GPS Nedir? Ne işe yarar? GPS nasıl kullanılır, nasıl çalışır, özellikleri nelerdir? GPS hakkında kısaca bilgi.
Kaynak : Pixabay.com
GPS Nedir? Ne İşe Yarar?
İnsanlar antik zamanlardan beri gökyüzüne bakarak yollarını bulmuşlardır. Eski denizciler, nerede olduklarını ve nereye gideceğini bulmak için gece gökyüzündeki takımyıldızları kullandılar. Bugün dünyadaki nerelerde olduğumuzun tam anlamıyla anlaşılması için tek ihtiyacımız olan şey, basit bir el tipi GPS (Küresel Konumlandırma Sistemi’nin kısaltılmışı) alıcısıdır. Ancak hala nerede olduğumuzu ve diğer yerlere nasıl ulaştığımızı bulmak için gökyüzünde gerekir.
Yıldızlar yerine uyduları kullanıyoruz. 30’dan fazla navigasyon uydusu, Dünya’nın üstünde bulunuyor. Bu uydular bize tam olarak nerede olduğumuzu söyleyebilir.
GPS nedir?
Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS), uydular, yer istasyonları ve alıcılardan oluşur. GPS bir sistemdir. Üç bölümden oluşur: uydular, yer istasyonları ve alıcılar. Uydular, yıldızlar gibi hareket eder ve bu uyduların herhangi bir zamanda, nerede olması gerektiği bilgisine sahibiz. Yer istasyonları nerede olduğumuzu bulmak için radar kullanırlar.
Telefonunuzda veya arabalarda bulabileceğiniz bir alıcı, bu uydulardan sürekli olarak bir sinyal alır. Alıcı, bu uydulardan ne kadar uzakta olduğunu bulur. Alıcı, dört veya daha fazla uydundan mesafesini hesapladığında, tam olarak nerede olduğunuzu bilir. Uzaydan birkaç kilometre uzaktan, yeryüzündeki yeriniz inanılmaz bir hassasiyetle belirlenebilir! Genellikle bulunduğunuz yerin birkaç metre içerisindeki yeri belirlenebilir.
Üç boyutlu konumu belirlemek istediğinizde, alıcı bunu otomatik olarak ağdaki en az dört uyduyu bulur ve bu uydulardan her birinin kimliğini ve saat zamanını gösteren sinyallerin yanı sıra takımyıldızı hakkında bilgi alır. . Bu sinyallere dayanarak cihaz kendi saatini GPS sisteminin zamanı ile senkronize ederek sinyallerin cihaza ulaşması için geçen süreyi hesaplayarak uyduya olan mesafesini ölçer. Ters trilaterasyon yöntemini kullanarak kendi konumunu hesaplar. Ayrıca, uyduların her birinde bulunan atomik saatlere ve GPS yer segmentine dayalı olarak zaman açısından büyük bir doğrulukla hesaplanır.
GPS şu anda 31 operasyonel uydudan oluşmaktadır.
GPS Tarihçesi
1960’larda, yer istasyonu çiftlerinden yayılan sinyallerin faz karşılaştırmasına dayanan OMEGA kara navigasyon sistemi, dünyanın ilk radyo navigasyon sistemi oldu. Bu sistemlerin sınırlamaları, daha hassas ve daha evrensel bir navigasyon çözümü ihtiyacını doğurdu.
ABD Donanması , filolarının navigasyon sistemlerine güncel ve doğru konum gözlemleri sağlamak için uyduları kullanarak bu navigasyon teknolojisini uyguladı. Sistem, dünyanın tüm yüzeyini kaplayan küresel gereksinimleri karşılamalıydı; süreklilik, atmosfer koşullarından etkilenmeden sürekli çalışma; havacılıkta ve hassasiyette kullanılmasını sağlamak için son derece dinamik. Bu, farklı davranışları simüle eden çöllerde Timation ve 621B sistemi gibi farklı deneylerin üretilmesine yol açtı.
1964’te faaliyete geçen ve 1967’de askeri ticari kullanıma da sunulan TRANSIT sistemi bu şekilde ortaya çıktı . TRANSIT , 1.074 km yükseklikte, düşük kutup yörüngesinde bulunan altı uydudan oluşan bir takımyıldızdan oluşuyordu. Böyle bir konfigürasyon dünya çapında kapsama alanı elde etti, ancak yine de, her 1,5 saatte bir uydulara erişebilmek için konumlandırma olasılığı aralıklıydı. Uyduyu on beş dakika sürekli takip etmek için gerekli olan pozisyonun hesaplanması.
1967’de ABD Donanması, GPS’in gerektirdiği bir teknoloji olan uzaya doğru saatler yerleştirmenin fizibilitesini gösteren Timation uydusunu geliştirdi.
Daha sonra, aynı on yılda ve atomik saatlerin gelişimi sayesinde, her biri bu saatlerden birini taşıyan ve tümü belirli bir zaman referansına göre senkronize edilen bir uydular takımı tasarlandı.
1973’te Amerika Birleşik Devletleri Deniz Kuvvetleri ve Hava Kuvvetleri programları birleştirildi (ikincisi, bir PRN ( Sözde Rastgele Gürültü ) koduyla modüle edilmiş bir sinyal kullanarak doğru veri sağlayan şifreli bir iletim tekniğinden oluşuyordu ), Navigasyon Teknolojisi Programı olarak bilinen programda. , daha sonra NAVSTAR GPS olarak yeniden adlandırıldı.
1978 ve 1985 arasında , on bir deneysel NAVSTAR prototip uydusu geliştirildi ve fırlatıldı. 2009 yılında Amerika Birleşik Devletleri Hükümeti, ICAO’nun ihtiyaçlarını desteklemek için Standart Konumlandırma Hizmetini teklif etti ve ICAO teklifi kabul etti.
GPS sinyali
Her bir GPS uydusu, yaklaşık 1600 MHz mikrodalga taşıyıcı frekansında saniyede 50 bit hızında sürekli olarak bir navigasyon mesajı yayınlar. Karşılaştırıldığında, FM radyo 87.5 ila 108,0 MHz arasında yayın yapar ve Wi-Fi ağları 5000 MHz ve 2400 MHz civarında çalışır. Daha spesifik olarak, tüm uydular 1575.42 MHz’de (bu L1 sinyalidir) ve 1227.6 MHz’de (L2 sinyali) yayın yapar.
GPS sinyali, uydunun yerleşik atom saatine, GPS hafta numarasına ve uydu için bir durum raporuna göre kesin “haftanın zamanını” sağlar, böylece hatalı olup olmadığı anlaşılır. Her iletim 30 saniye sürer ve 1500 bit şifreli veri taşır. Bu küçük miktardaki veri, her uydu için farklı olan yüksek hızlı bir sözde rastgele dizi (PRN) ile kodlanır. GPS alıcıları her bir uydunun PRN kodlarını bilir ve bu nedenle sadece sinyali çözmekle kalmaz, aynı zamanda farklı uydular arasında ayrım yapabilir.
İletimler, uydunun atom saatinin gösterdiği gibi tam olarak dakika ve yarım dakikada başlayacak şekilde zamanlanır. GPS sinyalinin ilk kısmı, alıcıya uydu saati ile GPS zamanı arasındaki ilişkiyi anlatır. Aşağıdaki veri serisi, alıcıya doğru uydu yörünge bilgisi sağlar.
