GPS Nedir? Nasıl Çalışır?

GPS Nedir ?

GPS’in açılımı Global Positioning System – Küresel Yer belirleme Sitemi. İlk olarak askeri görevlere hizmet eden GPS sistemi, 1980’lerden sonra sivil amaçlarada hizmet etmeye başlamıştır. Hayat kurtarıcı ve hayat kolaylaştırıcı bir sistem olarak, modern dünyanın insanları tarafından birçok alanda kullanılmaktadır. GPS cihazları Hava şartları ne olursa olsun, 7 gün 24 saat, dünyanın herhangi bir yerinde size konumunuzu tam olarak bildirebilmektedir. Bu özelliği sayesinde dağcılıkta, araç takip sistemlerinde, askeri operasyonlarda, uçaklarda, özel firmalarda (-çalışanların günlük takibi), cep telefonlarında, navigasyon sistemlerinde ve daha birçok alanda karşımıza çıkmaktadır.

GPS sistemi 24 adet uydu ile faaliyet göstermektedir. Bu uydular bir gün içinde dünya etrafında 2 tam tur dönerler ve üçgen yer tespiti ilkesine göre konumunuz enlem boylam olarak hesaplanmaktadır. GPS sistemleri almak için araştırma yaptığınızda, konumuzu 50 metre hata payı ile veren cihazlar bulabileceğiniz gibi 1-2 metrelik sapmalarla konum tespiti yapan cihazlarda görebilirsiniz. Bu yanılma payları yörüngedeki uydulardan değil, el terminali olarak adlandırılan ve farklı firmalar tarafından üretilmiş kullanıcı cihazlarından kaynaklanmaktadır.

GPS tamamen ücretsiz bir servistir. Sisteme dahil olmak için herhangi bir şifre, ayarlama ya da ücrete gerek yoktur. GPS el terminali satın aldığınızda sizde sisteme dahil olursunuz ve bundan sonra servisten faydalanmaya başlarsınız. Bu servisi almaya başladıktan sonra farklı uygulamalar içeren paketlere dahil olursanız o zaman aldığınız bu farklı hizmetler için ilgili firmaya ödeme yapmanız gerekebilir.  Ancak, temel GPS servislerinden faydalanmanız için hiçbir ücrete ya da ayara gerek duymazsınız. GPS cihazınızı açarsınız ve size konumunuzu söylemesini beklersiniz.

GPS Uyduları ve Özellikleri

GPS servisi 24 adet uydu üzerinden verilmektedir.  Az öncede söylediğim gibi bu uydular günde 2 tam tur atarlar. Bir GPS alıcısı tam olarak (yükseklik bilgisi dahil -3D-3 boyutlu -) pozisyonunu tespit etmek için 4 uyduya ihtiyaç duyar. Yörüngelerde buna göre hesaplanmıştır. Dünya üzerinden herhangi bir nokta aynı anda en az 4 GPS uydusunun kapsama alanına girmektedir. Yeryüzünden 12.000 mil (yaklaşık 20 km) yukarıda yörüngeye oturtulmuşlardır ve hızları 7000 mil/saattir. Günlük yaşamımızın bu kadar içine girmiş ve birçok hayati operasyona hizmet eden GPS uydularının kesintisiz bir şekilde çalışması son derece önemlidir. Enerjilerini güneşten alan GPS uyduları kesintisiz uzun yıllar (yaklaşık 10 yıl)  hizmet verecek şekilde tasarlanmışladır. GPS sistemlerinin diğer adı NAVSTAR’dır.

GPS sistemleri binaların bol olduğu şehir merkezlerinde kullanıldığı gibi zorlu tabiat koşullarının içinde de kullanılmaktadır. Peki GPS sinyalinin özellikleri nedir? L1(1575,42 Mhz) ve L2 (1227,60 Mhz) olarak iki sinyal bandında çalışır. L1 sivil amaçlı kullanımlar için tahsis edilmişlen, L2 askeri amaçlar için ayrılmıştır. L1 ile atmosfer ve şehir bina yapımcılığında kullanılan birçok engel aşılabilmektedir (L1 cam, plastik, bulutlar vb. gibi maddelerden geçebilir. Ancak daha sert yüzeylerden metal, duvar vb. geçemez).

GPS sinyalleri 3 ana bilgi taşır.

• Rastgele Kod (Sinyalin gönderildiği GPS uydu ID’si (Uydu Kimliği)
• Tüm uydular tarafından aralıksız olarak gönderilen ve pozisyonlama bilgisi için gerekli bölüm. Sinyalin bu bölümü; tarih, saat ve uydu sinyali kalitesi hakkındabilgi verir.
• üçüncü ve son kısım ise GPS uydularının konumları hakkında bilgileri içerir. GPS alıcısı bu sayede yörüngedeki diğer uyguların pozisyon bilgilerine ulaşır.

GPS Nasıl Çalışır?

GPS uydularının gönderdiği sinyaller ile GPS alıcısı konumunu tam olarak tespit edebilir. Sadece Enlem ve Boylam bilgisi için 3 uydu yeterlidir. Enlem ve Boylam ile birlikte yükseklikte isteniyorsa 4 adet uydudan sinyal alınması gerekir.

GPS alıcısı bir uydudan sinyal aldığında gelen sinyalin içindeki zaman bilgisi ile sinyalin alındığı zamanı karşılaştırarak uyduya olan mesafesini hesaplar.  GPS alıcısı 3 uydudan aldığı  uzaklık ölçümü  ve uydu konumlarını bildiren diğer bilgiler ile birlikte bulunduğu yerin enlem ve boylam bilgilerini hesaplayabilir.

Küçük bir örnekle GPS alıcılarının kendi konumlarını nasıl belirlediğine bir göz gezdirelim.  Bir gezi sırasında kayboldunuz ve nerede olduğunuzu bilmiyorsunuz. Elinizde sadece bir harita var. Nerede olduğunuzu bulabilmeniz için en az üç yerleşim birimine olan uzaklığınızı bilmelisiniz. Şimdi ne demek istediğimi harita üzerinde göstermeye çalışacağım.

Bulunduğumuz noktanın Eskişehire uzaklığının 150 Km olduğunu bildiğimizi varsayalım. İlk yapmamız gereken Eskişehir merkezli 150Km çapında bir daire çizmek olacaktır. Bu durumda daireyi belirleyen bu çizginin üzerinde herhangi bir yerde olabiliriz. Elimizde olan bu tek veriyi, sadece 1 adet GPS uydusundan aldığımız bilgi olarak düşünebiliriz.

İkinci olarak Kütahyaya 200 km uzaklıkta olduğumuzuda öğrendik diyelim. Bu sefer Kütahya merkezli 200Km çapında bir daire çizmeliyiz. Her iki dairenin kesiştiği 2 nokta olduğunu görebilirsiniz. Nihayet!! şu anda bu iki noktadan birindeyiz. Ama aradaki fark epey fazla. Ya A noktasındayız ya da B noktası. Başlangıç için fena sayılmaz ama yeterli değil. GPS konusuna dönecek olursak, şu anda 2 uydudan sinyal alıyoruz.

Üçüncü olarak, Çifteler kasabasına 75Km mesafede olduğumuzuda öğrendiğimizi varsayalım. Çifteler merkezli 75Km çapında bir daire çizdiğimizde, bu 3 dairenin kesiştiği nokta bize bulunduğumuz konumu tam olarak verecektir. Aynı şekilde 3 adet GPS uydusunu gördüğümüz noktada yükseklik hariç tam olarak enlem ve boylam bilgilerimizi alabiliriz.

Neden A ve B noktası üzerinde olmak zorundayız, kesiştiği alan içinde herhangi bir yerde olamazmıyız? Şeklinde bir kaç kez sorulduğu için açıklama gereği hissettim. A ve B noktaları kesin uzaklıklardır. Yani bu daireler üzerinde Kütahyaya 200Km, Eskişehire 150Km uzaklıkta olan sadece 2 nokta vardır. Bir tanesi A noktası, diğeri ise B noktasıdır. Diğer alanlar ve noktalar bu şehirlere farklı mesafededirler.

Benzer Konular:

• TDMA
• SNR – Signal to Noise Ratio