GPS alıcımı elektronik haritalar ile kullanabilir miyim?

GPS alıcıları temelde koordinat çifti üretimi amaçlı yapılmışlardır. Kullanıcı arayüzü, alıcının gelişmişliğine bağlı olarak sadece koordinat çifti ve seyrüsefer bilgilerini ekrana getirmekten hafızasında bulunan elektronik haritalar ile eşleştirmeye kadar bir çok farklı çeşitte bulunabilir. Ayrıca haritalar alıcı üzerinde değil de bilgisayar üzerinde de olabilir. Bu durumda yine alıcının NMEA çıktı özelliği kullanılarak bilgisayar üzerindeki haritalar kullanılabilir.

Kullanıcı kendi haritasını yapabilir mi?

Ülkemizin kara ve denizler için oldukça detaylı haritalarının üretilip kullanıma sunulmuş olmasına rağmen bazı durumlarda bu haritalar kullanım bölgesini kapsayamamakta veya geçici haritalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tip haritaların üretimi sadece el tipi GPS alıcılarının veya el bilgisayarları ile beraber kullanımı ile mümkün olabilmektedir. Sadece GPS alıcısı kullanılmak istenirse alıcının TRACK özelliğinden faydalanılabilir ve TRACK fonksiyonu sıklığı kullanıcı tarafından belirlenebilen noktaların oluşturduğu çizgisel bilgi anlamına gelir. SD tipi kart özelliğnden ötürü MERIDIAN modeli GPS alıcıları yüzlerce TRACK kaydı yapabilmektedirler ve bu tip işler için en uygun çözümü sunmaktadırlar.

Uydular normal evrensel bilgiler dışında diğer uyduların yörünge bilgilerini ve hassas saat sinyali iletiyor. Bu bilgilerle uyduların pozisyonları hesaplanıyor. Modern GPS alıcıları 12 paralel kanalla çalışıyor. Bunun üçü pozisyon tespiti için kullanılıyor (üçgenleme). Dördüncü uydu yüksekliği belirliyor. Diğer sekiz kanalın aldığı uydu sinyalleriyle beraber GPS cihazı bu 12 kanaldan aldığı verilerle güvenilir şekilde pozisyonunu belirliyor.

Açık SA'da (seçimli kullanım) yinede 3 metrelik hassasiyeti sağlamak için ikinci bir GPS cihazı pozisyonu önceden şağlıklı şekilde belirlenmiş bir noktaya monte ediliyor. Bu cihaz referans noktası olarak çalışıyor. Alınan uydu bilgileri ve bilinen referans noktası bilgileri birbiriyle karşılaştırılıyor. Aralarındaki fark mobil cihaza iletiliyor ve böylece sağlıklı bir pozisyon ölçümü sağlanıyor. Sinyalleri alan tüm GPS cihazları bu bilgilerden kendi pozisyonlarını düzeltebiliyorlar. Bu işleme DGPS (diferansiyel GPS) deniliyor.

PDGPS (precision DGPS - kesin DGPS) veya RTK (Real Time Kinematic - gerçek zamanlı devimsel) ise; uydu sinyallerinin taşıyıcı fazlarını belirleyerek hassasiyetin 1cm'ye kadar yükseltilebilmesidir. PDGPS taşıyıcı faz ölçümüyle ve çiftleme navigasyonla araçların yollarda tek başına seyirleri mümkün kılınabilir.

Uygulama Alanları

Askeri: GPS cruise füzelerinde (kıtalar arası füzelerde) ve hassas güdümlü füzelerde kullanılmaktadır. Balistik füzelerede de fırlatma pozisyonunun daha doğru olarak hesaplanması için kullanılmaktadır. Ayrıca Amerikan Nükleer Patlama Gözlemleme Sisteminin büyük bir parçası olarak GPS uyduları nükleer patlama dedektörleri içerir.

Türk Silahlı Kuvvetleri'de izlediği savunma politikasına paralel olarak bir çok alanda gps uygulamalarından yararlanmaktadır.Örnek olarak komando birlikleri intikal, travers, arazide yön bulma gibi bir çok alanda gpsten faydalanmaktadır.

Sivil GPS alıcılarına füze yapma amaçlı kullanılmamaları için 18 km yükseklik ve 450km/s hız gibi limitler getirilmiştir.

Araştırma: En pahalı GPS alıcıları haritacılar tarafından sınırların, yapıların, harita işaretlerinin konum tespiti ve yol yapım çalışmaları için kullanılmaktadır.

Görsel engelliler için: 1980'lerin sonlarına doğru uygulamaya giren GPS ile birlikte "MoBIC, Drishti, Brunel Navigation System for the Blind, NOPPA, BrailleNote GPS and Trekker" isimli projeler yürütülmeye başlamıştır.

Havacılık: GPS uçaklarda da diğer yön bulma aygıtlarına ek olarak kullanılmaktadır. Bazı firmalar yolcuların el tipi GPS alıcılarını kullanmalarına izin vermemektedir.

Referans saat: Birçok senkronizasyon sistemi referans saat kaynağı olarak GPS'i kullanmaktadır. GPS sistemi UTC ve GMT'den farklı olarak kendi uyduları üzerindeki atomik saatleri kullanmaktadır. Bunlar 6 Haziran 1980'de sıfırlanmışlar, ve artık saniyeleri düzeltmesi yapılmadığı için UTC'den 14 saniye ileridedirler. Bu nedenle periyodik olarak GPS alıcılarına UTC saat bilgisi gönderilir.

GPS Sistemi

 NAVSTAR sistemi, uzay bölümü (uydular), kontrol bölümü (yer istasyonları) ve kullanıcı bölümünden (GPS alıcısı) oluşur.

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 20.200 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.

GPS sinyalleri binalardan yansıdığı için şehir içlerinde araziye oranla hassasiyeti azalır. Yeraltına kazılan tünellerde ise sinyal elde edilemez. Hatalı sinyallerin elde edilebileceği ya da hiç sinyal elde edilemeyen bölgelerde kullanılmak üzere geliştirilen Diferansiyel GPS'ler tarafından bu hatalar en aza indirilerek daha hassas bir yer ölçümü yapılabilir.

Daha rahat anlaşılması için, bildiğimiz radyo istasyonu sinyalleri ile L1 frekansını kıyaslamak istersek; FM radyo istasyonları 88 ile 108 Mhz "P (Y)" ya da 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 hızı dır. 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.

Kontrol Bölümü

Adından anlaşılacağı gibi, Kontrol Bölümü, GPS uydularını sürekli izleyerek, doğru yörünge ve zaman bilgilerini sağlar. Dünya üzerinde 5 adet kontrol istasyonu bulunmaktadır.(Hawai,Kwajalein,Colorado Spring(Ana merkez),Ascension adaları ve Diego Garcia) 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.

Kullanıcı Bölümü

Kullanıcı bölümü yerdeki alıcılardır. Çeşitli amaçlarla GPS kullanarak yerini belirlemek isteyen herhangi bir kişi, sistemin kullanıcı bölümüne dahil olur. Genellikle intikal yapan komando birlikleri tarafindan kullanılır..