Gps Nedir?
GPS’ in kısa mesafelerde hassasiyeti, hassasiyeti arttırma yöntemleri ve model araba
navigasyonuna uygulanabilirliği.
Amacımız, kısa menzilli model arabanın navigasyonunda, hassas ölçüm ve her ortamda
çalışabilirliğe sahip bir sistem kurabilmektir. Dünyada çok yaygın olarak kullanılan GPS
sistemin bu amaca uygunluğunu inceledik.
Bu incelemeyi yaparken temel olarak masa üstü araştırması yürüttük ve internet kaynaklarını
kullandık. Buna ek olarak sistemi aktif olarak kullanan bir kuruluş ile görüşerek sistemin
verimi hakkında deneyime dayalı bilgiler ve çeşitli kaynaklar elde etmek fırsatını bulduk.
2. GPS nedir?
Global Positioning System. (Global Yer Belirleme Sistemi) Düzenli olarak kodlanmış bilgi
yollayan bir uydu ağıdır ve uydularla aramızdaki mesafeyi ölçerek dünya üzerindeki kesin
yerimizi tespit etmeyi mümkün kılar.
Bu sistem, ABD savunma bölümüne ait, yörüngede sürekli olarak dönen 24 uydudan oluşur.
Bu uydular çok düşük güçlü radyo sinyalleri yayarlar. Yeryüzündeki GPS alıcısı, bu sinyalleri
alır. Böylece konum belirlenmesi mümkün olur.
Bu olağanüstü sistemi kurmak Amerika’ya ucuza mal olmamıştır. Sistemin kurulum değeri
yaklaşık olarak 12 milyar ABD Dolarıdır. Devam eden bakım masrafları sistemin değerini
arttırmaktadır.
Bu sistemin ilk kuruluş hedefi tamamen askeri amaçlar içindi. GPS alıcıları yön bulmakta,
askeri çıkartmalarda ve roket atışlarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Ancak, 1980’lerde
GPS sistemi sivil kullanıma da açılmıştır. Artık bir çok alanda hayati önem taşıyan bir araç
olarak kullanıma girmiştir.
2.1. Kullanım Alanları
GPS’ in karada, havada ve denizde bir çok kullanım alanı vardır. Basit bir anlatımla, GPS size
bulunduğunuz yerleri işaretleme ve belirlediğiniz noktaya geri dönme imkanı sağlar. GPS,
kapalı alanlar ve su altı gibi sinyallerin alınmasının güçleştiği yerler dışında dünya üzerinde
her yerde çalışır.
2.2. GPS Sistemi
NAVSTAR sistemi, uzay bölümü (uydular), kontrol bölümü (yer istasyonları) ve kullanıcı
bölümünden (GPS alıcısı) oluşur.
2.2.1. Uzay Bölümü
Uzay bölümü, en az 24 uydudan (21 aktif uydu ve 3 yedek) oluşur ve sistemin merkezidir.
Uydular, “Yüksek Yörünge” adı verilen ve dünya yüzeyinin 20.000 km üzerindeki yörüngede
bulunurlar. Bu kadar fazla yükseklikte bulunan uydular oldukça geniş bir görüş alanına
sahiptirler ve dünya üzerindeki bir GPS alıcısının her zaman en az 4 adet uyduyu görebileceği
şekilde yerleştirilmişlerdir.
Uydular saatte 7.000 mil hızla hareket ederler ve 12 saatte, dünya çevresinde bir tur atarlar.
Güneş enerjisi ile çalışırlar ve en az 10 yıl kullanılmak üzere tasarlanmışlardır. Ayrıca güneş
enerjisi kesintilerine karşı (güneş tutulması vs.) yedek bataryaları ve yörünge düzeltmeleri
için de küçük ateşleyici roketleri vardır.
GPS projesi ilk uydunun 1978’de ateşlenmesiyle başlamıştır. 24 uyduluk ağ 1994’de
tamamlanmıştır. Projenin devamlılığı ve geliştirilmesi ile ilgili bütçe ABD Savunma
Bölümüne aittir.
Uyduların her biri, iki değişik frekansta ve düşük güçlü radyo sinyalleri yayınlamaktadır. (L1,
L2) Sivil GPS alıcıları L1 frekansını (UHF bandında 1575,42 Mhz), ABD Savunma bölümü
alıcıları L2 (1227,60 Mhz) frekansını dinlemektedirler. Bu sinyal “Görüş Hattında – Line of
Sight” ilerler. Yani bulutlardan, camdan ve plastikten geçebilir ancak duvar ve dağ gibi katı
cisimlerden geçemez.
Daha rahat anlaşılması için, bildiğimiz radyo istasyonu sinyalleri ile L1 frekansını kıyaslamak
istersek; FM radyo istasyonları 88 ile 108 Mhz arasında yayın yaparlar, L1 ise 1575,42 Mhz’ i
kullanır. Ayrıca GPS’ in uydu sinyalleri çok düşük güçtedirler. FM radyo sinyalleri 100.000
watt gücünde iken L1 sinyali 20-50 watt arasındadır. İşte bu yüzden GPS uydularından temiz
sinyal alabilmek için açık bir görüş alanı gereklidir.
Her uydu yerdeki alıcının sinyalleri tanımlamasını sağlayan iki adet özel “pseudo-random”
(şifrelenmiş kod) kodu yayınlar. Bunlar Korumalı (Protected – P code) kod ve
Coarse/Acquisition (C/A code) kodudur. P kodu karıştırılarak sivil izinsiz kullanımı
engellenir, bu olaya “Anti-Spoofing” adı verilir. P koduna verilen başka bir isimde “P (Y)”
yada sadece “Y” kodudur.
Bu sinyallerin ana amacı yerdeki alıcının, sinyalin geliş süresini ölçerek, uyduya olan
mesafesini hesaplamayı mümkün kılmasıdır. Uyduya olan mesafe, sinyalin geliş süresi ile
hızının çarpımına eşittir. Sinyallerin kabul edilen hızı ışık hızıdır. Gelen bu sinyal, uydunun
yörünge bilgileri ve saat bilgisi, genel sistem durum bilgisi ve ionosferik gecikme bilgisini
içerir. Uydu sinyalleri çok güvenilir atom saatleri kullanılarak zamanlanır.
2.2.2. Kontrol Bölümü
Adından anlaşılacağı gibi, Kontrol Bölümü, GPS uydularını sürekli izleyerek, doğru yörünge
ve zaman bilgilerini sağlar. Dünya üzerinde 5 adet kontrol istasyonu bulunmaktadır.
Bunlardan dördü insansız, biri insanlı ana kontrol merkezidir. İnsansız kontrol merkezleri,
topladıkları bilgileri ana merkeze yollarlar. Ana merkezde bu bilgiler değerlendirilerek gerekli
düzeltmeler uydulara bildirilir.
2.2.3. Kullanıcı Bölümü
Kullanıcı bölümü yerdeki alıcılardır. Daha önce bahsedildiği gibi çeşitli amaçlarla GPS
kullanarak yerini belirlemek isteyen herhangi bir kişi, sistemin kullanıcı bölümüne dahil olur.
2.3. GPS’ in Çalışma Prensibi
Uyduların Konumunun Önemi
GPS alıcısı yerini belirlemek için, öncelikle uyduların kesin yerini bilmelidir ve onlara ne
kadar uzaklıkta olduğunu bulmalıdır.
Şimdi GPS’ in uyduların yerini nasıl öğrendiğini inceleyecek olursak; Alıcı uydudan iki çeşit
bilgi alır. Bunlardan birisi, uyduların konumlarını bildiren “almanac data – almanak bilgisi “
dır. Almanak bilgisi sürekli olarak yollanır ve GPS’ in hafızasında saklanır. Bu sayede GPS
her uydunun yörüngesini bilir ve olması gereken konumu hesaplar. Uydular konum
değiştirdikçe almanak bilgisi yenilenir.
Uydu yörüngelerinde ufak sapmalar meydana gelebilir. Bu sapmaların hesaplanması için
kontrol bölümü uyduların yörünge bilgilerini sürekli olarak izler. Elde edilen bu hata verileri
Ana kontrol merkezine ulaştırılır ve düzeltilerek buradan uydulara geri gönderilir. Bu
düzeltilmiş kesin konum bilgilerine Ephemeris Data – Geçici Bilgi adı verilir. Bu bilgiler
güncelliğini 4 ila 6 saat arasında korur. Ephemeris bilgisi daha sonra kodlanarak GPS alıcısına
gönderilir.
Almanak ve Ephemeris bilgilerini alan GPS alıcısı, uyduların kesin konumlarını sürekli olarak
belirler.
Zamanlamanın Önemi
GPS alıcısının uyduların kesin konumlarını bilmesinin yanı sıra uydulara olan uzaklığını da
bilmesi gerekir. Bu sayede, dünya üzerindeki yerini hesaplayabilir. Bunun için basit bir
formül kullanılır.
Uyduya olana uzaklık; gönderilen sinyalin geliş süresiyle, hızının çarpımına eşittir.
(Geliş Süresi x Hız = Mesafe)
Uzaklığı belirlemek için kullanılan bu formülde, hızı zaten bilmekteyiz. Radyo dalgasının
hızı, atmosferdeki ufak etkiler sayılmazsa, Işık Hızına eşittir. (c = 300.000 km/sn)
Bundan sonra, formülün zaman kısmının hesaplanması gerekir. Çözüm uydulardan gelen
kodlanmış sinyallerin içinde saklıdır. Gönderilen koda “Pseudo-Random Kod” adı verilir.
Böyle adlandırılmasının sebebi, çok düzensiz bir sinyal olmasıdır. GPS alıcısı da aynı kodu
üreterek, uydudan gelen kodla eşleştirmeye çalışır. Bu iki kodu karşılaştırarak aradaki
gecikmeyi tespit eder, bu gecikme miktarı ile ışık hızının çarpımı mesafeyi verir.
Yaklaşık olarak bir uydudan sinyalin dünyaya ulaşma süresi 0,06 saniyedir. Saniyenin binde
birinde oluşacak bir hata, mesafe ölçümünde 300 km’ lik bir kaymaya sebep olacaktır. GPS
alıcısının saati, uydudaki saatler kadar hassas değildir. Alıcıya bir Atom Saati koymak ise çok
pahalı ve çok hantal olurdu. Bu yüzden, uyduya olan mesafe ölçümü, “Pseudo Range” olarak
adlandırılır. Bu bilgiyi kullanarak pozisyon belirlemek için, 4 uydu kullanılarak saat hatasını
minimuma indirinceye kadar ölçüm yapılır.
Geometrik Hesap
Şimdi uyduların yerlerini ve uydulara olan uzaklıları biliyoruz. Diyelim ki, birinci uyduya
olan uzaklık 20.000 km; bizim yerimiz, merkezi uydu olan ve 20.000 km çapındaki kürenin
yüzeyi üzerindeki her hangi bir nokta olabilir. İkinci bir uyduya da 21000 km uzaklıkta
olalım. Bu durumda, ikinci küre birinci küre ile kesişerek ara kesitte bir çember oluşturur.
Eğer buna 22.000 km uzaklıkta üçüncü bir uydu eklersek, üç kürenin ortak kesim noktası olan
2 nokta elde ederiz.
İki olası pozisyon belirlenmesine rağmen bu iki nokta arasında büyük koordinat farkları
mevcuttur. Bu iki noktadan hangisinin gerçek pozisyon olduğunu bulmak için, GPS alıcısına
yaklaşık yükseklik verisinin girilmesi gerekir. Bu şekilde GPS geriye kalan iki-boyut içinde
kesin pozisyonu belirleyebilir. Fakat üç-boyutta yer belirlenmesi için GPS dördüncü bir uydu
daha kullanır. Diyelim ki dördüncü uyduda bizden 19.000 km uzaklıkta olsun, bu dördüncü
küreyi, önceki kürelerle kesiştirirsek, elimizde sadece bir ortak kesim noktası kalır. Bu da üçboyutta
kesin konumu belirtir.
Almanak Bilgisi
GPS sürekli olarak, uyduların konumları ile ilgili bilgileri depolar. Depolanan bu bilgiye
Almanak Bilgisi denir. GPS uzun süre çalıştırılmazsa, daha önce toplanmış olan Almanak
bilgisi güncelliğini yitirir. Buna GPS’ in “soğuması” (cold) adı verilir.
GPS “soğuk” iken çalıştırılırsa uydudan bilgi toplaması uzun sürebilir. Uydulardan alınan
bilgiler dört ile altı saat güncelliğini korur, bu süre içinde GPS tekrar açılır ise bu durumda
GPS “sıcak” (warm) olarak nitelendirilir ve çalışmaya başlaması çok daha kısa süre alır. GPS’
lerin özellikleri arasında “Sıcak” ve “Soğuk” başlatma süreleri yer alır.
GPS Alıcı Teknolojisi
Çoğu modern GPS alıcıları paralel, çok kanallı çalışma sistemine sahiptir. Daha önceleri
yaygın olan tek kanallı GPS alıcı modelleri çeşitli ortamlarda sürekli olarak uydu takip
edemiyorlardı. Paralel alıcılar ise her biri bir uyduyu izlemek üzere, 5 ile 12 alıcı devresine
sahiptirler. Bunların içinden en kuvvetli dört sinyal takip edilir. Paralel alıcılar uydulara hızla
kilitlenebildikleri gibi, yüksek binalar, sık ormanlar gibi zor ortamlarda da efektif bir şekilde
çalışırlar.
2.4. GPS İle Pozisyon Ölçümünde Hata Kaynakları
Sivil GPS alıcıları aşağıdaki çeşitli nedenlerden dolayı pozisyon hataları yapmaya
meyillidirler.
Uydu Hataları
Zamanlama GPS için kritik bir faktör olduğu için GPS uyduları atom saatleri ile
donatılmışlardır. Ancak atom saatleri de mükemmel değildir. Zamanlamada oluşan çok ufak
hatalar, mesafe ölçümünde küçümsenmeyecek yanılgılara yol açar.
Uyduların uzaydaki pozisyonları ise hesaplamanın başlangıç noktasıdır. GPS uyduları yüksek
yörüngelere yerleştirilmişlerdir ve dünyanın üst atmosferinin bozucu etkilerinden
etkilenmezler. Buna karşın tahmin edilen yörüngelerinde ufak kaymalar yapabilirler. Bu da
pozisyon hatalarına yok açar.
Atmosfer
GPS uyduları zamanlama bilgilerini radyo sinyalleri olarak gönderirler ve bu da ayrı bir hata
kaynağıdır. Çünkü dünya atmosferinde, radyo sinyalleri her zaman tahmin edildiği gibi
hareket etmezler.
Radyo sinyallerinin atmosfer içinde ışık hızında hareket ettiği ve bu hızın sabit olduğu kabul
edilse de, ışık hızı sadece vakum ortamında sabittir. Radyo sinyalleri, içinde bulundukları
ortama göre yavaşlama gösterirler.
GPS sinyalleri İyonosfer’de yüklü parçacıklar ve Trotosferde su buharı tarafından geciktirilir.
Tüm hesaplamalarda ışık hızı sabit kabul edildiğinden bu gecikmeler uydunun uzaklığını
ölçmede hatalara yol açar.
İyi alıcılar atmosfer içindeki bu tipik yolculukta doğacak hataları düzeltmek için bir düzeltme
faktörü kullanırlar. Ancak atmosfer farklı yerlerde ve zamanlarda değişiklik göstereceği için
teorik bir hata modeli oluşturulamaz.
Değişken Rota Hatası
Sonunda dünya yüzeyine ulaşan GPS sinyalleri GPS alıcısına ulaşmadan önce katı cisimler
tarafından yansıtılır veya engellenir. Bu hata formuna “Değişken Rota” (Multipath) hatası
denir. İlk olarak antene gelen sinyal direkt gelirse daha hızlı ulaşır, sonradan yansıyarak gelen
sinyal diğerinden daha geç ulaşır ve bu sinyaller birbirleriyle karışarak gürültülü sonuç
yaratırlar.
Alıcı Hatası
Yerdeki alıcılar da mükemmel değildir. Kendi saatlerinde oluşan kaymaların yanı sıra iç
gürültülerden dolayı da hata yaparlar.
Seçici Kullanılabilirlik (Selective Availability)
Yukarıda anlatılan doğal hatalardan daha kötüsü, ABD Savunma Bölümü tarafından yapılan
"Kasti Hatalardır". Bu "Seçici Kullanılabilirlik" politikasının altında yatan amaç ise, karşı
güçlerin GPS sisteminin ABD ve yandaşlarına karşı kötü niyetli kullanımını önlemektir.
ABD Savunma Bölümü tarafından GPS uydu saatlerinde ve uyduların yörüngelerinde bazı
küçük sapmalar yaratılır. Bu etkiler, sistemin sivil kullanımdaki hassasiyetini önemli ölçüde
azaltır.
Eğer sabit bir GPS alıcısını hareketinin konum grafiğini, Seçici Kullanılabilirlik devrede iken
çizmek istersek, pozisyonumuzun 100 m çapındaki bir daire içinde dolaştığını görürüz.
Askeri alıcılarda bulunan kod çözücü anahtarlar, hangi hataların devrede olduğunu ve ne
kadar olduğunu söyler; böylece hatalar giderilebilir. Bu yüzden askeri GPS alıcıları, çok daha
hassas ölçüm kabiliyetine sahiptir.
Hata Kaynaklarının Gözden Geçirilmesi:
3. Hassasiyeti Artırma Yöntemi - DGPS
3.1. DGPS Nedir?
Eğer dünya bir laboratuar olsaydı, mükemmel laboratuar koşullarında GPS sistemi hatasız
çalışırdı.
GPS tasarımcıları, bu sistemi potansiyel birçok problemden koruyarak büyük bir iş
yapmışlardır. Ancak küçük hatalar birleşerek daha büyük hatalara neden olur. Hassasiyeti arttırmanın en yaygın yöntemi olan “Differential GPS” bu hataların çoğunu yok
edebilmektedir.
Her Uydu İçin Hassasiyet Standart GPS (m) Differential GPS (m)
Uydu Saatleri 1,5 0
Yörünge Hataları 2,5 0
Iyonosfer 5,0 0,4
Troposfer 0,5 0,2
Alıcı Gürültüsü 0,3 0,3
Değişken Rota (Yansımalar) 0,6 0,6
Seçici Kullanılabilirlik (SA) 5,0 0
Tipik Pozisyon Hassasiyeti
Yatay 5 2 1,3
Düşey 8 2,0
3-D 12 2,8
Diferansiyel GPS, doğal nedenler ve insan ürünü faktörlerden oluşan hataları azaltır. Bunun
arkasındaki sır, iki adet alıcı kullanımıdır. Özetle fikri anlatmak istersek;
Bölüm 2.4’de anlatıldığı gibi, GPS sinyalindeki hatalar birçok nedene dayalı olarak meydana
gelir. (uydu saatleri, yörünge hataları, atmosfer hataları gibi) Bu hataların çoğu değişken
oldukları için, tahmin edip düzeltilmeleri oldukça zordur. Yapılması gereken hataları
oluştukları süre içinde ölçmek olmalıdır.
İşte bu noktada ikinci alıcı devreye girer. Koordinatları tam olarak bilinen bir noktaya GPS
alıcısı yerleştirilir. Bu ikinci alıcı uydulardan gelen bilgilerle kendi pozisyonunu hesaplar ve
bilinen pozisyonla bu bilgileri kıyaslar. Aradaki fark GPS sinyalindeki hatadır.
Ne yazık ki, uydu hatalarını bir kere tespit edip, aynı verileri kullanarak ölçüme devam
edemezsiniz. Çünkü uydu hataları sürekli olarak değişmektedir. Bu işi yapmak için iki tane
GPS alıcısına ihtiyaç vardır. "Referans" alıcısı sürekli olarak belirlenen noktada durur ve
uyduların hatalarını tespit ederek diğer alıcıya yollar (gezinerek pozisyon tespiti yapan bu
alıcıdır), bu alıcı, gelen hata verilerini hesaplarına katarak daha hassas sonuçlar elde edebilir.
Bu teknikle DGPS birçok bilimsel araştırma ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmaktadır.
DGPS düzeltme verilerinin gönderilmesi ve alınmasında RTCM SC-104 adı verilen
uluslararası bir veri standardı ve IALA' nın kıyı sahil vericilerine uyarlanmak üzere
geliştirdiği ayrı bir RTCM SC-104 standardı kullanılmaktadır.
3.2. DGPS Nasıl Çalışır?
Basit GPS otonom olarak çalışır. Başka bir deyişle, tek bir alıcı ile dünyanın herhangi bir
yerinde iyi sonuçlar alınabilir. Ancak, DGPS iki alıcının birlikte kullanımından oluşur. Biri
sabit diğeri hareketli olarak çalışır.
Burada sabit alıcı DGPS sisteminin hassasiyetinin anahtarıdır. Bu sabit istasyon uydulardan
alınan ölçüm değerlerini referans değerleri olarak kullanır.
Bizim dünya üzerindeki hareketimiz, uyduların dünyaya olan mesafesinin yanında, ihmal
edilecek kadar küçüktür. Eğer iki alıcı birbirine yeterince yakın ise, ki bu mesafe birkaç yüz
km olabilir, bu iki alıcıya gelen sinyaller atmosferin aynı diliminden geçer ve aynı hataların
etkisinde kalır. Böylece ikisinde de aynı gecikmeler meydana gelir.
Bu prensipten yararlanarak düzeltmeler yapılabilir.
Referans Alıcısı Hataları Ölçer
Referans Alıcısı, sabit ve koordinatları kesin olarak bilinen bir noktaya yerleştirilir. Bu
referans alıcısı, hareketli GPS alıcısı ile aynı sinyalleri alır ancak normal bir GPS’ den farklı
olarak, hesaplamaları tersten yapar. Zamanlama sinyalleriyle pozisyon hesaplamak yerine,
bilinen pozisyondan zamanı hesaplar.
Referans istasyonu, kendi konumunu ve uyduların olması gereken konumu da bildiğinden,
bulunduğu noktayla her bir uyduya olan teorik mesafesini hesaplar. Bu mesafeyi ışık hızına
bölerek zamanı bulur. Bu süre, uydudan belirtilen noktaya sinyallerin gelmesi gereken
süredir. Teorik süre ile eldeki süreyi karşılaştırır. Aradaki fark sinyalin hatası veya
gecikmesidir.
Hata Düzeltmeleri Hareketli Alıcıya Gönderilir
Bundan sonraki basamak ise, bu hata düzeltmelerinin hareketli alıcılara gönderilmesidir.
Böylece alıcı hesaplarını bu hatalara göre düzeltir. Referans istasyonu, hareketli alıcının hangi
uyduların kullanıldığını bilmediğinden, tüm uydulardan gelen sinyallerin hatalarını hesaplar
ve hareketli alıcılara gönderir. Bu hata bilgilerinin aktarımında standart bir format
kullanılmaktadır.
Düzeltme Faktörlerinin Gönderilmesi
Bunun için birkaç yöntem mevcuttur ancak kullanılan temel yöntem radyo bağlantısıdır.
Buradaki asıl sorun bilgi transferindeki hızdır. Referans istasyonu düzeltme bilgilerini
göndermekle zaman kaybetmemelidir. Eğer bilgiler geç gönderilirse, düzeltmeler güncelliğini
kaybedebilir çünkü atmosfer ve uydu durumları sürekli olarak değişmektedir.
Buna ilave olarak referans istasyonu hesaplama yaparken de biraz vakit kaybedecektir.
Referans istasyonunda yapılan hesaplamalar ve bilginin gönderilmesi sırasında geçen süreye
referans istasyonunun gecikme süresi denir. (Latency)
3.3. Post-Processed DGPS
Bazı DGPS uygulamaları için, radyo bağlantısına gerek olmayabilir. Çünkü bazı projeler
“Gerçek Zamanlı” hesaplama gerektirmez. Buna örnek olarak, deniz tabanında bir noktada
yapılacak sondaj işleminde gerçek zamanlı konum verisine ihtiyaç duyulurken, karada yeni
yapılmış bir yolun haritasının çıkartılması için gerçek zamanlı hesaplamaya gerek
olmayabilir. Bu gibi uygulamalarda, hareketli GPS alıcısı sadece ölçtüğü pozisyonları ve
ölçüm zamanlarını kaydeder. Daha sonra, bu değerler referans istasyonu tarafından, aynı
zaman aralığında kaydedilmiş düzeltme değerleri ile birleştirilerek hatalar giderilir. Bu
sisteme “Post-Processed DGPS” adı verilir.
Bu sistemin bir başka varyasyonu da “Inverted DGPS” dir. Bunu örnekle açıklamak istersek,
periyodik olarak yerlerini ana istasyona bildiren bir kamyon filosunu ele alalım. Kamyonların
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 tarafında bulunduğunu dahi izleyebilir.
4. Sonuç
4.1. GPS’ in Değerlendirilmesi
GPS’ in şu anki durumu çoğu araştırma görevleri için heyecan verici derecede kullanışlıdır ve
ileride gelişmeler bu sistemi gündelik yaşamın bir parçası haline getirecektir. Günümüzde
stratejik projelerden, eğlence amaçlı gezilere kadar bir çok alanda GPS temel bir araç olarak
kullanılmaktadır.
Araştırma konumuz olan GPS’ in model araba navigasyonuna uygunluğu konusunda varılan
sonuçlar aşağıda özetlenmiştir.
Hassasiyet
Model arabanın boyutlarını düşünürsek, en azından 10 cm hassasiyet ile yer tespiti
yapabilmemiz gerekmektedir. Deneylerimizle de elde ettiğimiz sonuçlara göre standart GPS’
in bize verebileceği hassasiyet en iyi şartlarda 5 m olabilir.
Piri Reis Denizcilik ve Deniz Kaynaklarını Araştırma Geliştirme ve Eğitim Vakfı başkanı
Prof. Dr. Erol İzdar ile görüşmemiz sonucunda; DGPS sistemini 1995’den beri deniz altı
araştırmalarında, deniz aracının belirlenen rotayı hatasız takibinin sağlanması amacıyla
kullandıklarını ve uygun hava şartlarında 10 cm hassasiyete kadar inebildiklerini belirtmiştir.
Kurulum Kolaylığı
DGPS verici istasyonunun kurulması için önceden ölçümler ve sürekli olarak kontroller
yapılması gerekmektedir. Bu da sistemin kurulumu ve işletilmesini zorlaştırmaktadır.
Fizikcimurat tarafindan hazirlanip/düzenlenip Beceriksizler Boardda sunulmustur
Seite 9 von 10
Her Ortamda Kullanılabilirlik
GPS sisteminin bizim için en büyük dezavantajı kapalı mekanlarda kullanılmasının imkansız
olmasıdır.
Maliyet
Standart GPS’ in maliyeti 200 ABD Doları’nı geçmemekle beraber hassasiyetini arttırmamız
gerekmektedir. Hassasiyeti arttırmak için DGPS sisteminin kurulması gerekmektedir.
Yaptığımız araştırmadan elde ettiğimiz sonuç DGPS sistemi maliyetinin 40.000 - 45.000
ABD Doları arasında olduğudur.
Yukarıda sayılan sebeplerden dolayı model araba navigasyonu için standart GPS sisteminin
kullanılmasının imkansız, DGPS sisteminin ise prensip olarak uygun ancak pahalı ve
kullanışsız olduğu sonucuna vardık.
4.2. Önerilen Yöntem
Amacımız, kısa menzilli model arabanın navigasyonunda, hassas ölçüm ve her ortamda
çalışabilirliğe sahip bir sistem kurabilmektir. Beklentilerimiz doğrultusunda GPS’ in yeterli
olamayacağı yukarıdaki sonuçtan açıkça görülmektedir. GPS bu projede, ancak uzun
menzillere çıkılması durumunda yardımcı kontrol elemanı olarak kullanılabilir.
Araştırmalarımızdan, bu ve buna benzer projelerde accelerometer, tilt sensor, gyroscope gibi
ölçme elemanları ile çok hassas sonuçlar elde edildiğini gördük.
Özellikle accelerometer hız ve pozisyon ölçümünde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Accelerometer ile yapabileceklerimiz:
Hız ve pozisyon ölçümü
Hız için ivme bir kere integre edilir.
Konum için ivme iki kere integre edilir.
Titreşim ve şok ölçümü
Makina sağlığı için vibrasyon ölçümü
Hareket ve şok ölçümü
Yönlendirme için yerçekimi ölçümü
Yalpa ve eğiklik ölçümü
2 ve 3 boyutlu uzayda pozisyon belirleme
Kullanım alanlarının genişliğinin yanı sıra accelerometer çok küçük ve ucuz bir ölçme
elemanıdır.
Sonuç olarak kısa menzilde model araba navigasyonu için GPS’ in kullanılması efektif
olmayacaktır. Bunun yerine accelerometer istenilen sonuçları çok daha hassas verecektir ve
GPS sistemine göre maliyeti daha düşüktür. Kaynaklar
B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger, and J. Collins
”Theory and Practice of GPS” , 4. Baskı
SpringerWienNewYork, 1992
Hurn Jeff
”Differential GPS Explained”
Tribmle Navigation, 1993