GPS

GPS (Global Positioning System) Küresel Yer Belirleme Sistemi, kodlanmış bilgi yollayan bir uydu ağıdır. Yeryüzünde kullanılarda bulunan GPS alıcıları uydularla aramızdaki mesafeyi ölçerek dünya üzerindeki yerimizi tespit ederek, bulunulan yer gibi önemli bir bilginin kordinatlar olarak elde edilmesini mümkün kılar.

GPS projesi, 1978’de ilk uydunun yörüngeye yerleştirilmesi ile  başladı. 1994 yılında 24 uydudan oluşan GPS ağı(GPS Network) ile tamamlandı. Sistemin kurulumu için yaklaşık olarak 12 milyar USD bütçe kullanıldı. İşletim maliyetlerinin de oldukça yüksek olduğu projede giderler, ABD Savunma Bakanlığı tarafından karşılanmaktadır. GPS sistemi ile ilgili bir diğer proje de Avrupa için stratejik açıdan önemi yüksek olan Galileo projesidir. Bu proje ile Avrupa ülkeleri kendilerine ait GPS sistemlerini geliştirmeye başlamıştır.

GPS Sistemi, dünya üzerinde tam bir kapsama alanı oluşturmak için  dünyadan 20.000 km uzaklıktaki yörüngelerinde  en az 21 aktif uydu ve 3 yedek uydudan toplam 24 uydu ile çalışmaktadır. Güneş enerjisi ile çalışan uydular, dünya çevresinde 12 saatte bir tur atar. Bu tur esnasında  düşük güçlü radyo sinyalleri (UHF 20-50 watt sivil UHF 1575,42 Mhz) yayarlar. Uyduların açıları  bir GPS alıcısının her zaman en az 4 adet uyduyu görebileceği şekilde yerleştirilmişlerdir. GPS uyduların yerini hesaplarken Alıcı Uydudan iki bilgi alır. Bunlardan ilki; uyduların konumlarını bildiren “Almanak Data“ dır. Almanak Data sürekli uydular tarafından yayınlanır. GPS Alıcısı ise bu bilgiyi kendinde saklar ve o anki geçerli uyduların konumlarını hesaplar. Uyduların yeri değiştikçe Almanak Data da güncellenir. Ayrıca uyduların konumları eş zamanlı olarak yer istasyonu tarafından izlenir. Uydu konumlarında tutarsızlık veya datalarda herhangi bir hata olduğu takdirde değerler  yer istasyonuna ulaştırılır ve düzeltilerek buradan uydulara geri gönderilir. Düzeltilmiş datalar “Ephemeris Data” adı verilir. Bu datalar güncelliğini 6 saate kadar korur. Almanak ve Ephemeris bilgilerini alan GPS alıcısı, uyduların kesin konumlarını sürekli olarak belirler. GPS alıcısı da uydudan alınan kodun aynısını  üreterek, eşleştirmeye çalışır. Arasındaki fark ile gecikmeyi tespit eder, bu gecikme miktarı ile ışık hızının çarpımı mesafeyi verir. Fakat GPS sinyal hataları sadece uydu konumlarında oluşan sapmalara bağlanamaz. Atmosphere (Ionosphere; Troposphere), Dual Frequency, Multipart Error, Receiver Errors, Selective Availability hataları olarak sıralayabiliriz.

Ayrıca GPS kullanıcılarını yakından ilglendiren ve GPS hakkında bilinmesi gereken önemli bir konu da “Cold Start”

Cold Start: GPS, Almanak Datasını üzerinde toplayıp değerlendirerek uyduların ve kullanıcının yer-koordinatlarını belirlemektedir. GPS veya Navigasyon sistemleri uzun süre GPS sinyalleri alamadığında tekrar uyduların konumlarını ve bulunulan yeri belirlemek için Almanak datasını yeniden toplamak zorunda kalacaktır. Açık alanda bu süre yaklaşık 30 dakikadır.

Ve GPS sinyalleri kullanılarak Uydu fotoğraflarından ve karasal taramalarla elde edilen dijital haritalar üzerinde GPS sinyalleri yerlerini bulabilir, haritada gideceğimiz yerin, Ülke, İl, İlçe, Mahalle, No. olarak girişlerini yapabiliriz. Aslında yapılan bu girişler koordinat bilgisinden başka hiç bir şey değildir ve sistem bulunduğu koordinattan gideceğimiz yere, yön bilgilerini kullanarak (örn:Yol önem sırası Anayol,Ara Yol,Kavşak... Tek Yön, Taşıt Giremez,Köprü kullanamaz... gibi) 50’den fazla tanımlama doğrultusunda hesaplama yapar. Genel olarak Discrete Matematik temelinde yer alan Graphlara benzer bir yöntem kullandığını söyleyebiliriz.

Ayrıca sistem, hızlı, Kısa, Trafik Durumuna göre TCM-Traffic Control Management-(Türkiye’de trafik bilgileri henüz bir taşıyıcı üzerinden gönderilmediği için bu servis çalışmamaktadır) gelen bilgiler tarafından desteklenir. Rota çizip bizi sesli uyarı ve görüntülü bilgi ile daha önce belirlediğimiz hedefe doğu yönlendirir.  Seyir esnasında GPS alıcısından gelen koordinat bilgileri sürekli olarak Navigasyon Sistemi tarafından denetlenir. Belirlenen rotadan herhangi bir sapma durumunda bulunulan yerden hedefe yeni bir rota çizilir. Doğru noktaya kolay ulaşım sağlanır. Navigasyon sistemi tüm bu özellikleri ile aynı zamanda adres ve yer fihristi görevini de görmektedir.Sisteme kaydedilen Point of Interests(Bilindik Yerler), en yakın veya varolan ATM’ler, Bankalar, Restoranlar, Hava Alanları... gibi bilgilerin yer alması teknoloji severlerin hayatını  kolaylaştırmaktadır.

Ayrıca  GPS sisteminin özellikle askeri alanda kullanımı büyüktür. GPS sayesinde askerler, savaş uçakları ve savaş gemileri çok daha etkili olmuşlardır. Askeri alandaki GPS kullanımın en güzel örneğini Körfez Savaşında görebiliriz. GPS donanımlı askerler, her yanı birbirine benzeyen kilometrelerce uzunluktaki çölde rahatlıkla yönlerini bulabilmişlerdir. Ayrıca hava ve kara taşıtlarına monte edilen alıcılarla hedeflere çok kolay bir şekilde ulaşılabilmiştir. Bu savaşta 9,000’den fazla GPS alıcısı kullanılmıştır. GPS sistemi savunma amaçlı dizayn edilmesine rağmen, günlük yaşamda bir çok alanda başarıyla uygulanmaktadır.