GPS

Global Positioning System veya kısa adıyla GPS, 1970'li yıllarda A.B.D. Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilen bir sistemdir. Dilimize çevirecek olursak Dünyadaki Konumu Algılama Sistemi'ne benzer bir anlam ortaya çıkar. Kısacası dünyanın neresinde olursanız olun, bu sistem sayesinde hangi enlem, boylam ve yükseklikte olduğunuzu kolayca bulabilirsiniz.

GPS sistemi dünyadan 17,600 kilometre yukarıda yörüngeye oturtulan 24 uydudan oluşur. Bu uyduların yörüngesi öyle ayarlanmıştır ki, dünyanın üzerindeki herhangi bir nokta herhangi bir zamanda en az üç uyduyu görebilir. Dünya üzerindeki herhangi bir noktanın kesin yerinin belirlenmesi ancak üç uydudan gelen sinyallerin birleştirilmesiyle mümkündür.Bu işleme üçgenleme (triangulation) denir. 4. uydu ile yükseklik bilgisi alınır. 5.uydu ile de diğer uyduların nerelerde olduğu,dolayısıyla ölçüm yapılan uydulardan biri coğrafi yapının zorluğundan veya yörüngesinden dolayı sınırları dışına çıktığında kullanılacak olan uydunun pozisyon bilgisini üretir.GPS uydularının üzerinde 4 adet atomik saat mevcuttur.Ayrıca her bir uyduda diğer bütün uyduların anlık ve muhtemel bulundukları yerlerin pozisyon bilgilerinin bulunduğu veri kütüğü(database) bulunur ve bu veri kütüğünde sık sık yeryüzü istasyonlarından gelen bilgiler güncellenir.

GPS, herhangi bir zamanda, her türlü hava koşulunda, gece ve gündüz bulunduğumuz noktayı kesin olarak belirleyebilir. Ayrıca denizcilik ve havacılıkta navigasyon (yol alma) ve pozisyon belirlemede oldukça kolaylık sağlamaktadır.

GPS sisteminden faydalanabilmek için kullanıcı herhangi bir ücret ödememektedir. Ancak, bir GPS aletine sahip olmak gerekmektedir.

GPS`NİN ÇALIŞMA PRENSİBİ

GPS’in çalışma prensibi oldukça basittir. Bunu anlatırken, genellikle, benzetmek amacı ile bir detektif hikayesi anlatılır. Olay Londra’da geçmektedir. Zengin bir ailenin kızı fidye için kaçırılır. Kızın gözleri bağlanır ve kaçıranlar tarafından saklayacakları binaya götürülür. Kaçırılan kız binaya girdikten sonra çıktığı katları sayar. Ayrıca, eski bina olduğunu basamakların gıcırdamasından anlar. 10. katta bir odaya götürülür. Canı sıkılmasın diye de yanına bir radyo konur. Londra’da, ünlü Big Ben saat kulesi, her saat başı o anki saate göre çan çalmaktadır. Her vuruş arası 4 saniyedir. Ayrıca, saat 12 vuruşları da radyodan verilir ki uzak olanlar da çan seslerini duysunlar. Radyodan da çan seslerini duymaya başladığında kaçırılan kız saatin kaç olduğunu bilmek için vuruşları saymaya başlar. Ancak, vuruş sayısını 13 olarak sayar. Bunun olması mümkün değildir. Yani, Big Ben şimdiye değin hiç hata yapmamıştır. Bu sırada fidyeciler, kızın ailesine gönderilmek üzere ses kaydı için kızın yanına gelirler. Kıza, söylemesi gerekenleri söylerler. Kız, fidyecilerin istediklerini ve eski 10 katli bir binada 13 Big Ben vuruşu duyduğunu söyler. Rakamın uğursuz olabileceğini, onun için de hemen fidyecilerin isteklerinin yerine getirilmesini söyler. Bu bilgi üzerine, ünlü bir İngiliz dedektif, binayı ve kızı bulur, kurtarır. Hemen akla gelen soru, kimdir bu dedektif?

Gerçekten bu bina nasıl bulunmuştur? Teknik olarak açıklaması: Big Ben’in vuruşlarının ses olarak kıza gelmesi ile radyodan gelmesi arasında ki zaman farkı tam bir vuruş aralığı kadar olmalı ki son vurusun gelmesi ile 13. vuruş gibi yorumlansın. Bu da, Big Ben’den 4 saniyelik sesin alacağı yol mesafesinde, 10 katli eski bir bina demektir. Bu da, 320 m/sn x 4 sn. = 1280 m demektir.

Aslında, bu mantığı çoğaltmak mümkün, 24 tane vuruş gibi. Veya iki tane Big Ben olsaydı ne olurdu? En güzeli ise üç tane olduğu durumdur. Zira bu, GPS’in çalışma mantığını en basit şekilde açıklar. 3 Big Ben olsaydı durumu da şu şekilde açıklanabilir: İki boyutlu konu üç boyutlu gerçek ortamda düşünülürse, üç uydudan gelen bilgiler sonucunda, iki noktadan birisi aranılan nokta olmalıdır. Uydudan olan uzaklıklar da, radyo dalgasının hızı ile geçen sürenin çarpılmasından elde edilecektir. Ancak, radyo dalgalarının sürati göz önüne alındığında, bu sürenin 0.06 saniye civarında olduğu anlaşılacaktır. Bu nedenle de, geçen sürenin çok hassas olarak elde edilmesi gerekmektedir. Yine Big Ben hikayesinden benzetimle, çan, ayni anda hem uyduda ve hem de bulunulan noktada çalınabilse, sesler arasındaki fark, geçen zamanı hesaplamakta kullanılabilecektir.

GPS ölçü aleti tarafından ayni zamanda kodun yayınlandığı kabul edilirse, GPS ölçü aleti, bu karmaşık kodun kayan kısmından, gecikmeden, geçen süreyi bulabilmektedir. Her uydunun kodu farklı olduğu için bir karışma söz konusu değildir. Ayrıca, karışık kod yeterince detaylı olduğundan, başkasıyla karışması söz konusu olmamaktadır. Bu arada, gelen sinyalin zayıflığı da bir problem oluşturmamakta ve böylelikle, uydudan gelen sinyaller için çanak anten gerekmemektedir. Bir başka nedeni de iletilecek çok da bilgi olmamasıdır.

Zamanlamanın çok iyi olması, ölçümlere hassasiyet getirecektir. Binde bir saniyelik hata 300 km. demektir. Bu nedenle, uydularda atomik saat bulunmaktadır. Fakat, benzer yaklaşım GPS ölçü aletleri için söz konusu değildir, olamaz da. Zira, bu durumda maliyetler son derece yüksek olurdu. Biraz matematik ve geometri bilgisi ile zamandaki hata oranı azaltılabilmektedir. Yine iki boyutlu düşünülürse, ilk iki uydudan alınan bilgiler ışığında, bulunulması gereken nokta sayısı iki olabilir . Ancak, üçüncü uydudan alınacak bilgi ile bu nokta sayısı bire inmek durumdadır . Bu durumda, GPS ölçü aleti, kendi saatini biraz ileri ve geri alarak tek noktada kesişecek şekilde olana kadar bu işleme devam eder ve uydu saatleri ile senkronizasyona girer. Böylelikle, GPS ölçü aletleri, aslında birer atomik saat hassasiyetinde zaman göstermektedirler. GPS ölçü aleti kapatılsa bile pil ile saati çalışmaya devam eder. Bu senkronizasyon işlemini, GPS ölçü aleti açıldığı zaman ve pil ile ilişkisi kesilmek durumunda kaldığında tekrarlar. Sağlıklı ölçüm için gereken hassas zaman bilgisi, uyduda atomik saat tarafından sağlanmaktadır. GPS ölçü aleti ise üç ölçü ile zaman hassasiyetini elde edebilmekte ve hatta yapacağı fazladan ölçüler (4. uydu ve fazlası) ile de kontrol sağlayabilmektedir.

GPS ELEMANLARI

GPS sistemi üç elemandan oluşur. Bunlar:

o Uzay bölümü
o Kullanıcı bölümü
o Kontrol bölümü

Uzay bölümü: 20000 km yükseklikte bulunan 24 adet uydudan oluşur.Bu uydular senkron zaman (yıl, ay, gün, saat, dakika, saniye) sinyallerini, kendi pozisyon parametrelerini ve diğer uydularla ilgili bilgileri içeren iki ayrı frekansta yayın yaparlar.

Kullanıcı bölümü: GPS alıcılarından oluşur. Bu alıcılar uydulardan gelen sinyalleri anteni vasıtasıyla alır ve kendi türüne göre çeşitli amaçlı (seyrüsefer, araç takip...) gerçek zaman koordinat bilgisini veya biraz daha uzun süreli ölçüm sonucu jeodezi uygulamaları için statik fakat oldukça hassas (yatay düzlemde min. 1 mm) koordinat bilgisi üretir.

Kontrol bölümü: Uyduların doğru çalışıp çalışmadığını sürekli kontrol eden yer istasyonlarından oluşur. 5 adet takip istasyonu, 1 adet ana kumanda istasyonu ve 3 adet uydulara veri transmisyonu yapan istasyon vardır. Takip istasyonlarından alınan bilgiler ana kumanda merkezine gönderilir, burada uyduların yörüngeleri ve saat düzeltme bilgileri hesaplanır ve ilgili uydulara mesaj olarak gönderilir.

GPS DİLİNİ KONUŞMAK

GPS cihazını kullanırken kullanmamız gereken birkaç terim şunlardır:

Position fix GPS cihazı tarafından o anda bulunduğumuz noktanın belirlenmesidir. Bu nokta ya enlem/boylam ya da Universal Transverse Mercator sistemiyle iki koordinat olarak cihazda görülür. Bulunduğumuz noktanın koordinatlarını belirledikten sonra ona bir isim verebiliriz. Buna da GPS dilinde waypoint (yol noktası) deniliyor. Bu, kat ettiğimiz yol üzerindeki bir noktadır. Bazı GPS cihazlarında bu noktaları semboller ile belirlemek mümkündür.

Yol noktaları tekneyle seyahat sırasında çok önem taşımaktadır. Seyahate başlamadan önce bulunduğunuz limanın koordinatlarını belirleyip "liman" ismiyle kayıt edebiliriz. Böylece seyahatimizin başlangıç noktasını kaydetmiş oluruz. Seyahat esnasında başka noktaları da kaydedebiliriz. Bu da bulunduğumuz noktaya geri dönerken bize kolaylık sağlar. Zira GPS hareket halindeyken hem gittiğimiz yönü hem de süratimizi vermektedir. Görüş mesafesinin kısıtlı olduğu gece veya sis şartlarında GPS'in yardımı göz ardı edilemez

GPS alıcısı dünya üzerindeki yerini belirleyebilmek için uydularla bağlantı kurmak zorundadır. Buna uyduya kilitlenme (satellite lock, fix veya acquisiton) denir. Kilitlenmenin gerçekleşebilmesi için alıcının gökyüzünü rahatça görebilmesi gerekir. Eğer tekneniz yüksek bir dağın yanında demirlemişse, uyduya kilitlenmede problem yaşayabiliriz. Kilitlenmeyle birlikte alıcı uydudan bilgileri almaya başlar. Bu bilgiler sayesinde alıcı konumunu hesaplayabilir. Uydunun gönderdiği her sinyalde zaman da gönderilir. Böylece alıcı uydudan ne kadar uzakta olduğunu sürekli öğrenmektedir. Alıcı ikinci bir uyduya kilitlendiğinde, ondan olan uzaklığını da hesaplar ve böylece konumunu iki dairenin çakıştığı noktalara indirger. Üçüncü uyduya kilitlendiğinde (iyi bir konum tahmini yapabilmek için alıcının en az üç uyduyu görebilmesi gerekir) alıcı konumunu oldukça duyarlı bir biçimde bulabilir. GPS cihazını ilk açtığımızda uydulara kilitlenmeye çalışarak konumunuzu belirleyecektir. Cihazın bunu gerçekleştirebilmesi için yaklaşık 10-15 dakikalık süreye ihtiyacı olur. Bu işleme initialization (başlama) denir. Başlama süresini kısaltmak için GPS cihazına yardım edebiliriz. Eğer cihaza bulunduğumuz yerin koordinatlarını verebilirsek başlama süresi oldukça kısalacaktır.

GPS bir pusula değildir. Hangi yöne döndüğümüzü göstermez. Eğer hareket halindeysek hangi yöne doğru gittiğimizi gösterir. Yelkenli tekneyle seyahat esnasında GPS'den alacağımız en faydalı bilgiler bulunduğumuz yerin konumu, yön noktaları ile önceden seyahat güzergahını belirleme, seyahat esnasında ortalama süratin ölçümü, bir sonraki yön noktasına ulaşma zamanı, bir sonraki yön noktası için alınması gereken istikamet, yön alınan istikametin bilinmesi, ve en önemlisi dönüş sırasında görüş şartları kötü bile olsa yola çıkılan noktaya geri dönülebilmesidir.

GPS sistemi, World Geodetic System 1984 (WGS 84) sistemini kullanır ve yer yüzünde bulunduğunuz noktayı 300 feet’e (90 M) yüksekliğe kadar kesin bir şekilde bulabilir. Bu yükseklikten sonra sistem hatayı düzeltmek için hesap yapar, hata en aza indirilerek yeryüzündeki hassasiyet yakalanabilir.Yer yüzünde bulunduğunuz noktayı 300 feet’e (90 M) yüksekliğe kadar kesin bir şekilde bulabilir. Bu yükseklikten sonra sistem hatayı düzeltmek için hesaplar yapar ve hata en aza indirilerek yer yüzündeki hassasiyet yakalanabilir.

Yapılan ölçümlerin hassas olması için uydular çok komplike ve hassas saatler kullanırlar. Bu saatler nanosaniye hassasiyetindedir. Tam olarak 0.000000003 saniyeyi gösterebilirler (Saniyenin milyarda üçü). Sistemin bu kadar hassas olmasının nedeni ise alıcının tam olarak verinin uydudan ne kadar sürede geldiğini hesaplaması gerektiğidir. GPS alıcısı bu süreyi pozisyonunu bulmak için kullanır.

GPS’in en büyük özelliği, uydularla görüşün olduğu her durumda , 24 saat 365 gün, yer yuvarlağı üzerindeki her nokta üzerinde, saniye hatta saniyeden çok daha kısa zamanda, noktaya ait 3 boyutlu mutlak konum bilgisi üretebilmesidir. Bununla beraber konumdan beklenen hassasiyete göre ,

GPS iki farklı biçimde kullanılabilmektedir.

o Mutlak Konum Belirleme
o Rölatif Konum Belirleme

GPS kullanım amacına uygun olarak tek bir alıcı kullanılması durumunda her zaman mutlak konum belirler. Bu durumda bir nokta için elde edilen doğruluk 10 metreler mertebesinde olup, bulunan konumun global anlamdaki doğruluğu ± 100 m’lik bir alanın içindedir. Rölatif konumda ise minimum iki alıcı kullanılmak koşuluyla, bu iki alıcının birbirine göre olan konumlarından hareketle konum belirlenir. Bu yolla metre mertebesinden milimetreye kadar konum belirlemek olasıdır. Hatta mutlak konumu bilinen noktalardan hareket ederek, rölatif konum belirleme yöntemlerinden herhangi birinin uygulanmasıyla da mutlak konum belirlemek olasıdır.

Rölatif konum belirlemede değişik yöntemler kullanılır,

i. Statik
ii. Hızlı Statik
iii. Kinematik
iv. Farklarla GPS (Differential Gps-Dgps)

Statik yöntemde, en az iki alıcıyla gözlem yapılır. Gözlem süresi uzundur. Gözlem süresi beklenen doğruluğa ve iki alıcı arası uzaklığa bağlı olarak değişir. Genelde bu süreler ½ saat ve üstü olarak belirlenir. Bu yöntemle nirengi ağlarını oluşturan noktaların konumları, deformasyon ölçmeleri ve yüksek doğruluk gerektiren benzer çalışmalar yapılabilir.

Hızlı Statik yöntem, statik yöntemle aynıdır fakat en önemli fark gözlem süresinin, dolayısıyla alıcılar arasındaki uzaklığın kısa tutulmasıdır(5-20 dakika ve 20 km’den kısadır). Bu yöntemle sıklaştırma ağına ait noktalar, poligon noktaları ve güvenilirlik beklenen detay noktalarının konumları belirlenebilir.

Kinematik Yöntem, daha çok gerçek zamanda konum belirlemek (Real time kinematic) amacıyla geliştirilmiştir. Bu yöntem, referans noktasında bulunan bir alıcıyla bir gezici alıcıdan oluşan bir donanımla gerçekleştirilir. Referans noktası merkezli 10-15 Km çapı olan bir alanda cm doğrulukla konum belirlemek olasıdır. Aplikasyonda, detay alımında ve hareketli nesnelerin yerlerini belirlemede kullanılabilir.

DGPS’nin kullandığı veriler ve değerlendirilmesi farklıdır. Referans alıcısıyla gezici alıcısı arasında 100 Km hatta 300 Km’ye kadar bir uzaklık olabilir. Yöntem 0.5 m ile 3 m arası bir hassasiyete sahiptir. Genelde navigasyon amaçlı kullanılır.

GPS, kullanıcı hızının üç boyutlu olarak belirlenebilmesini de olanaklı kılmaktadır. Bu amaçla birkaç yöntem kullanılmaktadır. Bazı almaçlarda hız, kullanıcı konumunun yaklaşık bir türevi alınarak saptanmaktadır.

du/dt~[u(t2) - u(t1)]/(t2 -t1 )

Bu yaklaşım kullanıcı hızının seçilen bir zaman aralığında sabit ve u(t2) ve u(t1) konumlarındaki hataların u(t2) - u(t1) farkı ile kıyaslandığında göreli olarak küçük olabildiği koşullarda geçerli ve gerçekçidir.

GPS kontrol noktaları ise uyduları sürekli gözetleyip takip eden yer noktalarından oluşur. Yer kontrol sistemi; Pasifik okyanusunda bulunan Hawai ve Kwajalein istasyonları, Hint okyanusunda bulunan Diego Garcia istasyonu, Atlantik okyanusunda, Ascension Adası istasyonu, Colorado’da bulunan Colorado Springs istasyonu ve Ana Merkez olan Colorado Schriever Hava Üssü’nden oluşmaktadır. Bu istasyonlara ek olarak dört büyük yer anteni de uyduları sürekli takip etmektedir. Uydular tüm bu yer istasyonlarına ve antenlere kesintisiz sinyaller göndererek bulundukları pozisyonları yer istasyonlarına bildirirler.

Koordinat bulmak için kullanılan alıcılar ise çok çeşitlidir. GPS alıcıları elde taşınabilmekte veya uçak, gemi, tank, denizaltı, araba gibi nesnelere takılabilmektedir.

Günümüzde kullanımda olan 100’den fazla çeşitte GPS alıcısı bulunmaktadır. Alıcılar farklı olmasına rağmen yaptıkları iş aynıdır. Hepsi GPS uydularından gelen sinyalleri tespit eder, sinyali çözer ve işler. Teknoloji geliştikçe alıcıların boyutları da küçülmektedir. Şu anda GPS alıcılarının boyu yaklaşık bir cep telefonu büyüklüğündedir, ama daha küçük boyutlu olanları da üretilmektedir. Bunlar daha çok askeri amaçlı kullanılmaktadır. Örnek vermek gerekirse; körfez savaşı sırasında Amerikan ordusunun askerlere dağıttığı GPS alıcısı yalnızca 400 gram ağırlığındaydı. Günümüzde ise çok daha hafif olanları bulunmaktadır.

GPS`İN BAZI KULLANIM ALANLARI

GPS sisteminin kullanıldığı bir çok alan vardır. 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. Körfez savaşında kullanılan bu sistem bizim ordumuzda da başarıyla kullanılmaktadır. Sistem sayesinde bölüklerimiz manevralarını senkronize edebilirler.

GPS teknolojisi ASELSAN'daki çeşitli projelerde kullanım alanı bulmuştur. Bunlardan "Trunk Telsiz Araç Konum İzleme Sistemi" içinde GPS'in de yer aldığı bir uygulamadır. Bu sistemin olası bir uygulaması acil durumda olan ticari taksinin yerinin merkezde bulunan sayısal harita üzerinde görülerek en yakındaki emniyet birimince müdahale olanağının sağlanmasıdır. Ayrıca GPS ara uyumu birçok Aselsan cihaz ve sisteminde yer almaktadır.

GPS sistemi savunma amaçlı dizayn edilmesine rağmen, günlük yaşamda bir çok alanda başarıyla uygulanmaktadır.

GPS`nin sivil kullanım yerlerinden biri Paris şehir içi otobüs ulaşımında hangi otobüsün durağa ne zaman geleceğini durak panolarında gösteren bir sistemdir. Burada ayrıca otobüslerin şehir içindeki işleyişleri de merkezden izlenebilmektedir.

Harita firmaları daha hızlı ve daha hassas veriler toplayabilmek amacıyla GPS kullanmaktadırlar. GPS sisteminin hassasiyeti harita yapımında kullanılabilecek derecede hassastır. Bu sistem sayesinde arazide geçen uzun zaman ve eleman sayısı azalmıştır. Böylece ölçümler daha kısa sürede hazırlanıp, daha ucuza mal edilebilmektedir.

Bir başka kullanım şekli ise arabalara GPS alıcısı takılmaya başlanarak araç kullanımı kolaylaştırılmıştır. Bu durumda sürücü bilmediği yerlerde asla kaybolmayacaktır. Araba kiralayan firmalar araçlarını takip edebilmek için GPS kullanırlar.Dağıtım şirketleri de dağıtım yaptıkları araçlara GPS alıcıları yerleştirmişlerdir. Böylece dağıtım araçlarını anında dijital haritalar üzerinde görebilmektedirler. Bu uygulamalar ülkemizde de mevcuttur. Aynı şekilde polis, ambulans ve itfaiye araçlarına takılan alıcılar sayesinde, acil durumda olay yerine en yakın araçlar belirlenebilir. Bu şekilde GPS hayati önem taşımaktadır.

Meteorolojide, bilim adamları hava durumunu öğrenmek veya ozon tabakasını incelemek için gök yüzüne gönderdikleri balonlara GPS bağlayarak, balonun verileri nereden gönderdiğini öğrenebiliyorlar.

Ayrıca,gelecekte, çok küçük elektronik devreler olarak bilinen çiplerin insanlara yerleştirilmesiyle yakından izlenme imkânına kavuşulacak.

İlk planda belirli hastalıkları olan insanlara takılacak çipler sayesinde, hasta olan yakınlarımızı sürekli olarak uydu aracılığıyla izleme imkânına sahip olacağız. Tabiî böyle bir uygulama son derece faydalı olabilir. Çiplere yerleştirilecek alıcılar sadece uydu aracılığıyla yer tespitini değil, ayni zamanda kan sekeri, kalp atisi, hatta elektrokardiyografi, beyin dalgaları (EEG) gibi ayrıntılı biyolojik bilgileri de sürekli takip edebilecektir. Kişi acil bir durumla karsılaştığında hem bulunulan yeri, hem de bu hayatî bilgileri istenilen bir merkeze yine uydu aracılığıyla gönderebilecektir.

Hayvanlarda bir süredir kullanılan benzeri sistemler sayesinde bu cihazlar test aşamasını geçmiş durumdadır. GPS (Global Positioning Systems) teknolojisi sayesinde de GPS cihazlarını yanınızda taşıdığınızda dünyanın neresinde olursanız olun bulunduğunuz yerin tam olarak saptanması imkânı da mevcuttur. Seker hastalığı veya belirli bir kalp hastalığı olan bir yakınınız olduğunu düşünün. Bahis konumuz olan bir çip sayesinde hastanız örneğin seker komasına girdiğinde çevresinde kimse yokken bile, bayıldığı ve seker komasına girdiği, ayrıca tam olarak bulunduğu yer anında size veya bir acil sağlık merkezine bildirilecektir. Bu sayede kritik olan dakikalar değerlendirilip hastanızın kurtarılması imkânı doğacaktır

Bu teknik sayesinde, güvenlik noktalarından geçen insanların kimliği anında ve doğru olarak tespit edilebilecek. İlk planda bu polislerin ve askerlerin kimliklerinin tespitinde faydalı bir uygulama olabilir. Bu tür çiplerin ulusal bir kimlik belgesi gibi kullanılması da tartışılan bir konu. Böyle bir gelişme gerçekleşirse kimlik kullanmak tarihe karışacak. Bazı bilim adamları bu tür çiplerin doğumda herkese yerleştirilmesinin bile yakın gelecekte gündeme gelebileceğini belirtiyorlar

Teknoloji uzmanları ve bilim adamları GPS’in dünyanın hareketlerini tespit edecek çok önemli bir alet olarak kullanırlar.

Bir araştırmacı, sabit bir yerden bir GPS alıcısıyla arka arkaya ölçüm yaparsa, yanardağdan lavların akması veya buzdağının bir Antartik katmanından ayrılarak yer değiştirmesi gibi hareketleri takip edebilir.

Alıcıların arttırılıp (ek alıcılar doğruluk oranını yükseltir) ölçümler yeri tam olarak bilinen sabit bir GPS baz istasyonuna gönderilirse bir 2.54 cm’in 10’da 1’i kadar küçük, ani yer hareketleri net olarak izlenir. Bilim adamları, bu yeni teknolojik yetenek sayesinde en büyük dinamik yöntemlerden birini araştırıyorlar. GPS, ülkemizde de en çok yerbilimciler ve jeofizikçiler tarafından kullanılıyor. Örneğin Marmara Fayındaki veya diğer deprem bölgelerindeki hareketleri izlemek için yere yerleştirilen cihazlarla uzaydan alınan sinyaller sayesinde fay kuşaklarında yer değiştirmeler izleniyor. Bu sayede örneğin ‘Fayın Marmara bölgesindeki hareketi yılda 2 cm, Ege bölgesinde 3 cm’ olarak açıklanıyor. Yerdeki bu yer değiştirmeler veya kaymalar, faydaki yıllar içinde enerji birikimi konusunda hesaplamalara yardımcı oluyor. Böylece, fayın kırılma zamanı hakkında da genel bilgiler elde edilebiliyor

GPS yöntemi sayesinde örneğin Hong Kong’taki çok önemli bir köprünün yıkılabileceği görüldü ve buna göre takviyesi gündeme geldi.

Dünyanın en büyük asma köprüsü olan ve hem kara hem de tren yolu taşımacılığının yapıldığı Hong Kong’daki Tsing Ma köprüsü eğilecek ve sallanacak şekilde tasarlandı. 4518 feet uzunluğundaki köprü, kendisini ve trenleri bir kaç feet sağa ve sola sallayacak ve köprünün boyunu 2 feet kadar dibe gömecek kasırgalara dayanıklı olarak inşa edildi. Ancak 15 feetlik bir hareketle köprünün çelik kirişlerinin ve kablolarının plastik saplar gibi kolayca bükülmesine neden olabileceği görüldü.

Böyle bir felakete karşı Tsing Ma’nın geleceğini düşünen mühendisler, köprünün tam konumunu üç boyutlu olarak belirleyen bir dizi GPS alıcısı yerleştirdiler. Kilometrelerce uzunlukta fiber-optik kablolarla birbirine bağlı 14 GPS alıcısı, köprünün kablolarına, gövdesine ve kulelerine takıldı. Alıcılar, her on saniyede bir konumlarını görüntüleme merkezindeki bilgisayara aktarıyorlar. Olası hataların düzeltilmesi için sabit diğer 2 GPS alıcısından alınan veriler de bilgisayara gönderiliyor. Tsing Ma’nın konumu, yatay olarak bir inçin 10’da 4’ü ve dikey olarak da 10’da 8’i doğruluk payıyla belirleniyor.

Bilgisayar ayrıca rüzgarın yönü ve hızını da hesaplayarak köprünün bileşenleri üzerinde oluşabilecek basınç ve yükü tahmin ediyor ve mühendislerin tamir ve bakım çalışmalarını hazırlamalarına yardımcı oluyor. Başka hiçbir yöntemle uzun bir köprünün hareketleri böyle ölçülemezdi. Açık denizlerde, 100 mile varan genişlikteki girdaplar okyanus sularını çalkalayarak diplerdeki gıda ve besleyici maddeleri su yüzeyine çıkarır ve derinlerdeki enkazları da karanlık sulara gömer. Okyanus bilimciler, karadan denize karbon devrinde anaforların önemli bir rolü olduğuna inanıyorlar. Ancak anaforların bugüne kadar iyi incelenememesi nedeniyle konu hakkında çok az şey biliniyor. GPS sistemi ile tam olarak okyanus hedef alınmakta ve su yüksekliğindeki değişimlerle ilgili kesin bilgiler elde edilmekte.

GPS okyanus anaforlarının gizli hayatlarından daha başka konuları da açıklığa kavuşturabilir. Mesela deniz seviyesinde küresel ısınmaya bağlı gerçekleşen değişimlerin görüntülenmesinde... Bilim adamları şimdilik sadece sahillere yakın yerlerdeki değişimleri inceleyen gel-git ölçümleri yapıyorlar. Dağların tepelerine, binalara ucuz bir şekilde GPS alıcıları yerleştirildiğinde 20 kilometre uzaklıktan deniz seviyesindeki değişimler bile ölçülecek ve çok daha farklı bilgilere ulaşılmış olacak.

Sismologlar, olası depremler hakkında erken bilgi almak, hafif sarsıntıları saptamak için geleneksel sismometre, tiltmetre ve stranometre kullanırlar. Ancak bu aletler, ileriki haftalarda veya aylarda olabilecek depremin sinyallerini veren yavaş oynamaları değil, sadece hızla gerçekleşen ve çok önemli olmayan hareketleri kaydederler.

Japonya’daki Coğrafi Araştırma Enstitüsü, bölgeyi kaplayan binden fazla GPS alıcısından oluşan Geonet adlı şebeke sayesinde, uzun dönemli verileri toplayabiliyor.

Birbirinden 15 mil uzaklıkta bulunan alıcılar sismik olarak tehlikeli bölgelerde yakın yerleştirildiler. 15 foot yüksekliğinde paslanmaz çelikten sütunlar içine yerleştirilen her bir GPS alıcısı, takılan bir anten yardımıyla 30 saniyede bir uydu sinyallerinitopluyor.

Geonet sistemi, tektonik bir çukur üzerinde bulunan Japonya’nın en kalabalık dördüncü kenti olan Nagoya’da, olağan dışı hareketlerin işaretlerini tespit etti. Discover dergisinde yayımlanan (Mart 2002) yazıya göre, Nagoya’nın zemini her sene bir santim batıya doğru hareket ediyor. Ocak 2001’deyse zemin aynı oranda ters doğrultuda hareket etmeye başladı. Böyle bir hareket aniden gerçekleşirse çok büyük bir deprem bölgeyi sallayabilir.Bir sonraki hareketin ne olacağı bilinemiyor ancak eğer GPS alıcısı olmasaydı neler olduğu da bilinemeyecekti.

DİĞER YÖN BULMA SİSTEMLERİ

GPS'in yalnızca ABD'nin denetiminde bir sistem olması diğer devletlerin de kendi benzer sistemlerini geliştirip kullanmasına neden olmuştur. Büyük bir imkan olmasına rağmen, bu teknolojiye sahip olamayan ülkelerce kritik askeri uygulamalarda tek başına kullanımı risk taşımaktadır.

Hemen hemen GPS'le eşzamanlı olarak o zamanki adıyla SSCB'nin geliştirdiği benzer amaçlı diğer bir sistem de GLONASS'tır. Mali imkansızlıklar yüzünden GPS kadar sağlıklı işletilemese de halen kullanılan bir sistemdir. Aktif olarak çalışması amaçlanan 24 adet uydudan ancak aşağıda 9 adedi hizmet verebilmektedir.

Henüz tamamlanmayan, ancak karar verilirse 2008 yılında bitmesi amaçlanan ve 3 milyar €'ya mal olacağı tahmin edilen Avrupa'nın küresel yer bulum sistemi de Galileo'dur. Bu değerdeki bir yatırımın yaratacağı pazarın oluşturması umulan vergi gelirinin bundan kat kat fazla olacağına kesin gözüyle bakılmaktadır. EGNOS, GNSS-1, GNSS-2 olmak üzere 3 evrede tamamlanması planlanmaktadır. Ayrıca EGNOS'un da kendi içinde,ilk aşaması tamamlanan, 3 aşamada ve 3 konuda hizmet vermesi planlanmaktadır. İlk aşaması yerbulum amaçlı olarak, GPS benzeri sinyaller gönderecek, Inmarsat'tan kiralanan 2 uydu ile kullanıcılara iki ek uydu imkanı vererek, hava araçlarının yöngüdümü gibi kritik uygulamalar için en az 6 adet uydu görülebilirliğini garanti etmektir. (GPS'te bu sayı 4'tür). Bütünlük (integrity) sağlama amaçlı ikinci aşamasında GPS, GLONASS ve EGNOS uydularının yerdeki gözlem istasyonlarından hata tahminlerinin yapılarak, bir uyduda sorun yaşandığında, kullanıcılara 10sn içinde bilgilendirilecektir. Bu servis olmasaydı bu süre en az 15 dk olurdu), üçüncü ve son aşamada da, GPS'in standart sağladığı hizmette elde edilebilir yerbulum hatasını 5-10 metre kadar iyileştireceği belirtilen, geniş alan sinyal düzeltme hizmeti amaçlanmaktadır. Avrupa kıtasında yere göre durgun erim (geostationary ranging), bütünlük izlenmesi (integrity monitoring) ve geniş alan farksal iyileştirme (wide area differential augmentation) sağlanacaktır. Bu evrenin 2002 tarihinde bitirilmesi amaçlanmaktadır. GNSS-1'de küresel olarak EGNOS, WAAS ve MSAS'nin birleştirilerek hizmet sağlanması ve son evre olacak olan GNSS-2'de de 2.nesil uydu tabanlı bir yöngüdüm sisteminin tamamlanması amaçlanmaktadır.

Aslında 2000 sonunda Avrupa'nın bu sistemi tamamlamak için gerekli teknik ve mali kaynaklar ile gerekli politik isteğin var olup olmadığının ortaya çıkması beklenmekteydi. Bazı kaynaklara göre böyle bir sistemin tanımlanma aşamasında alt yüklenicilik yapacak, bu konularda deneyimli, 350-400 mühendislik bir insan gücüne gerek duyulacağı ve bu sayının da Avrupa'da bu konuda şu anda mevcut insan kaynağının sınırlarında olduğu tahmin edilmektedir. Avrupa Komisyonu (EC) ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından Avrupa'nın gereksinimlerini karşılayacak Galileo'nun tanımlanma evresi için iki seçeneğe odaklanıldığı bildirilmektedir: Bunlardan birincisi 21 MEO uydusu ile geniş alan iyileştirme sistemleriyle (WAAS, EGNOS ve MSAS gibi) birlikte çalışabilecek üç GEO uydusundan oluşmasıdır. Diğeri ise 36 MEO ve 9 GEO uydusundan oluşacak tamamen bağımsız bir sistemdir. Burada Galileo'nun avantajı daha önceki sistemlerde elde edilen bilgilerin kullanılarak "tekerleğin yeniden icat edilmemesi" kolaylığıdır. Örneğin böylece yeni uydu yörüngeleri de GPS'inkine çok benzer olarak seçilmiştir.

Galileo'nun geliştirilmek istenmesinin gerekçeleri şöyle açıklanmaktadır

o GPS'in tek başına mevcut hassasiyeti, sağlanması gereken sivil havayolu standartlarını karşılamamaktadır.
o GPS uydularında oluşabilecek arızaların saptanması ve bu bilginin kullanıcılara bildirilmesi
o GPS gibi bir sisteme tek bir devletçe sahip olunması nedeniyle, bu tek başlılığın yaratacağı düşünülen "çeşitli sorunlar".

En son olarak da tasarım kararı verilirse Galileo'nun sonradan gelme avantajını iyi değerlendirerek mevcutlardan daha düşük bir maliyetle ve daha yüksek bir güvenilirlikle GPS'e ciddi bir rakip olabileceği söylenebilir. Galileo'nun gerçekleşme sürecinde çeşitli aşamalar geçildikçe oluşan imkanlar hizmete sunularak peyderpey kullanım güvenliği ve kalitesi artırılmaktadır.

TÜRKİYE`DE GPS

Ülkemizde GPS’in uygulanabilmesi için bazı temel problemlerin çözülmesi gerekmektedir.

Bunların basında sayısal harita gelmektedir. Yurtdışında oldukça kolay elde edilebilen sayısal harita, ülkemizde belirli büyüklükten sonra gizli sınıfına girdiği için genel kullanım söz konusu olamamaktadır. Özellikle, kamu kuruluşlarının başka amaçlar için elde ettikleri sayısal haritaları, bu amaç için de kullanmaları mümkündür. Bazı şirketlerin bu konuda çalışmaları bulunmaktadır. Bir diğer problem de, GPS’in, elde ettiği koordinat bilgisini merkez durumundaki yere göndermesidir. Bu amaçla, uydu haberleşme, cep telefonu kısa mesaj servisi veya sayısal telsiz ağını kullanmak gerekecektir. Uydu haberleşme, cep telefonu (GSM) ve sayısal telsiz ağının olmadığı yerlerde söz konusu olmalıdır. Zira, oldukça pahalı bir çözüm olmaktadır. kısa mesaj servisi de, şehirler arası kullanım için uygun bir çözümdür. Şehir içi için ise en ideali, sayısal telsiz ağıdır. Genellikle, sadece şehirleri hedefleyen bu ağ, maliyet açısından da en ucuzudur.

-Yer belirleme,
-Bir yerden bir yere gitme,
-Hareketli kişi veya nesnelerin izlenmesi,
- Haritaların elde edilmesi,
- Hassas zamana dayalı is

amaçlarıyla kullanılmaktadır.

GPS SEÇİMİNDE DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER

1-Alıcı Tipi

Multiplex alıcılar bir veya iki uyduyla bağlantı kurarak ve kendilerine gereken bilgileri gerektikçe diğer uydulara yönelerek üçgenleme yer tayini yaparlar. Paralel-kanal alıcılarından daha az pahalıdırlar ama uydu sinyallerini engelleyebilecek arazi şartlarında (dağlar, binalar, kanyon duvarları gibi) çalışmazlar. Multiplex alıcılar denizde yön bulma için mükemmeldirler.

Paralel-kanal alıcılar bir seferde 12 uydunun sinyalini yakalayabilirler, böylece son derece karmaşık bir arazide daha hızlı ve güvenilir veri akışını sağlayabilirler.

2-Kanal Sayısı

Bir Paralel-kanal alıcısının kanal sayısı arttıkça takip edebileceği uydu sayısı da artacaktır. Böylece uydu sinyallerine kilitlenmesi ve yer belirleme hesaplamalarını yapması da o kadar hızlı ve güvenilir olacaktır. Günümüzde standart kanal sayısı 12 dir ama geçmişte üretilmiş 8 kanallı GPS modelleri de, bir çok koşulda yeterli performansı gösterecektir.

3-Hafıza Kapasitesi

Bir GPS'in en kullanışlı özelliği belirli yerlerin bilgilerini kaydetmesi ve bunları depolama yeteneğidir. Bu depolama özelliği yeri geldikçe gidilen noktaları kaydetmeye olanak tanır. Böylece GPS alıcısı aynı noktaya tekrar gitmek istendiğinde bize rehberlik eder. Bu aynı zamanda "ara nokta" ların (waypoints= başlangıç noktasıyla istikametiniz arasındaki rota) kayıt edebileceği anlamına gelir, bu yüzden rotadan ayrılmadan ilerlemeyi kolaylaştırır. Genelde GPS'in hafızası ne kadar geniş olursa o kadar çok ara noktayı hafızasına kayıt edebilir ki bu da her zaman bir avantajdır.

4-Rota çıkarma

Bazı GPS alıcıları ara noktaları sıralı şekilde kaydetmeye olanak tanır. Bunun anlamı başlangıç noktasından son noktaya kadar olan bütün rota verilerinin girişlerini yapabilir sonra faaliyet süresince bir noktadan bir noktaya GPS'e bakarak ilerlenebilir.

Bazı alıcılar, herhangi bir yöndeki kayıtlı noktaları takip etme olanağı verir. Bunun anlamı: Faaliyet süresince bu noktalar hafızaya kaydedilir. GPS bizi aynı rotadan geri götürebilir. Evden çıkılmadan önce bu ara nokta verileri yüklenirse (koordinatları haritadan alarak) GPS doğru rotada kalmaya yardımcı olacaktır.

5-Elektronik haritalar

Bazı yeni GPS'lerde navigasyonu daha da kolaylaştıran elektronik harita yapıları kurulmuştur. GPS ekranından bulunulan bölgenin haritasına bakarak kendimizi çevremizde bulunanlara göre yönlendirebiliriz. Kimi GPS cihazları belli bazı bölgelerin daha detaylı haritalarını ek kartuşlar sayesinde görüntüleyebilmektedir. Bir faaliyette bulunmadan ve bize rehberlik etmesine izin vermeden önce elimizdeki haritanın detay seviyesini kontrol etmemiz gerekir, çünkü bazı haritalar doğada yön bulmak için yeterli detayı içermemektedir.

GPS alıcıları teknolojik olarak gelişmiş cihazlardır. Fakat bu hepsinin kolay kullanılabileceğini anlamına gelmez. Bazı GPS modelleri simulasyon modlarına sahiptirler ve bunlar uydu sinyallerine ihtiyaç duymadan çalışırlar.

6-Kullanım kolaylığı

Cihaz bizi A noktasından B noktasına yönlendirirken, izlediği aşamalar anlaşılabilir ve uygulanabilir olmalı, aşamaları kolaylaştırmak için şekiller ve semboller kullanılmalı, kullanım kılavuzunu yitirmemiz halinde temel fonksiyonlarını kendimizin çıkarabilmesi mümkün olmalı, rotaya sadık kalmak kolay olmalıdır.

7-Bilgi içeriği

Enlem ve boylam koordinat bilgilerini vermeli, ayrıca UTM (Universal Tranverse Mercator) ve UPS (Universal Polar Stereogragraphic) bilgilerini vermelidir. Değişik haritalar değişik koordinat sistemleri kullanırlar. GPS almadan önce haritaya aynı dili konuşup konuşmadığına dikkat edilmesi gerekir.

8-Ekran

Görüntü ekranı kolay seçilebilmeli, değişken ışık altında rahat okunabilmeli,düşük ışıkta ve hava karadığı zaman ışığı yeterli gelmeli, görüntü net ve temiz olmalıdır.

9-Giriş tuşları

Giriş tuşları anlaşılır ve kullanışlı olmalıdır.

10-Anten kurulumu

İç kısma yerleştirilmiş antenler en az zarar görebilecek olanlardır. Dışta yer alanlar ise daha az korunaklıdırlar, fakat bazı durumlarda yönü değiştirilerek alıcının uydulara kilitlenmesi kolaylaştırılabilir. GPS arabada veya teknede kullanılmak isteniyorsa bunun için opsiyonel dış anten takılabilir olması uygun olacaktır. Bunlar uydu sinyallerinin geçemediği metal tavanlı bir yerde olunması durumunda bile sinyalleri yakalayacaklardır.

11-Veri hızı

GPS birimleri sabit olarak lokasyon bilgilerini araştırır ve işler. Fakat bazıları verileri, daha hızlı işleme ve güncelleme olanağı sunarlar. Genelde bir GPS'in sahip olduğu kanal sayısı arttıkça, daha hızlı hesap yapabilir ve ekrandaki bilgiyi daha çabuk yeniler.

12-Hassasiyet

GPS cihazlarında SA hata uygulamasının 1 Mayıs 2000' de sona erdirilmesiyle birlikte GPS ler eskisine göre çok daha yüksek bir hassasiyete kavuştular. Günümüzde modern GPS lerin yeterli sayıda uyduya kilitlendiklerinde 4-5 metreye kadar hassasiyet yakalaması mümkündür.

13-Download kapasitesi

Modern bazı GPS'ler PC'de ara nokta (way point) verilerini saklamaya yardımcı olacak bazı yazılımları da beraberinde getirir. Bu özellik size GPS'nin kaldırabileceğinden daha fazla veriyi toplamaya yardımcı olur ve kolayca PC'den her gezi için gereken bu verileri indirilebilir.

14-Güçkaynağı

Cihaz birkaç çeşit pille çalışabilmelidir.

15-Pil ömrü

Cihaz yeni pillerle uzun süreli kullanılmalı, kullanılmadığı zamanlarda enerjiden tasarruf etmek için "askıya alma" fonksiyonu olmalı, kapatıldığında hala bilgileri saklayabilmeli, tekrar cihaz açıldığında uydu sinyallerini yeniden algılaması kısa sürmelidir.

16-Destek pil

Bir çok yeni GPS alıcısı üzerindeki destek piller sayesinde ana pil bittiğinde dahi kaydedilen veriler güvencede olur. Ne kadar uzun destek ömrü varsa verileri kaybetme riski o kadar düşük olacaktır. Genel olarak hafif ve küçük GPS cihazları kullanımı daha kolay olanlardır. Fakat ağırlık ve hacim tasarrufunun belli bir maliyeti vardır; ya daha pahalıdır ya da daha az özelliğe sahiptir. Neredeyse tüm modern GPS'ler su sıçramasına, anlık su temasına, ani yağmur baskınlarına dayanıklıdırlar.

Hazırlayan : Abdullah Tekeli