Gps Nedir?
GPS’ in kýsa mesafelerde hassasiyeti, hassasiyeti arttýrma yöntemleri ve model araba
navigasyonuna uygulanabilirliði.
Amacýmýz, kýsa menzilli model arabanýn navigasyonunda, hassas ölçüm ve her ortamda
çalýþabilirliðe sahip bir sistem kurabilmektir. Dünyada çok yaygýn olarak kullanýlan GPS
sistemin bu amaca uygunluðunu inceledik.
Bu incelemeyi yaparken temel olarak masa üstü araþtýrmasý yürüttük ve internet kaynaklarýný
kullandýk. Buna ek olarak sistemi aktif olarak kullanan bir kuruluþ ile görüþerek sistemin
verimi hakkýnda deneyime dayalý bilgiler ve çeþitli kaynaklar elde etmek fýrsatýný bulduk.
2. GPS nedir?
Global Positioning System. (Global Yer Belirleme Sistemi) Düzenli olarak kodlanmýþ bilgi
yollayan bir uydu aðýdýr ve uydularla aramýzdaki mesafeyi ölçerek dünya üzerindeki kesin
yerimizi tespit etmeyi mümkün kýlar.
Bu sistem, ABD savunma bölümüne ait, yörüngede sürekli olarak dönen 24 uydudan oluþur.
Bu uydular çok düþük güçlü radyo sinyalleri yayarlar. Yeryüzündeki GPS alýcýsý, bu sinyalleri
alýr. Böylece konum belirlenmesi mümkün olur.
Bu olaðanüstü sistemi kurmak Amerika’ya ucuza mal olmamýþtýr. Sistemin kurulum deðeri
yaklaþýk olarak 12 milyar ABD Dolarýdýr. Devam eden bakým masraflarý sistemin deðerini
arttýrmaktadýr.
Bu sistemin ilk kuruluþ hedefi tamamen askeri amaçlar içindi. GPS alýcýlarý yön bulmakta,
askeri çýkartmalarda ve roket atýþlarýnda kullanýlmak üzere tasarlanmýþtýr. Ancak, 1980’lerde
GPS sistemi sivil kullanýma da açýlmýþtýr. Artýk bir çok alanda hayati önem taþýyan bir araç
olarak kullanýma girmiþtir.
2.1. Kullaným Alanlarý
GPS’ in karada, havada ve denizde bir çok kullaným alaný vardýr. Basit bir anlatýmla, GPS size
bulunduðunuz yerleri iþaretleme ve belirlediðiniz noktaya geri dönme imkaný saðlar. GPS,
kapalý alanlar ve su altý gibi sinyallerin alýnmasýnýn güçleþtiði yerler dýþýnda dünya üzerinde
her yerde çalýþýr.
2.2. GPS Sistemi
NAVSTAR sistemi, uzay bölümü (uydular), kontrol bölümü (yer istasyonlarý) ve kullanýcý
bölümünden (GPS alýcýsý) oluþur.
2.2.1. Uzay Bölümü
Uzay bölümü, en az 24 uydudan (21 aktif uydu ve 3 yedek) oluþur ve sistemin merkezidir.
Uydular, “Yüksek Yörünge” adý verilen ve dünya yüzeyinin 20.000 km üzerindeki yörüngede
bulunurlar. Bu kadar fazla yükseklikte bulunan uydular oldukça geniþ bir görüþ alanýna
sahiptirler ve dünya üzerindeki bir GPS alýcýsýnýn her zaman en az 4 adet uyduyu görebileceði
þekilde yerleþtirilmiþlerdir.
Uydular saatte 7.000 mil hýzla hareket ederler ve 12 saatte, dünya çevresinde bir tur atarlar.
Güneþ enerjisi ile çalýþýrlar ve en az 10 yýl kullanýlmak üzere tasarlanmýþlardýr. Ayrýca güneþ
enerjisi kesintilerine karþý (güneþ tutulmasý vs.) yedek bataryalarý ve yörünge düzeltmeleri
için de küçük ateþleyici roketleri vardýr.
GPS projesi ilk uydunun 1978’de ateþlenmesiyle baþlamýþtýr. 24 uyduluk að 1994’de
tamamlanmýþtýr. Projenin devamlýlýðý ve geliþtirilmesi ile ilgili bütçe ABD Savunma
Bölümüne aittir.
Uydularýn her biri, iki deðiþik frekansta ve düþük güçlü radyo sinyalleri yayýnlamaktadýr. (L1,
L2) Sivil GPS alýcýlarý L1 frekansýný (UHF bandýnda 1575,42 Mhz), ABD Savunma bölümü
alýcýlarý L2 (1227,60 Mhz) frekansýný dinlemektedirler. Bu sinyal “Görüþ Hattýnda – Line of
Sight” ilerler. Yani bulutlardan, camdan ve plastikten geçebilir ancak duvar ve dað gibi katý
cisimlerden geçemez.
Daha rahat anlaþýlmasý için, bildiðimiz radyo istasyonu sinyalleri ile L1 frekansýný kýyaslamak
istersek; FM radyo istasyonlarý 88 ile 108 Mhz arasýnda yayýn yaparlar, L1 ise 1575,42 Mhz’ i
kullanýr. Ayrýca GPS’ in uydu sinyalleri çok düþük güçtedirler. FM radyo sinyalleri 100.000
watt gücünde iken L1 sinyali 20-50 watt arasýndadýr. Ýþte bu yüzden GPS uydularýndan temiz
sinyal alabilmek için açýk bir görüþ alaný gereklidir.
Her uydu yerdeki alýcýnýn sinyalleri tanýmlamasýný saðlayan iki adet özel “pseudo-random”
(þifrelenmiþ kod) kodu yayýnlar. Bunlar Korumalý (Protected – P code) kod ve
Coarse/Acquisition (C/A code) kodudur. P kodu karýþtýrýlarak sivil izinsiz kullanýmý
engellenir, bu olaya “Anti-Spoofing” adý verilir. P koduna verilen baþka bir isimde “P (Y)”
yada sadece “Y” kodudur.
Bu sinyallerin ana amacý yerdeki alýcýnýn, sinyalin geliþ süresini ölçerek, uyduya olan
mesafesini hesaplamayý mümkün kýlmasýdýr. Uyduya olan mesafe, sinyalin geliþ süresi ile
hýzýnýn çarpýmýna eþittir. Sinyallerin kabul edilen hýzý ýþýk hýzýdýr. Gelen bu sinyal, uydunun
yörünge bilgileri ve saat bilgisi, genel sistem durum bilgisi ve ionosferik gecikme bilgisini
içerir. Uydu sinyalleri çok güvenilir atom saatleri kullanýlarak zamanlanýr.
2.2.2. Kontrol Bölümü
Adýndan anlaþýlacaðý gibi, Kontrol Bölümü, GPS uydularýný sürekli izleyerek, doðru yörünge
ve zaman bilgilerini saðlar. Dünya üzerinde 5 adet kontrol istasyonu bulunmaktadýr.
Bunlardan dördü insansýz, biri insanlý ana kontrol merkezidir. Ýnsansýz kontrol merkezleri,
topladýklarý bilgileri ana merkeze yollarlar. Ana merkezde bu bilgiler deðerlendirilerek gerekli
düzeltmeler uydulara bildirilir.
2.2.3. Kullanýcý Bölümü
Kullanýcý bölümü yerdeki alýcýlardýr. Daha önce bahsedildiði gibi çeþitli amaçlarla GPS
kullanarak yerini belirlemek isteyen herhangi bir kiþi, sistemin kullanýcý bölümüne dahil olur.
2.3. GPS’ in Çalýþma Prensibi
Uydularýn Konumunun Önemi
GPS alýcýsý yerini belirlemek için, öncelikle uydularýn kesin yerini bilmelidir ve onlara ne
kadar uzaklýkta olduðunu bulmalýdýr.
Þimdi GPS’ in uydularýn yerini nasýl öðrendiðini inceleyecek olursak; Alýcý uydudan iki çeþit
bilgi alýr. Bunlardan birisi, uydularýn konumlarýný bildiren “almanac data – almanak bilgisi “
dýr. Almanak bilgisi sürekli olarak yollanýr ve GPS’ in hafýzasýnda saklanýr. Bu sayede GPS
her uydunun yörüngesini bilir ve olmasý gereken konumu hesaplar. Uydular konum
deðiþtirdikçe almanak bilgisi yenilenir.
Uydu yörüngelerinde ufak sapmalar meydana gelebilir. Bu sapmalarýn hesaplanmasý için
kontrol bölümü uydularýn yörünge bilgilerini sürekli olarak izler. Elde edilen bu hata verileri
Ana kontrol merkezine ulaþtýrýlýr ve düzeltilerek buradan uydulara geri gönderilir. Bu
düzeltilmiþ kesin konum bilgilerine Ephemeris Data – Geçici Bilgi adý verilir. Bu bilgiler
güncelliðini 4 ila 6 saat arasýnda korur. Ephemeris bilgisi daha sonra kodlanarak GPS alýcýsýna
gönderilir.
Almanak ve Ephemeris bilgilerini alan GPS alýcýsý, uydularýn kesin konumlarýný sürekli olarak
belirler.
Zamanlamanýn Önemi
GPS alýcýsýnýn uydularýn kesin konumlarýný bilmesinin yaný sýra uydulara olan uzaklýðýný da
bilmesi gerekir. Bu sayede, dünya üzerindeki yerini hesaplayabilir. Bunun için basit bir
formül kullanýlýr.
Uyduya olana uzaklýk; gönderilen sinyalin geliþ süresiyle, hýzýnýn çarpýmýna eþittir.
(Geliþ Süresi x Hýz = Mesafe)
Uzaklýðý belirlemek için kullanýlan bu formülde, hýzý zaten bilmekteyiz. Radyo dalgasýnýn
hýzý, atmosferdeki ufak etkiler sayýlmazsa, Iþýk Hýzýna eþittir. (c = 300.000 km/sn)
Bundan sonra, formülün zaman kýsmýnýn hesaplanmasý gerekir. Çözüm uydulardan gelen
kodlanmýþ sinyallerin içinde saklýdýr. Gönderilen koda “Pseudo-Random Kod” adý verilir.
Böyle adlandýrýlmasýnýn sebebi, çok düzensiz bir sinyal olmasýdýr. GPS alýcýsý da ayný kodu
üreterek, uydudan gelen kodla eþleþtirmeye çalýþýr. Bu iki kodu karþýlaþtýrarak aradaki
gecikmeyi tespit eder, bu gecikme miktarý ile ýþýk hýzýnýn çarpýmý mesafeyi verir.
Yaklaþýk olarak bir uydudan sinyalin dünyaya ulaþma süresi 0,06 saniyedir. Saniyenin binde
birinde oluþacak bir hata, mesafe ölçümünde 300 km’ lik bir kaymaya sebep olacaktýr. GPS
alýcýsýnýn saati, uydudaki saatler kadar hassas deðildir. Alýcýya bir Atom Saati koymak ise çok
pahalý ve çok hantal olurdu. Bu yüzden, uyduya olan mesafe ölçümü, “Pseudo Range” olarak
adlandýrýlýr. Bu bilgiyi kullanarak pozisyon belirlemek için, 4 uydu kullanýlarak saat hatasýný
minimuma indirinceye kadar ölçüm yapýlýr.
Geometrik Hesap
Þimdi uydularýn yerlerini ve uydulara olan uzaklýlarý biliyoruz. Diyelim ki, birinci uyduya
olan uzaklýk 20.000 km; bizim yerimiz, merkezi uydu olan ve 20.000 km çapýndaki kürenin
yüzeyi üzerindeki her hangi bir nokta olabilir. Ýkinci bir uyduya da 21000 km uzaklýkta
olalým. Bu durumda, ikinci küre birinci küre ile kesiþerek ara kesitte bir çember oluþturur.
Eðer buna 22.000 km uzaklýkta üçüncü bir uydu eklersek, üç kürenin ortak kesim noktasý olan
2 nokta elde ederiz.
Ýki olasý pozisyon belirlenmesine raðmen bu iki nokta arasýnda büyük koordinat farklarý
mevcuttur. Bu iki noktadan hangisinin gerçek pozisyon olduðunu bulmak için, GPS alýcýsýna
yaklaþýk yükseklik verisinin girilmesi gerekir. Bu þekilde GPS geriye kalan iki-boyut içinde
kesin pozisyonu belirleyebilir. Fakat üç-boyutta yer belirlenmesi için GPS dördüncü bir uydu
daha kullanýr. Diyelim ki dördüncü uyduda bizden 19.000 km uzaklýkta olsun, bu dördüncü
küreyi, önceki kürelerle kesiþtirirsek, elimizde sadece bir ortak kesim noktasý kalýr. Bu da üçboyutta
kesin konumu belirtir.
Almanak Bilgisi
GPS sürekli olarak, uydularýn konumlarý ile ilgili bilgileri depolar. Depolanan bu bilgiye
Almanak Bilgisi denir. GPS uzun süre çalýþtýrýlmazsa, daha önce toplanmýþ olan Almanak
bilgisi güncelliðini yitirir. Buna GPS’ in “soðumasý” (cold) adý verilir.
GPS “soðuk” iken çalýþtýrýlýrsa uydudan bilgi toplamasý uzun sürebilir. Uydulardan alýnan
bilgiler dört ile altý saat güncelliðini korur, bu süre içinde GPS tekrar açýlýr ise bu durumda
GPS “sýcak” (warm) olarak nitelendirilir ve çalýþmaya baþlamasý çok daha kýsa süre alýr. GPS’
lerin özellikleri arasýnda “Sýcak” ve “Soðuk” baþlatma süreleri yer alýr.
GPS Alýcý Teknolojisi
Çoðu modern GPS alýcýlarý paralel, çok kanallý çalýþma sistemine sahiptir. Daha önceleri
yaygýn olan tek kanallý GPS alýcý modelleri çeþitli ortamlarda sürekli olarak uydu takip
edemiyorlardý. Paralel alýcýlar ise her biri bir uyduyu izlemek üzere, 5 ile 12 alýcý devresine
sahiptirler. Bunlarýn içinden en kuvvetli dört sinyal takip edilir. Paralel alýcýlar uydulara hýzla
kilitlenebildikleri gibi, yüksek binalar, sýk ormanlar gibi zor ortamlarda da efektif bir þekilde
çalýþýrlar.
2.4. GPS Ýle Pozisyon Ölçümünde Hata Kaynaklarý
Sivil GPS alýcýlarý aþaðýdaki çeþitli nedenlerden dolayý pozisyon hatalarý yapmaya
meyillidirler.
Uydu Hatalarý
Zamanlama GPS için kritik bir faktör olduðu için GPS uydularý atom saatleri ile
donatýlmýþlardýr. Ancak atom saatleri de mükemmel deðildir. Zamanlamada oluþan çok ufak
hatalar, mesafe ölçümünde küçümsenmeyecek yanýlgýlara yol açar.
Uydularýn uzaydaki pozisyonlarý ise hesaplamanýn baþlangýç noktasýdýr. GPS uydularý yüksek
yörüngelere yerleþtirilmiþlerdir ve dünyanýn üst atmosferinin bozucu etkilerinden
etkilenmezler. Buna karþýn tahmin edilen yörüngelerinde ufak kaymalar yapabilirler. Bu da
pozisyon hatalarýna yok açar.
Atmosfer
GPS uydularý zamanlama bilgilerini radyo sinyalleri olarak gönderirler ve bu da ayrý bir hata
kaynaðýdýr. Çünkü dünya atmosferinde, radyo sinyalleri her zaman tahmin edildiði gibi
hareket etmezler.
Radyo sinyallerinin atmosfer içinde ýþýk hýzýnda hareket ettiði ve bu hýzýn sabit olduðu kabul
edilse de, ýþýk hýzý sadece vakum ortamýnda sabittir. Radyo sinyalleri, içinde bulunduklarý
ortama göre yavaþlama gösterirler.
GPS sinyalleri Ýyonosfer’de yüklü parçacýklar ve Trotosferde su buharý tarafýndan geciktirilir.
Tüm hesaplamalarda ýþýk hýzý sabit kabul edildiðinden bu gecikmeler uydunun uzaklýðýný
ölçmede hatalara yol açar.
Ýyi alýcýlar atmosfer içindeki bu tipik yolculukta doðacak hatalarý düzeltmek için bir düzeltme
faktörü kullanýrlar. Ancak atmosfer farklý yerlerde ve zamanlarda deðiþiklik göstereceði için
teorik bir hata modeli oluþturulamaz.
Deðiþken Rota Hatasý
Sonunda dünya yüzeyine ulaþan GPS sinyalleri GPS alýcýsýna ulaþmadan önce katý cisimler
tarafýndan yansýtýlýr veya engellenir. Bu hata formuna “Deðiþken Rota” (Multipath) hatasý
denir. Ýlk olarak antene gelen sinyal direkt gelirse daha hýzlý ulaþýr, sonradan yansýyarak gelen
sinyal diðerinden daha geç ulaþýr ve bu sinyaller birbirleriyle karýþarak gürültülü sonuç
yaratýrlar.
Alýcý Hatasý
Yerdeki alýcýlar da mükemmel deðildir. Kendi saatlerinde oluþan kaymalarýn yaný sýra iç
gürültülerden dolayý da hata yaparlar.
Seçici Kullanýlabilirlik (Selective Availability)
Yukarýda anlatýlan doðal hatalardan daha kötüsü, ABD Savunma Bölümü tarafýndan yapýlan
"Kasti Hatalardýr". Bu "Seçici Kullanýlabilirlik" politikasýnýn altýnda yatan amaç ise, karþý
güçlerin GPS sisteminin ABD ve yandaþlarýna karþý kötü niyetli kullanýmýný önlemektir.
ABD Savunma Bölümü tarafýndan GPS uydu saatlerinde ve uydularýn yörüngelerinde bazý
küçük sapmalar yaratýlýr. Bu etkiler, sistemin sivil kullanýmdaki hassasiyetini önemli ölçüde
azaltýr.
Eðer sabit bir GPS alýcýsýný hareketinin konum grafiðini, Seçici Kullanýlabilirlik devrede iken
çizmek istersek, pozisyonumuzun 100 m çapýndaki bir daire içinde dolaþtýðýný görürüz.
Askeri alýcýlarda bulunan kod çözücü anahtarlar, hangi hatalarýn devrede olduðunu ve ne
kadar olduðunu söyler; böylece hatalar giderilebilir. Bu yüzden askeri GPS alýcýlarý, çok daha
hassas ölçüm kabiliyetine sahiptir.
Hata Kaynaklarýnýn Gözden Geçirilmesi:
3. Hassasiyeti Artýrma Yöntemi - DGPS
3.1. DGPS Nedir?
Eðer dünya bir laboratuar olsaydý, mükemmel laboratuar koþullarýnda GPS sistemi hatasýz
çalýþýrdý.
GPS tasarýmcýlarý, bu sistemi potansiyel birçok problemden koruyarak büyük bir iþ
yapmýþlardýr. Ancak küçük hatalar birleþerek daha büyük hatalara neden olur. Hassasiyeti arttýrmanýn en yaygýn yöntemi olan “Differential GPS” bu hatalarýn çoðunu yok
edebilmektedir.
Her Uydu Ýçin Hassasiyet Standart GPS (m) Differential GPS (m)
Uydu Saatleri 1,5 0
Yörünge Hatalarý 2,5 0
Iyonosfer 5,0 0,4
Troposfer 0,5 0,2
Alýcý Gürültüsü 0,3 0,3
Deðiþken Rota (Yansýmalar) 0,6 0,6
Seçici Kullanýlabilirlik (SA) 5,0 0
Tipik Pozisyon Hassasiyeti
Yatay 5 2 1,3
Düþey 8 2,0
3-D 12 2,8
Diferansiyel GPS, doðal nedenler ve insan ürünü faktörlerden oluþan hatalarý azaltýr. Bunun
arkasýndaki sýr, iki adet alýcý kullanýmýdýr. Özetle fikri anlatmak istersek;
Bölüm 2.4’de anlatýldýðý gibi, GPS sinyalindeki hatalar birçok nedene dayalý olarak meydana
gelir. (uydu saatleri, yörünge hatalarý, atmosfer hatalarý gibi) Bu hatalarýn çoðu deðiþken
olduklarý için, tahmin edip düzeltilmeleri oldukça zordur. Yapýlmasý gereken hatalarý
oluþtuklarý süre içinde ölçmek olmalýdýr.
Ýþte bu noktada ikinci alýcý devreye girer. Koordinatlarý tam olarak bilinen bir noktaya GPS
alýcýsý yerleþtirilir. Bu ikinci alýcý uydulardan gelen bilgilerle kendi pozisyonunu hesaplar ve
bilinen pozisyonla bu bilgileri kýyaslar. Aradaki fark GPS sinyalindeki hatadýr.
Ne yazýk ki, uydu hatalarýný bir kere tespit edip, ayný verileri kullanarak ölçüme devam
edemezsiniz. Çünkü uydu hatalarý sürekli olarak deðiþmektedir. Bu iþi yapmak için iki tane
GPS alýcýsýna ihtiyaç vardýr. "Referans" alýcýsý sürekli olarak belirlenen noktada durur ve
uydularýn hatalarýný tespit ederek diðer alýcýya yollar (gezinerek pozisyon tespiti yapan bu
alýcýdýr), bu alýcý, gelen hata verilerini hesaplarýna katarak daha hassas sonuçlar elde edebilir.
Bu teknikle DGPS birçok bilimsel araþtýrma ve endüstriyel uygulamalarda kullanýlmaktadýr.
DGPS düzeltme verilerinin gönderilmesi ve alýnmasýnda RTCM SC-104 adý verilen
uluslararasý bir veri standardý ve IALA' nýn kýyý sahil vericilerine uyarlanmak üzere
geliþtirdiði ayrý bir RTCM SC-104 standardý kullanýlmaktadýr.
3.2. DGPS Nasýl Çalýþýr?
Basit GPS otonom olarak çalýþýr. Baþka bir deyiþle, tek bir alýcý ile dünyanýn herhangi bir
yerinde iyi sonuçlar alýnabilir. Ancak, DGPS iki alýcýnýn birlikte kullanýmýndan oluþur. Biri
sabit diðeri hareketli olarak çalýþýr.
Burada sabit alýcý DGPS sisteminin hassasiyetinin anahtarýdýr. Bu sabit istasyon uydulardan
alýnan ölçüm deðerlerini referans deðerleri olarak kullanýr.
Bizim dünya üzerindeki hareketimiz, uydularýn dünyaya olan mesafesinin yanýnda, ihmal
edilecek kadar küçüktür. Eðer iki alýcý birbirine yeterince yakýn ise, ki bu mesafe birkaç yüz
km olabilir, bu iki alýcýya gelen sinyaller atmosferin ayný diliminden geçer ve ayný hatalarýn
etkisinde kalýr. Böylece ikisinde de ayný gecikmeler meydana gelir.
Bu prensipten yararlanarak düzeltmeler yapýlabilir.
Referans Alýcýsý Hatalarý Ölçer
Referans Alýcýsý, sabit ve koordinatlarý kesin olarak bilinen bir noktaya yerleþtirilir. Bu
referans alýcýsý, hareketli GPS alýcýsý ile ayný sinyalleri alýr ancak normal bir GPS’ den farklý
olarak, hesaplamalarý tersten yapar. Zamanlama sinyalleriyle pozisyon hesaplamak yerine,
bilinen pozisyondan zamaný hesaplar.
Referans istasyonu, kendi konumunu ve uydularýn olmasý gereken konumu da bildiðinden,
bulunduðu noktayla her bir uyduya olan teorik mesafesini hesaplar. Bu mesafeyi ýþýk hýzýna
bölerek zamaný bulur. Bu süre, uydudan belirtilen noktaya sinyallerin gelmesi gereken
süredir. Teorik süre ile eldeki süreyi karþýlaþtýrýr. Aradaki fark sinyalin hatasý veya
gecikmesidir.
Hata Düzeltmeleri Hareketli Alýcýya Gönderilir
Bundan sonraki basamak ise, bu hata düzeltmelerinin hareketli alýcýlara gönderilmesidir.
Böylece alýcý hesaplarýný bu hatalara göre düzeltir. Referans istasyonu, hareketli alýcýnýn hangi
uydularýn kullanýldýðýný bilmediðinden, tüm uydulardan gelen sinyallerin hatalarýný hesaplar
ve hareketli alýcýlara gönderir. Bu hata bilgilerinin aktarýmýnda standart bir format
kullanýlmaktadýr.
Düzeltme Faktörlerinin Gönderilmesi
Bunun için birkaç yöntem mevcuttur ancak kullanýlan temel yöntem radyo baðlantýsýdýr.
Buradaki asýl sorun bilgi transferindeki hýzdýr. Referans istasyonu düzeltme bilgilerini
göndermekle zaman kaybetmemelidir. Eðer bilgiler geç gönderilirse, düzeltmeler güncelliðini
kaybedebilir çünkü atmosfer ve uydu durumlarý sürekli olarak deðiþmektedir.
Buna ilave olarak referans istasyonu hesaplama yaparken de biraz vakit kaybedecektir.
Referans istasyonunda yapýlan hesaplamalar ve bilginin gönderilmesi sýrasýnda geçen süreye
referans istasyonunun gecikme süresi denir. (Latency)
3.3. Post-Processed DGPS
Bazý DGPS uygulamalarý için, radyo baðlantýsýna gerek olmayabilir. Çünkü bazý projeler
“Gerçek Zamanlý” hesaplama gerektirmez. Buna örnek olarak, deniz tabanýnda bir noktada
yapýlacak sondaj iþleminde gerçek zamanlý konum verisine ihtiyaç duyulurken, karada yeni
yapýlmýþ bir yolun haritasýnýn çýkartýlmasý için gerçek zamanlý hesaplamaya gerek
olmayabilir. Bu gibi uygulamalarda, hareketli GPS alýcýsý sadece ölçtüðü pozisyonlarý ve
ölçüm zamanlarýný kaydeder. Daha sonra, bu deðerler referans istasyonu tarafýndan, ayný
zaman aralýðýnda kaydedilmiþ düzeltme deðerleri ile birleþtirilerek hatalar giderilir. Bu
sisteme “Post-Processed DGPS” adý verilir.
Bu sistemin bir baþka varyasyonu da “Inverted DGPS” dir. Bunu örnekle açýklamak istersek,
periyodik olarak yerlerini ana istasyona bildiren bir kamyon filosunu ele alalým. Kamyonlarýn
her birine DGPS düzeltmeleri gönderilmesi yerine, gönderilen sinyaller ana istasyonda
düzeltilebilir. Kamyonlar yerlerini standart GPS hassasiyetinde bileceklerdir fakat ana
istasyon, her bir kamyonun yolun hangi tarafýnda bulunduðunu dahi izleyebilir.
4. Sonuç
4.1. GPS’ in Deðerlendirilmesi
GPS’ in þu anki durumu çoðu araþtýrma görevleri için heyecan verici derecede kullanýþlýdýr ve
ileride geliþmeler bu sistemi gündelik yaþamýn bir parçasý haline getirecektir. Günümüzde
stratejik projelerden, eðlence amaçlý gezilere kadar bir çok alanda GPS temel bir araç olarak
kullanýlmaktadýr.
Araþtýrma konumuz olan GPS’ in model araba navigasyonuna uygunluðu konusunda varýlan
sonuçlar aþaðýda özetlenmiþtir.
Hassasiyet
Model arabanýn boyutlarýný düþünürsek, en azýndan 10 cm hassasiyet ile yer tespiti
yapabilmemiz gerekmektedir. Deneylerimizle de elde ettiðimiz sonuçlara göre standart GPS’
in bize verebileceði hassasiyet en iyi þartlarda 5 m olabilir.
Piri Reis Denizcilik ve Deniz Kaynaklarýný Araþtýrma Geliþtirme ve Eðitim Vakfý baþkaný
Prof. Dr. Erol Ýzdar ile görüþmemiz sonucunda; DGPS sistemini 1995’den beri deniz altý
araþtýrmalarýnda, deniz aracýnýn belirlenen rotayý hatasýz takibinin saðlanmasý amacýyla
kullandýklarýný ve uygun hava þartlarýnda 10 cm hassasiyete kadar inebildiklerini belirtmiþtir.
Kurulum Kolaylýðý
DGPS verici istasyonunun kurulmasý için önceden ölçümler ve sürekli olarak kontroller
yapýlmasý gerekmektedir. Bu da sistemin kurulumu ve iþletilmesini zorlaþtýrmaktadýr.
Fizikcimurat tarafindan hazirlanip/düzenlenip Beceriksizler Boardda sunulmustur
Seite 9 von 10
Her Ortamda Kullanýlabilirlik
GPS sisteminin bizim için en büyük dezavantajý kapalý mekanlarda kullanýlmasýnýn imkansýz
olmasýdýr.
Maliyet
Standart GPS’ in maliyeti 200 ABD Dolarý’ný geçmemekle beraber hassasiyetini arttýrmamýz
gerekmektedir. Hassasiyeti arttýrmak için DGPS sisteminin kurulmasý gerekmektedir.
Yaptýðýmýz araþtýrmadan elde ettiðimiz sonuç DGPS sistemi maliyetinin 40.000 - 45.000
ABD Dolarý arasýnda olduðudur.
Yukarýda sayýlan sebeplerden dolayý model araba navigasyonu için standart GPS sisteminin
kullanýlmasýnýn imkansýz, DGPS sisteminin ise prensip olarak uygun ancak pahalý ve
kullanýþsýz olduðu sonucuna vardýk.
4.2. Önerilen Yöntem
Amacýmýz, kýsa menzilli model arabanýn navigasyonunda, hassas ölçüm ve her ortamda
çalýþabilirliðe sahip bir sistem kurabilmektir. Beklentilerimiz doðrultusunda GPS’ in yeterli
olamayacaðý yukarýdaki sonuçtan açýkça görülmektedir. GPS bu projede, ancak uzun
menzillere çýkýlmasý durumunda yardýmcý kontrol elemaný olarak kullanýlabilir.
Araþtýrmalarýmýzdan, bu ve buna benzer projelerde accelerometer, tilt sensor, gyroscope gibi
ölçme elemanlarý ile çok hassas sonuçlar elde edildiðini gördük.
Özellikle accelerometer hýz ve pozisyon ölçümünde yaygýn olarak kullanýlmaktadýr.
Accelerometer ile yapabileceklerimiz:
Hýz ve pozisyon ölçümü
Hýz için ivme bir kere integre edilir.
Konum için ivme iki kere integre edilir.
Titreþim ve þok ölçümü
Makina saðlýðý için vibrasyon ölçümü
Hareket ve þok ölçümü
Yönlendirme için yerçekimi ölçümü
Yalpa ve eðiklik ölçümü
2 ve 3 boyutlu uzayda pozisyon belirleme
Kullaným alanlarýnýn geniþliðinin yaný sýra accelerometer çok küçük ve ucuz bir ölçme
elemanýdýr.
Sonuç olarak kýsa menzilde model araba navigasyonu için GPS’ in kullanýlmasý efektif
olmayacaktýr. Bunun yerine accelerometer istenilen sonuçlarý çok daha hassas verecektir ve
GPS sistemine göre maliyeti daha düþüktür. Kaynaklar
B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger, and J. Collins
”Theory and Practice of GPS” , 4. Baský
SpringerWienNewYork, 1992
Hurn Jeff
”Differential GPS Explained”
Tribmle Navigation, 1993
|
