gps

1 /
comatose comatose
amerikan icadı pozisyon bulma sistemi. amerikan hükümeti aleyhine yapılacak nokta füze atışlarını engellemek için ordu dışı kullanımında kesinliğini* 3 mt de sınırlandırmıştır. amerikan ordusu ve müttefikleri 1 mt ye kadar kesinlikle kullanabilmektedir.
surveyor surveyor
yöngüdüm (navigasyon), bir aracı veya insanı bir yerden başka bir yere ulaştırma olarak tanımlanmaktadır. her insan günlük hayatta aslında bir tür navigasyon yapmaktadır. radyonavigasyon araçları ile elektronik sinyaller yayarak daha karmaşık türde navigasyon yapmak mümkündür. bu sinyallerin işlenmesi ile kullanıcı konumunu belirli doğruluk sınırları içerisinde belirleyebilmektedir.
radyonavigasyon olanakları yer tabanlı ve uzay tabanlı olarak sınıflandırılabilmektedir. yer tabanlı sistemlerin doğruluğu büyük ölçüde çalışma frekansı ile orantılıdır. yüksek doğruluklu sistemler genellikle kısa dalgaboylarında yayın yaptıkları için, kullanıcı görüşhattı (line of sight) içinde kalmak zorundadır. düşük frekanslı sistemler görüşhattı ile sınırlı değilse de daha az doğruluk sınırlarına sahiptirler.
uzay tabanlı sistemlerin öncüleri sayılan transit (u.s. navy navigation satellite system) ve rus tsikada sistemleri yüksek doğrulukta iki boyutlu konum bilgisi sağlayan sistemlerdir. fakat bu konum belirleme sıklığı enleme göre değişmektedir. kuramsal olarak ekvator üzerindeki bir kullanıcı için bu sıklık 110 dakikada bir iken 80° enlemde 30 dakikada bir olabilmektedir. bu olanaklar göreli düşük hızlarından dolayı gemiler için uygun iken hava araçları ve daha dinamik kullanımlar için uygun olmamaktaydı. bu gereksinimlerden yola çıkılarak amerika birleşik devletleri navstar gps (navstar global positioning system) ve rusya da glonass (global'naya navigatsionnaya sputnikovaya sistema) sistemlerini geliştirmişlerdir.
navstar gps gelişim süreci
1960 başlarında aralarında a.b.d. ordusu, nasa ve a.b.d. ulaştırma bakanlığının da yer aldıkları a.b.d. hükümet kuruluşları, konum belirleme amaçlı uydu sistemleri geliştirmeye ilgi duymaktaydılar. sistemin belirlenen temel ölçütleri:
· küresel kaplama
· sürekli ve her hava koşulunda çalışabilme
· dinamik platformlara uygunluk
· yüksek doğruluk olarak saptanmıştı.
1964 yılında transit çalışmaya başladıktan sonra yukarıda belirtilen sınırlamalarından dolayı transit sisteminin de geliştiricileri olan john hopkins üniversitesi uygulamalı fizikler laboratuvarı'nca transitin varyasyonları önerildi. eşzamanlı olarak 1972 de nrl (naval research laboratory) çok hassas saatli uydu projesi olan timation'ı geliştiriyordu. ilk timation uydusu quartz-kristal osilatör kullanırken daha sonraki modelleri rubidium ve cesium atomik saatlerini kullandılar. transit'le başlayan bu öncü çalışmalar gps için önemli bir temel oluşturdu. gps için üçüncü bir temel çalışma da a.b.d. hava kuvvetlerinin 621b isimli üç boyutlu navigasyon sistemi projesi olmuştur. bu sayede de prn (pseudorandom noise) temelli sinyallerin uydu mesafesi ölçümünde kullanılabileceği gösterilmiştir.
1973 yılında a.b.d. savunma bakanlığı, hava kuvvetlerini mevcut çalışmaları birleştirip yukarıda belirtilen temel ölçütleri karşılayacak şekilde geliştirmesi için yetkili kılarak 1 eylül 1973'te navstar gps jpo (joint program office) yönetiminde çalışmalara başlanmıştır. bu projenin navstar isminin çağrıştırdığı navigasyon işlevinden daha kapsamlı olduğu gerekçesiyle general hank stehling tarafından ismine gps eklemesi yapıldığı belirtilmektedir.
proje 1973-1979 döneminde kuramsal kanıtlama, 1979-1985 döneminde geliştirme ve sistem test, 1985'ten günümüze üretim ve konuşlandırma olmak üzere üç evreye bölünmüş ve 1995 sonbaharında 24 gps uydusu ile tam olarak işlevsel duruma geçmiştir.

gps sistemi konum ve hız bilgisini doğru, sürekli, küresel ve üç boyutlu olarak uygun almaç donanımına sahip kullanıcılara sunmaktadır. gps ayrıca bir çeşit utc (universal time coordinated) zaman bilgisini de sağlamaktadır.
gps sistemi uzay bölümü, denetim bölümü ve kullanıcı bölümü olmak üzere üç ana bölümden oluşmaktadır. uzay bölümü, dünya yüzeyinden yaklaşık 20000 km yükseklikte 6 yörüngede, her birinde 4 adet olmak üzere 24 adet uydudan oluşmaktadır. her uydu 24 saatte dünya etrafında iki tur atmaktadır.

gps sınırsız sayıda kullanıcıya hizmet verebilir. gps almaçları pasif olarak çalışırlar (pusula gibi). sistem tek yönlü olarak ulaşma zamanının ölçümü ilkesine göre çalışır. uydular yayınlarında üzerlerinde bulunan çok yüksek doğruluklu ve gps zamanıyla senkron olan atomik saati referans alırlar. uydu kod bölmeli çoklu erişim (code division multiple access) tekniğini kullanarak l1(1575,42 mhz) ve l2(1227,6 mhz) olmak üzere iki frekansta mesafe kodu ve navigasyon verisi yayımlar. her uydu bu frekanslarda yayın yapmakla birlikte farklı bir kod kullanır. bu kodlar düşük çapraz-ilinti (cross correlation) fakat yüksek öz-ilinti (auto-correlation) özelliklerine sahiptirler. navigasyon verisi, alıcının uydunun yerini yayımı anında belirlemek için gerekli bilgiyi içerir. bununla birlikte mesafe kodları da uydunun yayımının kullanıcıya geliş süresini belirlemede kullanılır. böylece uydu-kullanıcı arası mesafe belirlenmiş olur. alıcılarda almacın fiyat, basitlik ve boyutları dikkate alındığında uydularda kullanılan türden yüksek doğruluklu, pahalı saatler yerine kristal saatler kullanılır. böylece kullanıcının enlem, boylam ve yükseklik ve saatinin offseti bilinmeyenleri için dört uyduya gerek duyulur (dört bilinmeyen dört denklem). bu bilinmiyenlerden ne kadarı önceden biliniyorsa dört uydudan o kadar eksiği kadar uyduya gereksinim var demektir.
gps iki farklı kalitede hizmet sunmaktadır: standart yerbulum servisi (sps) ve hassas yerbulum servisi (pps). bunlardan sps sivil kullanım için belirlenmişken, pps askeri amaçlı olarak kullanılmaktadır. pps'ye erişim çeşitli kriptolama özellikleri ile denetlenerek kullanımına sınırlama getirilmektedir. bu mekanizmalardan birisi olan as (antispoofing), bir tür karıştırma (jamming) tekniği olan yanıltma (deception jamming)'ya karşı bir önlemdir.
pps de yatay düzleminde 22m (2drms,%95) ve düşeyde 27,7m (%95)'lik bir doğruluk değeri belirlenmiştir. bu değerler bir noktada yapılan tüm yerbulumların %95'inin o noktayı merkez alan 2drms yarıçaplı dairenin belirlediği alanın içinde olacağını göstermektedir. pps'in sağladığı zaman transfer doğruluğu 200nsn (%95) ve hız ölçüm doğruluğu da 0,2m/sn dir.
sps de yatay düzlemde 100m (2drms,%95) ve düşeyde 156m (%95) duyarlılıklarına sahiptir. sps'in sağladığı zaman transfer doğruluğu 340nsn (%95) dir. sps'in düşük doğruluğunun en başta gelen nedeni a.b.d. savunma bakanlığı'nın sps verisine uyguladığı sa (selective availability) yöntemidir. bundan amaçlanan sps için en azından yerbulumsal doğruluk ölçütleri dikkate alındığında pps'le aynı düzeye gelmemesini sağlamaktır. fakat aşağıda dgps kısmında görüleceği gibi sa'nın getirdiği bozum ortadan kaldırılabilmektedir.
yerbulumun temel ilkesi
iki boyutlu olarak düşünürsek, bir sinyal kaynağının saati ile saatimiz senkron ise ve sinyal kaynağının konumunu önceden biliyor isek kaynağın yaydığı sinyalin bize geliş süresini ölçüp bu değeri bulunduğu ortamdaki yayılma hızı ile çarptığımızda kaynağa olan uzaklığımızı bulabiliriz. bu sinyal havada yayılan bir elektromanyetik dalga olduğunda, hızı ışık hızına eşit olmaktadır.
prn kodları ile konum belirleme
gps uydu yayınlarında dsss (direct sequence spread spectrum) modülasyonu kullanılmakta dır. dsss, mesafe sinyalleri ve navigasyon verisinin yayımı için bir yapı oluşturmaktadır. mesafe sinyalleri uydu taşıyıcı frekansını bpsk (binary phase shift key) olarak modüle eden prn kodlarıdır. rasgele ikili sıralarınkine benzer spektrumu olan bu kodlar aslında tamamen deterministiktir.
her gps uydusu iki tür prn kodu yaymaktadır: c/a-kod ve p-kod. c/a (coarse/acquisition) kodu 1-msn periyodlu 1023 chip'ten (bu kodlar veri taşımadıklarından 'bit'ten farklı olması için literatürde 'bit' yerine 'chip' kavramı kullanılmaktadır) oluşan chip frekansı 1.023mhz olan ve sürekli olarak tekrarlayan bir koddur, bununla birlikte p-kod chip frekansı 10,23mhz olan 7 gün uzunluğunda ve her cumartesi'yi pazar'a bağlayan gece yarısı tekrarlayan bir koddur. p kodu kriptolanarak p(y) kodu olarak yayınlanmaktadır.
uydu kullanıcı mesafesinin belirlenmesi
üç boyutta kullanıcı konumu ve saat kayması belirlenmesi için dört uydudan alınan ölçümler yeterli olmaktadır.
hız ölçümü
gps, kullanıcı hızının üç boyutlu olarak belirlenebilmesini 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.

yöngüdüm (navıgasyon) mesajı
her bir gps uydusunun sürekli olarak yayınladığı yöngüdüm mesajı (nav-msg) hem p kodunda hem de c/a kodunda bulunan 50 bit/sn hızında bir iletidir. nav-msg her biri 1500 bit'ten oluşan 25 veri çerçevesinden oluşmaktadır. dolayısıyla bir almacın bir veri çerçevesini alması 30 sn, tüm mesajı alması da 12,5 dk sürmektedir. her bir veri çerçevesi 5 altçerçeveden oluşup 1.,2. ve 3. altçerçevelerdeki 900 bit'lik veri her 25 veri çerçevesinde de yinelenmektedir. böylece almacın kritik yöngüdüm iletisini 30sn içinde alabilmesi sağlanmaktadır. yöngüdüm iletisi; yayımın gps sistem zamanı, c/a koddan p koda geçmek için kullanılan how verisi, yörünge ve saat düzeltme verisi ile almanaktan oluşmaktadır.
yerbulum hatalarının kaynakları
gps ile yapılan 'pseudorange' ölçümlerinde karşılaşılan belli başlı hata kaynakları :uydu saati hataları, uydu yörünge tayini (ephemeris) hataları, sa (selective availability), rölativistik etkiler, atmosferik etkiler (iyonosferik ve troposferik gecikme), almaç gürültüsü, yansıma ve gölgeleme etkileridir.
sonuç olarak (gps yerbulum hatası)= (geometri faktörü) x (pseudorange hata faktörü) olarak kabaca ifade edilebilmektedir.
dgps
sps'de yaklaşık doğruluklar yatay düzlemde 100m (2drms,%95) ve düşeyde 156m (%95) olarak öngörülmüştü. fakat birçok sivil uygulama için bu değerler yeterli olmamaktadır. bu doğruluk değerlerinin bu düzeylerde olmasında uydunun yörünge bilgisi ve c/a saat frekansının bilerek bir miktar bozulması olarak tanımlanan sa faktörünün önemli bir etkisi vardır. eğer sa olmasaydı, doğruluk değerlerinin yatay düzlemde 25m (2drms,%95) ve düşeyde 43m (%95) olabileceği belirtilmektedir. dgps (differential gps) diye adlandırılan bir teknik kullanılarak sa'sız bir sps'ten daha iyi doğruluk değerleri elde etmek mümkün olmaktadır.
bunun belli başlı nedenleri referans istasyon ile kullanıcının gördüğü yörünge paramlerinin ve iyonosfer ve troposfer gecikmelerinin farklılaşması olmaktadır. 100km'yi aşan uzaklıklarda dgps'in beklenen doğruluğu veremediği belirtilmektedir. tüm a.b.d. boyunca standart dgps katkısını sağlamak için 500den fazla referans istasyona gerek duyulacağı hesaplanmıştır. bu pratik zorluğu yenmek için bir ana istasyon, yeterince yerel istasyon ve aralarındaki haberleşme ağından oluşan wadgps (wide area dgps) teknikleri ortaya atılmaktadır. bu sistemde her yerel istasyon yüksek kaliteli rubidyum saatlerle donatılmış olarak görüş alanındaki uyduları izlemekte ve bilgileri ana istasyona gönderilmektedir. ana istasyon da bu verileri uygun bir formata sokarak uydu, telefon veya telsiz gibi hatlar aracılığıyla kullanıcılara ulaştırmaktadır. halihazırda a.b.d.'de özel wadgps servisleri vardır.
gps uygulamaları
askeri amaçlı kullanımı düşünülerek gerçekleştirilen gps sisteminin sivil amaçlı kullanımı daha büyük boyutlara ulaşmıştır (%90). ücretsiz sivil kullanımın da 2005 yılına kadar garantilendiği belirtilmektedir. belli başlı ve ilginç kullanım yerleri aşağıda sayılmakla birlikte düşlemle sınırlı olduğu söylenebilir. bunun dışında kritik uygulamalarda gps tek başına kullanılamamakta fakat bir destek aracı olarak hizmet vermektedir (gps-ıns gibi). jpo'nun direktörü mike wiedemer'a göre gps'in bugünkü olgunluk durumu 1940'lardaki radarınkine (bkz: radar) benzetilmektedir.
askeri uygulamalar:
· kara, deniz, hava yöngüdüm sistemleri
· acil kurtarma
· surveying, haritacılık, gıs (geographical ınformation system)
· gam (gps aided munition)
· compusec
sivil uygulamalar:
· nakliye filo yönetimi
· otoyol ücretlendirme sistemi
· atmosferik
kaynak :
aselsan sayfa dönüş erdoğan tohum * elektrik-elektronik yüksek mühendisi yöngüdüm (navigasyon), bir aracı veya insanı bir yerden başka bir yere ulaştırma olarak tanıml... qsl
"gps theory and practice", b.hofmann-wellenhof, h. lichtenegger,springer-verlag, third edition,1994
"gps eyewitness: the early years", bradford w. parkinson, gps world september 1994
navstar gps ınterface control document, ıcd-gps-200
stanac 4294 (edition 1), navstar global positioning system (gps) system characteristics, 1993
"rtcm recommended standards for differential navstar gps service", version 2.1, 1994
"gps satellite surveying", alfred leick, john wiley & sons, 1989
"glonass spacecraft", nicholas l. johnson, gps world ,november 1994
"glonass receivers: an outline", yuri gouzhva, et al. gps world, january 1994
"global positioning system: a quide to the next utility", trimble ltd.
"differential gps explained", trimble ltd.
"navstar global positioning system", van nostrand reinhold ınc.
"satellite geodesy", günter seeber,1993
"song of the robin", gps world march 1995
"monitoring the earth's atmosphere with gps" gps world march 1994
"sharing space secrets with the civil sector",jane's defence weekly 7 october 1995
"gps guided munition show their mettle", ınternational defense review 10/1995
"understanding gps: principles and applications", elliot kaplan, artech house books, 1996
comatose comatose
çok garip bir şekilde uçaklarla arabalara uyarlanması aynı dönemlere denk gelmektedir. tahminimce vor olayını yeryüzünden silecektir standartlaşmasıyla.
nonexistent nonexistent
aşağıdaki gibi iğrenç interet şakalarına konu olan, caponların saatlere koyup kaybolmayı önlediklerini iddia ettiği ama öbür taraftan gemi ve uçak kazalarında cospas-sarsat sistemiyle uyumlu çalışıp hayati öneme haiz sistem.
sat-gps-locate.com | cell phone tracking | free cell phone tracker system | live gps phone locator do you want to locate any cell phone right now? free phone tracking through gps satellite system. trace any cell phone! sat-gps-locate
nikmikyok nikmikyok
"nerdeyim ben?" sorusuna cevap veren zamazingo.

- düt düt düt burdasın abicim. bilmem ne paraleli ile, bilmem ne meridyeninin kesiştiği noktadan bilmem nekadar yüksektesin. mutlu musun?

- orası neresi ya, ben annemi istiyorum huuaaaa...

ilk bakışta, bu alet pek bir boka yaramıyor gibi görünse de, sonradan, bulunulan yer ile olmak istenilen yer arasında rehberlik eden sistemlerle birleşerek hayattaki yerini bulmuş, "şuraya gitmek istiyorum kit", "tamam mike, kemerini bağla" tadındaki film repliklerini gerçek hayata geçirmiştir.

olayın boktan tarafı bir noktadan başka noktaya gitmek isteyen, ve bu sebeple bu noktaların koordinatlarına ihtiyaç duyan yegane şeyin insan olmaması. bombalar da var tabi. bu kadar hayırlı bir icadı böyle bir amaç uğruna kullanan zihniyet de cehennem ateşinde cayır cayır yanacak inşallah deyip bir iki teknik detay verelim.

gps'in bize nerde olduğumuzu söyleyebilmesi için nerde olduğunu kesin olarak bildiği noktalara ihtiyacı vardır. mesela telefondaki arkadasa, "kadıköy'de, boğanın taşaklarına 100 m uzaktayım diyerek nerede oldğunuzu tarif ederken, nerede olduğunun herkes tarafından bilindiğini varsaydığınız boğa gibi. evet gps'te bu nokta uydulara tekabul ediyor, 37 taneler, ama hareket halindeler, e o zaman yerleri an be an belli olmalı, evet an be an belli ve kara kaplı bir kitapta kayıtlı. uydu kullanıcıya an be an nerde olduğu bilgisi ile beraber, tam bu mesajı gönderdiği andaki zamanı da gönderir, hem de ışık hızı ile. kullanıcının mesajı alır almaz ilk yapması gereken şey kendi saatinin kaçı gösterdiğine bakmaktır. mesajın yola çıkma ve kendisine varması arasındaki zaman farkını ve ışığın birim zamanda katedeceği yolu kullanarak uydunun kendisinden ne kadar uzakta olduğunu hesaplayabilir.

bunun gibi en az dört uyduya ihtiyaç vardı, ama neden? iki nokta arasındaki uzaklık pisagor bağıntısı ile hesaplanabilir. üç boyutlu uzayda bilinen bir noktadan (yani uydudan), bilinmeyen bir noktadaki (kullanıcıya) uzaklık üç tane bilinmeyeli (x,y,z) doğrusal olmayan bir denklemdir. üç bilinmeyen için üç denklem gerektiğinden ve her denklem bir uydu demek olduğundan bilinmeyen koordinatları bulmak için en az üç uydu gerekir. dördüncü bilinmeyen ise başta hesapladığımız uzaklığın üzerindeki sabit sapmadır (bias). onun için de ayrı bir denkleme veya uyduya ihtiyaç vardır. geometrik olarak çödüğümüz nokta ise dört tane kürenin kesişim noktasıdır.

bu teknolojinin detaylarında bir sürü ilginç nokta saklıdır. mesela, uydudan gelen sinyalin gücünün, 50 ohmluk bir dirence uygulanan nanovolt merebelerindeki bir gerilim kaynağının ürettiği güç mertebelerinde, ve geri plan gürültüsünden de düşük olması. hakkaten çook çok zayıf bir sinyalden bahsediyoruz. geri plan gürültüsünün içinden anlamlı sinyali tereyağından kıl çeker gibi çekip çıkaran prn code teknolojisi. bunu düşünmüş olan insan olamaz dersiniz, o kadar yani...
1 /