blog posts

GPS sisteminin farklı kısımlarını tanıma

Küresel Konumlandırma Sistemi veya GPS, kullanıcılara konumlandırma, navigasyon ve zamanlama (PNT) hizmetleri sağlayan, Amerika Birleşik Devletleri’ne ait bir araçtır. Bu sistem üç bölümden oluşur: uydular, yer istasyonları ve alıcılar. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri, kontrol bölümleri içeren uydular ve yer istasyonları geliştirmekte, bakımını yapmakta ve işletmektedir; bu bölümlerin her birinin nasıl çalıştığını inceleyeceğiz.

GPS sistemindeki uyduların performansı

Aslında GPS’in uzay kısmı kullanıcılara radyo sinyallerini ileten uydulardan oluşur. Şu anda, bu sistemin küresel kapsama alanı için 36 operasyonel GPS uydusu kullanılmaktadır ve bunların en az 24 uydusu zamanın %95’inde kullanılabilir durumdadır. Bu uydular Dünya’nın etrafında yaklaşık 20.200 km (12.550 mil) yükseklikte yörüngede döner ve her biri Dünya’nın etrafında günde iki kez döner. Bu uyduların konumunu aşağıdaki görselde görebilirsiniz.

Çoğu zaman 24’ten fazla uydu hizmette olabilir, bu ek uydular GPS performansını artırabilir ancak Küresel Konumlandırma Sisteminin oluşturulmasındaki çekirdek takımyıldızın parçası değildir.

GPS sistemindeki uzay istasyonları

GPS’deki operasyonel kontrol bölümü veya uzay istasyonları, GPS uydularını takip eden, hareketlerini izleyen, analizler gerçekleştiren ve hepsine komutlar ve veriler gönderen küresel yer tesisleri ağından oluşur.

Şu anda bir ana kontrol istasyonu, bir yedek ana kontrol istasyonu, 11 komuta merkezi ve kontrol anteni ile 16 izleme sahası bu sistemin çalışmasını izlemektedir. Bu istasyonların ve ekipmanların her birinin konumu aşağıdaki haritada gösterilmektedir.

Tüm bu parçalar Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri gözetiminde yapıldığından, bu sisteme kısıtlama olmaksızın dünyanın her yerinden kolaylıkla erişilebilmektedir.

alıcı veya kullanıcılar

Alıcı veya kullanıcılar, bu sinyalleri kendi alıcılarıyla farklı doğruluk seviyelerinde alıp işleyen sıradan kişiler, kuruluşlar ve hatta devlet ve askeri kurumlar olabilir.

Küresel Konumlandırma Sisteminin Tarihçesi

GPS’in kullanımı ve gelişimi, bilim adamlarının “Doppler etkisi” olarak bilinen radyo sinyalindeki değişikliklerle uyduyu takip edebildikleri Sputnik dönemine kadar uzanıyor. ABD Donanması, 1960’ların ortasında ABD nükleer füze denizaltılarını bu mekanizmayla takip etmek için uydu navigasyon testleri gerçekleştirdi. Yörüngede dönen altı uyduyla denizaltılar, Doppler’deki uydu değişikliklerini gözlemleyebildi ve dakikalar içinde denizaltının konumunu tam olarak belirleyebildi.

1970’lerin başında Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı mevcut istikrarlı bir uydu navigasyon sistemini kullanmak istiyordu. Deniz bilim adamlarının daha önceki fikirlerini birleştiren Savunma Bakanlığı, navigasyon sistemini desteklemek için uyduları kullanmaya karar verdi. 1978 yılında ABD Savunma Bakanlığı, Küresel Konumlandırma Sisteminin başlangıcı olan ilk uydu izleme ve zamanlama navigasyon sistemini piyasaya sürdü. Bu 24 uydulu sistem 1993 yılında tam olarak faaliyete geçti.

Günümüzde GPS, ulusal savunma, yurt güvenliği, sivil, ticari ve bilimsel ihtiyaçları karşılamak üzere Amerika Birleşik Devletleri hükümetine ait olan ve Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri tarafından işletilen çok amaçlı, uzay tabanlı bir radyografi sistemidir.  şu anda iki düzeyde hizmet sunmaktadır: Standart Konumlandırma Hizmeti ve Amerika Birleşik Devletleri Silahlı Kuvvetleri, Amerika Birleşik Devletleri federal kurumları ve müttefik silahlı kuvvetler ve seçilmiş hükümetlerle sınırlı olan Hassas Konumlandırma Hizmeti.

GPS uygulaması

İnternet gibi GPS de küresel bilgi altyapısının temel bir unsurudur. GPS’in ücretsiz, açık ve güvenilir doğası, modern yaşamın her alanında bu uyumlu yüzlerce uygulamanın geliştirilmesine yol açmıştır. bu teknolojisi artık cep telefonlarından kol saatlerine, buldozerlere, ulaşım hizmetlerine ve ATM’lere kadar her şeyde var.

GPS, tarım, inşaat, madencilik, haritacılık, paket teslimatı ve lojistik tedarik zinciri yönetimi dahil olmak üzere birçok endüstri ve hizmette verimliliği artırır. Büyük iletişim ağları, bankacılık sistemleri, finansal piyasalar ve elektrik şebekeleri doğru koordinasyon için GPS’e bağlıdır ve hatta bazı kablosuz hizmetler bile Küresel Konumlandırma Sistemi olmadan çalışamaz.

GPS, kazaları önleyerek, ulaşımda kolaylık ve hız sağlayarak, kolay ve hızlı arama yapmaya yardımcı olarak, doğal afet ve kazalara karşı acil servis ve yardım sağlanmasını hızlandırarak insanların hayatını kurtarır. bu, hava sahası kapasitesini arttırırken uçuş güvenliğini artıran yeni nesil havacılık sistemi için kritik öneme sahiptir. GPS ayrıca hava durumu tahmini, deprem izleme ve çevre koruma gibi çeşitli alanlarda bilimsel araştırma ve takip sağlar.

Son olarak, GPS ulusal güvenlik açısından da kritik öneme sahip olabilir ve uygulamaları askeri operasyonların hemen hemen her alanında kullanılmaktadır. Araçlardan mühimmatlara kadar neredeyse tüm yeni askeri teknolojilerin GPS ile donatıldığı söylenebilir.

Elbette tüm bunlar mevcut GPS uygulamalarının küçük bir örneğini tanımlıyor. GPS için her gün yeni uygulamalar icat ediliyor ve bunlar yalnızca insanın hayal gücüyle sınırlı.

Küresel konumlandırma sistemi nasıl çalışır?

Bu sistemde GPS uyduları radyo sinyalleri yayınlar. Bu süreçte, gemideki atom saatlerinden tam konumu, durumu ve zamanı alıyorlar. Bu nedenle uydudan sinyalin gönderilme zamanını, yörüngeye yerleştirme durumunu ve konumunu içeren bir paket gönderilir. Bu sinyaller uzaydaki çeşitli GPS uyduları tarafından ışık hızında Dünya’ya gönderiliyor, sinyallerin hızı 299.792 km/s’den fazla, Global Konumlandırma Sistemi’nin başarısının sırrı da bu, hızlı servis!

Aynı zamanda, ana kontrol istasyonu veya GPS Master, uyduları küresel bir ağ üzerinden izler ve takip eder ve sağlıklarını günlük olarak kontrol edip yönetir. Dünya antenleri aynı zamanda uydu hizmetinde herhangi bir kesinti yaşanmaması için dünya çapındaki uydulara veri güncellemeleri ve operasyonel komutlar da gönderiyor.

Bir GPS cihazı farklı cihazlardan radyo sinyalleri alabilir ve bu sinyallerin alındığı kesin zamana göre bunu her uyduya olan mesafesini hesaplamak için kullanır. Genellikle 2D konumlandırma için 3 uydu kullanılır ve yüksekliğin de dikkate alındığı 3D konumlandırma için 4 uydu kullanılır.

2D modunda uydu, alıcının yüksekliğini deniz seviyesiyle aynı seviyede kabul eder. Alıcı, aldığı verileri ve sinyal gönderen uyduya olan uzaklığına erişmek için gönderme zamanını alma zamanından çıkarmak gibi çeşitli hesaplamaları kullanır ve ardından geometrik hesaplamalarla konumunu bulur. Bundan sonra uydulardan farklı coğrafi konumların durumu gibi diğer bilgileri alır ve yönlendirme, trafik miktarı, yol tıkanıklığı ve hatta rotayı gezmek için olası süre gibi farklı rotaların durumu gibi görevleri elde edebilir.

GPS ne kadar doğrudur?

Küresel konumlandırma sisteminin doğruluğu çeşitli faktörlere bağlıdır. GPS uyduları sinyallerini uzayda doğru bir şekilde yayınlasa da, aldığınız şey uydu geometrisi, sinyal engeli, hava koşulları ve alıcının özellikleri ve tasarım kalitesi gibi diğer faktörlere bağlıdır.

Örneğin, GPS donanımlı akıllı telefonlar genellikle açık havada 4,9 metrelik (16 fit) bir yarıçap içinde görülebilir. Ancak bu doğruluk binaların, köprülerin ve ağaçların yakınında azalır. Bazı alıcılarda GPS doğruluğu, çift frekanslı alıcılar veya yükseltme sistemleri kullanılarak artırılır. Bu, birkaç santimetre içinde gerçek zamanlı konumlandırmayı mümkün kılabilir.

Küresel Konumlandırma Sisteminin (GPS) Avantajları

Bu sistemin birçok uygulama alanı ve bu sistemin gölgesi altında teknolojik ilerleme beklentisi doğrultusunda çok büyük olaylar vaat edecek, ancak bu eşsiz teknolojinin şu anda bile insanlığa pek çok faydası olmuştur. Bunlardan bazıları:

• GPS sinyali dünya çapında mevcuttur. Dolayısıyla dünyanın herhangi bir yerindeki kullanıcılar bu teknolojiden mahrum kalmayacak.
• GPS GPS sistemi kendi kendine ölçülür ve kalibre edilir, dolayısıyla herkes tarafından kullanımı kolaydır.
• Kullanıcılara gerçek zamanlı olarak konum bazlı bilgi sağlar. Haritalama (arabalarda kullanılır), konum (yer değiştirme), performans analizi (sporda kullanılır) vb. gibi çeşitli uygulamalarda faydalıdır. Örneğin: Google Earth programı

Güzergah bulma, internet taksi sistemleri gibi günümüzde kullandığımız pek çok uygulama varlığını GPS sistemine borçludur.

GPS’in dezavantajları

Tüm teknolojilerin avantajlarının yanı sıra dezavantajları da vardır ve zamanla avantaj ve dezavantajlar dengesi kontrol edilerek bir teknolojinin kullanımı uzmanlar tarafından önerilmekte veya reddedilmektedir. Her ne kadar bu sistemin dezavantajları çoğunlukla zayıf olsa da zamanla çözülebilir. Bu dezavantajların bazıları şunlardır:

• Yüksek güç tüketimi: GPS çipi çok fazla güç tüketir ve pili 8-12 saatte tüketir. Bu sorun pilin değiştirilmesi veya yeniden şarj edilmesi ihtiyacını artırır.
• Geçilmezlik: GPS sinyalleri duvarlardan veya katı yapılardan geçmez. Ayrıca büyük yapılardan veya yapılardan da etkilenir. Bu, kullanıcıların GPS’i su içinde veya altında, yoğun ağaçlık alanlarda, yer altı depolarında veya kapalı yerlerde vb. kullanamayacağı anlamına gelir.
• Sinyal etkinliği: GPS doğruluğu alınan sinyalin kalitesine bağlıdır. GPS sinyali atmosferden, elektromanyetik girişimden, iyonosferden vs. etkilenir. Bu, GPS sinyalinde yaklaşık 5 ila 10 metrelik bir hataya neden olur. Her ne kadar farklı alıcılar farklı doğruluklara sahip olsa da.
• Uydu konumlandırma ve servisi: Diğer bir sorun da, özellikle uydu sayısı sınırlı olduğunda, konumlandırmanın bazen önemli ölçüde hatalı olabilmesidir. Uydular atom saatlerini kullanır ve çok hassastırlar, ancak bazen tutarsızlıklar ve dolayısıyla zaman ölçüm hataları olabilir. Uydular önceden tanımlanmış yörünge konumlarını korumalıdır ancak yer çekimi (Dünya, Ay, Güneş) değişebilir ve hatalara neden olabilir.

GPS deneyiminiz nedir? Bu özelliği cep telefonunuzda kullanıyor musunuz? Bu alandaki görüşlerinizi ve deneyimlerinizi bizimle ve diğer bilişim kullanıcılarıyla paylaşın.