıcıların GPS’lerine ek olarak farklı bir sinyal alıcısı ve işaret antenine sahip olmaları gerekir.
Diğer GPS Sistemleri
Dünyada GPS’e benzer sistemler var ve bunların hepsi Küresel Seyrüsefer Uydu Sistemi (GNSS) olarak sınıflandırılıyor. GLONASS, Rusya tarafından inşa edilen bir uydu takım yıldızı sistemidir. Çin, BeiDou’yu yaratırken, Avrupa Uzay Ajansı Galileo’yu yaratıyor.
GPS Uydu Sistemi
Şu anda GPS uzay segmentini oluşturan 31 uydular, yaklaşık yirmi beş kilometre yukarıda yeryüzünde yörüngededir. Bu uydular sürekli olarak hareket ederek 24 saatten daha kısa bir sürede iki yuvarlak yörünge hazırlıyorlar. Saatte kabaca 7,000 mil hızla dolaşırlar. Küçük roket destekleyicileri her bir uyduyu doğru yolda tutuyor.
İşte GPS uyduları ile ilgili bazı ilginç gerçekler:
- GPS için resmi USDOD adı NAVSTAR’dır.
- İlk GPS uydusu 1978 yılında başlatıldı.
- 1994 yılında 24 uydunun tam takımyıldızı elde edildi.
- Her uydu yaklaşık 10 yıl dayanacak şekilde inşa edilmiştir. Değiştirmeler sürekli olarak inşa ediliyor ve yörüngeye fırlatılıyor.
- Bir GPS uydusu yaklaşık 2.000 libre ağırlığındadır ve güneş panelleri uzatılmış haliyle yaklaşık 51 metre çaptadır.
- GPS uyduları güneş enerjisiyle çalışır, ancak bir güneş tutulması durumunda yedek pilleri bulunurlar.
- Verici gücü sadece 50 Watt veya daha düşüktür.
Sinyal nedir?
GPS uyduları en az 2 düşük güçlü radyo sinyali iletir. Sinyaller görüş hattıyla dolaşıyorlar, yani bulutlar, camlar ve plastikten geçecekler, ancak binalar ve dağlar gibi katı nesnelerden geçmeyecekler. Bununla birlikte, modern alıcılar daha duyarlıdır ve genellikle evler aracılığıyla izlenebilir.
Bir GPS sinyali, 3 farklı türde bilgi içerir:
- Sahte rastgele kod , hangi uydunun bilgi ilettiğini tanımlayan bir kimlik kodudur. Sinyal alacağınız uyduların cihazınızın uydu sayfasından görebilirsiniz.
- Ephemeris verileri , bir uydu konumunu belirlemek için gereklidir ve bir uydu sağlığı, güncel tarih ve saat hakkında önemli bilgiler verir.
- Almanak verileri , GPS alıcısına, her GPS uydusunun günün her saatinde nerede olması gerektiğini söyler ve o uydu ve sistemdeki diğer tüm uydu için yörünge bilgilerini gösterir.
GPS Sinyal Hataları Kaynakları
GPS sinyalini ve doğruluğunu etkileyebilecek faktörler arasında aşağıdakiler bulunur:
- İyonosfer ve troposfer gecikmeleri: Uydu, atmosferi geçerken yavaşlar. GPS sistemi, bu tür bir hatayı kısmen düzeltmek için dahili bir model kullanır.
- Sinyal çoklu yol: GPS sinyali, alıcıya ulaşmadan yüksek binalar veya büyük kaya yüzeyi gibi nesneleri yansıtabilir ve bu da sinyalin seyahat süresini artıracak ve hatalara neden olacaktır.
- Alıcı saati hataları: Bir alıcının dahili saatinde, GPS uydularındaki atom saatlerinden daha az doğru olduğu için hafif zamanlama hataları olabilir.
- Yörünge hataları: Uydu’nun rapor edilen konumu doğru olmayabilir.
- Görülebilen uyduların sayısı: Bir GPS alıcısı ne kadar çok “görebilir” uyduları, doğruluğa o kadar iyi gelir. Bir sinyal engellendiğinde, konum hataları veya muhtemelen hiç pozisyon okuması olmayabilir. GPS üniteleri tipik olarak sualtında veya yeraltı ortamında çalışmaz, ancak yeni yüksek hassasiyetli alıcılar binalarda veya ağaç örtüsü altında bazı sinyalleri izleyebilir.
- Uydu geometrisi / gölgeleme : Uydu sinyalleri, uydular bir çizgi veya sıkı bir gruplama yerine birbirlerine göre geniş açılarla yerleştirildiğinde daha etkilidir.
- Seçilebilirlik: ABD Savunma Bakanlığı bir zamanlar, uydulara Seçmeli Erişilebilirlik (SA) uygulamakta ve böylece, ‘düşmanların’ son derece doğru GPS sinyallerini kullanmasını engellemek için sinyalleri daha az doğru hale getirmektedir. Hükümet, Mayıs 2000’de SA’yı kapattı ve sivil GPS alıcısının doğruluğunu geliştirdi.
