1980’lerde ABD Savunma Dairesi tarafından askeri kullanım için navigasyon  aracı olarak geliştirilmiş; araç izleme, uçak navigasyonu, otomobillerdeki harita göstergeleri ve cep telefonları ve topografik haritalama gibi çok sayıda sivil uygulama ile bir sisteme doğru gelişmiştir.

Global Pozisyonlandırma Sistemi (GPS) Nedir ?

Tüm GPS’ler üç bölümden oluşmaktadır. Uzay bölümü, her biri sürekli kodlanmış zaman sinyalleri göndererek her 12 saatte 12,000mil civarında bir yörüngesel çember çizen 24 uydu içerir. Bütün uydu vericileri iki belirli frekansta kodlanmış mesajları yayarlar: 1.57542GHz ve 1.22760GHz. Kullanıcı bölümü, çoklu uydu sinyallerini alarak ve işleyerek kendi yerlerini bulan, elde kullanılan ya da araca monteli alıcılar içerir. Üçüncü bölüm, uyduları görüntüleyen ve duyarlı yörüngesel bilgilerde güncelleme sağlayan, Dünya üzerine dağılmış beş yer istasyonundan oluşan bir ağdır. GPS, yatayda ve düşeyde 30m civarında yaklaşıklık ile konum bilgisini sağlar, fakat diferansiyel GPS ile 1m içinde kalacak biçimde geliştirilebilir.

GPS Çalışma Prensibi

gps05

GPS sisteminin nasıl çalıştığını bir örnekle incelemek gerekirse, Türkiye’nin herhangi bir yerinde kaybolduğunuzu hayal edin. Nerede olduğunuz hakkında en ufak bir fikriniz yok. Oranın yerlisi birine nerede olduğunuzu soruyorsunuz. Size, İstanbul’dan kuş uçuşu 350 km uzakta olduğunuzu söylüyor.

Bu gerçekten bilinmesi zor bir bilgi, fakat pek de işinize yaramıyor. Çünkü bulunduğunuz yer, İstanbul’un çevresinde yarıçapı 350km olan bir çemberin herhangi bir noktası olabilir.

gps06

Başka bir yerliye nerede olduğunuzu sorduğunuzda ise size, Samsun’dan 330km uzakta olduğunuzu söylüyor. Şimdi bir yerlere varıyorsunuz. İlk bilginizi bu bilgiyle birleştirdiğinizde kesişen iki çember elde ediyorsunuz. Artık biliyorsunuz ki, Samsun’a 330km, İstanbul’a 350 km uzaklıkta olan bu iki noktadan birinin üzerindesiniz.

Üçüncü bir kişi size Kayseri’den 200km uzakta olduğunuzu söylediğinde ise, bu iki olasılıktan birini eliyorsunuz. Çünkü üçüncü çember bu iki noktadan sadece bir tanesini kesebilir. İki nokta’dan birisi elendiğinde ise Ankara’da olduğunuzu anlıyorsunuz.

gps07gps08

GPS sistemi de aynı mantıkla çalışıyor. Uydular size çeşitli uzaklıklar veriyor ve alıcılar bu uzaklıkları kullanarak nerede olduğunuzu gösteriyor. Gördüğünüz üzere 2 boyutlu uzayda bunu yaparken de en az 3 veriye, yani uyduya ihtiyaç duyuyor.

3 boyutlu uzayda düşündüğümüzde ise, bu sefer çemberlerin kesişimleri değil kürelerin kesişimleri söz konusu oluyor. İlk örneğe benzer bir örnek vermek gerekirse; A uydusundan aldığınız sinyaller size, A uydusundan 10 km uzakta olduğunuzu söylüyor. Bu da demek oluyor ki A uydusu merkez olmak üzere, 10 km yarıçaplı bir kürenin üzerinde herhangi bir noktadasınız.

Daha sonra B uydusunun sizden 15 km uzaklıkta olduğunu öğreniyorsunuz. İki kürenin kesiştiği yerlere bakınca bunun bir çember olduğunu anlıyorsunuz ve böylece olabileceğiniz yerler bir çemberin üzerindeki noktalara dönüşüyor. 3. bir uydu olabileceğiniz noktaları 2 ye indiriyor. Bu noktada yüksekliği hesaplayamayarak dünyada nerede olduğunuzu anlayabiliyorsunuz. Çünkü bu iki noktadan biri uzayda oluyor ve bu noktayı eleyebiliyorsunuz. Fakat 4. bir uydu size tam olarak nerede olduğunuzu söylüyor ve yüksekliğinizi de bilebiliyorsunuz. 4’ten sonraki uydular ise hata oranını azaltıyor ve isabeti arttırıyor.

Kaynak 1

Kaynak 2: Fundamentals Of Applied Electromagnetics- Fawwaz T. Ulaby ,Eric Michıelssen, Umberto Ravaioli