GPS (Global Positioning System – Küresel Konumlandırma Sistemi) nedir ?
GPS, minimum 24 uydudan oluşan uydu tabanlı bir sistemdir. Bu uydular, Dünya yörüngesinde yaklaşık 20.000 km yükseklikte yer alır. Hava koşullarından bağımsız olarak dünya genelinde 7 gün 24 saat çalışır. Ayrıca kullanmak için herhangi bir kurulum ücreti veya abonelik ücreti talep etmez.
GPS, aşağıdaki üç parçalı bileşenlerden oluşur:
- Uzay (uydular):Uydular Dünya’nın etrafında dönerek kullanıcılara coğrafi konum ve günün saati hakkında sinyaller iletir. Filolar için bu uydular, cep telefonu şebekesinin olmadığı uzak bölgelerde bile gerçek zamanlı araç takibi ve doğru rota navigasyonu sağlar.
- Yer kontrolü: Kontrol , yer tabanlı izleme istasyonları, ana kontrol istasyonları ve yer antenlerinden oluşmaktadır. Kontrol faaliyetleri, uzaydaki uyduların izlenmesi ve işletilmesi ile iletimlerin izlenmesini içerir. Kuzey ve Güney Amerika, Afrika, Avrupa, Asya ve Avustralya dahil olmak üzere dünyanın hemen her kıtasında izleme istasyonları bulunmaktadır.
- Kullanıcı ekipmanı: GPS alıcıları ve vericileri de dahil olmak üzere, saatler, akıllı telefonlar ve telematik cihazlar gibi öğeler. Filo operasyonlarında, telematik üniteler veya sürücü akıllı telefonları gibi cihazlar uydu sinyallerini alır ve sevkiyatı ve filo güvenliğini desteklemek için kesin konumları hesaplar .
GPS, “trilaterasyon” adı verilen bir teknikle çalışır.
Konum, hız ve yüksekliği hesaplamak için kullanılan trilaterasyon, konum bilgilerini çıkarmak için uydulardan sinyaller toplar. Bu kavram, genellikle mesafeleri değil açıları ölçmek için kullanılan üçgenleme ile karıştırılır. Dünya yörüngesindeki uydular, dünya yüzeyinde veya yakınında bulunan bir GPS cihazı tarafından okunmak ve yorumlanmak üzere sinyaller gönderir.
Konumu hesaplamak için bir GPS cihazının en az dört uydudan gelen sinyali okuyabilmesi gerekir.
Ağdaki her uydu günde iki kez dünyayı çevreler ve her uydu benzersiz bir sinyal, yörünge parametreleri ve zaman gönderir. Herhangi bir anda, bir GPS cihazı altı veya daha fazla uydudan gelen sinyalleri okuyabilir. Tek bir uydu, bir GPS cihazı tarafından alınan ve GPS sensörü ile uydu arasındaki mesafeyi hesaplamak için kullanılan bir mikrodalga sinyali yayınlar. Bir GPS cihazı sadece bir uyduya olan uzaklığı hakkında bilgi verdiği için tek bir uydu çok fazla konum bilgisi sağlayamaz. Uydular açılar hakkında bilgi vermez, bu nedenle bir GPS cihazının konumu, bir kürenin yüzey alanının herhangi bir yerinde olabilir. Bir uydu sinyal gönderdiğinde, GPS cihazından uyduya ölçülen yarıçaplı bir daire oluşturur. İkinci bir uydu eklediğimizde, ikinci bir daire oluşur ve konum, dairelerin kesiştiği iki noktadan birine daraltılır.
Üçüncü bir uydu ile, cihaz üç dairenin kesiştiği noktada olduğu için nihayet konum belirlenebilir hale gelir. Bununla birlikte, üç boyutlu bir dünyada yaşadığımız için her uydunun bir daire değil bir küre ürettiğini söylememiz daha doğru olur. Üç kürenin kesişimi iki kesişme noktası oluşturur, bu nedenle de konum algılamada Dünya’ya en yakın nokta seçilir.
GPS takip cihazı nedir ?
GPS uydularından gelen sinyalleri kullanarak bir kişinin, aracın veya varlığın kesin konumunu gerçek zamanlı olarak belirleyen ve kaydeden bir cihazdır. Bu konum verilerini merkezi bir sisteme veya uygulamaya göndererek kullanıcıların hareketleri izlemesine, rotaları takip etmesine ve güvenlik ile verimliliği artırmasına olanak tanır.
GPS’in kullanım alanları nelerdir?
GPS, birçok farklı sektördeki işletmeler ve kuruluşlar için güçlü ve güvenilir bir araçtır . Harita mühendisleri, filo sürücüleri, bilim insanları, pilotlar, gemi kaptanları, acil müdahale ekipleri ve madencilik ve tarım işçileri, GPS’i günlük işlerinde kullanan kişilerden sadece birkaçıdır.
GPS bilgileri, doğru ölçümler ve haritalar hazırlamak, hassas zaman ölçümleri yapmak, konum veya yer takibi yapmak ve navigasyon için kullanılır. GPS her zaman ve neredeyse tüm hava koşullarında çalışır.
GPS’in beş ana kullanım alanı vardır
- Konum: Bir pozisyon belirleme
- Navigasyon: Bir konumdan diğerine ulaşmak
- Takip: Nesnelerin veya kişisel hareketlerin izlenmesi.
- Haritalama: Dünyanın haritalarını oluşturmak
- Zamanlama: Hassas zaman ölçümleri yapmayı mümkün kılmak
GPS, özellikle filo yönetiminde son derece değerlidir; araçların gerçek zamanlı olarak izlenmesine, rotaların optimize edilmesine ve sürücü güvenliğinin ve verimliliğinin artırılmasına yardımcı olur.
GPS ne kadar doğru?
GPS cihazlarının doğruluğu , mevcut uydu sayısı, iyonosfer, kentsel ortam ve daha birçok değişkene bağlıdır.
GPS doğruluğunu etkileyebilecek bazı faktörler şunlardır:
- Fiziksel engeller: Varış zamanı ölçümleri, dağlar, binalar, ağaçlar ve benzeri büyük kütleler tarafından çarpıtılabilir.
- Atmosferik etkiler: İyonosferik gecikmeler, yoğun fırtına örtüsü ve güneş fırtınaları GPS cihazlarını etkileyebilir.
- Ephemeris: Bir uydunun yörünge modeli yanlış veya güncel olmayabilir, ancak bu durum giderek daha nadir hale gelmektedir.
- Sayısal hesaplama hataları: Cihaz donanımı teknik özelliklere uygun olarak tasarlanmamışsa bu bir etken olabilir.
- Yapay müdahale: Bunlar arasında GPS sinyal bozucu cihazlar veya sahte sinyaller yer almaktadır.
Sinyalleri engelleyebilecek bitişik yüksek binaların bulunmadığı açık alanlarda doğruluk oranı daha yüksek olma eğilimindedir. Bu etki kentsel kanyon olarak bilinir.
Manhattan veya Toronto’nun merkezinde olduğu gibi, bir cihaz büyük binalarla çevrili olduğunda, uydu sinyali önce engellenir, ardından bir binadan yansıyarak cihaz tarafından nihayet okunur. Bu durum, uydu mesafesinin yanlış hesaplanmasına yol açabilir.
Fiziksel ve çevresel faktörlere ek olarak, dijital güvenlik de GPS güvenliği için önemli bir husustur . GPS takip cihazlarını sahte sinyal gönderme ve sinyal bozma gibi siber tehditlere karşı korumak, güvenilir verilerin korunmasına yardımcı olur. Bu, şifrelenmiş sinyaller, ürün yazılımı güncellemeleri ve yedek konum kaynakları kullanılarak güvenilir verilerin sağlanmasıyla gerçekleştirilebilir.
GNSS ( Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri )
GPS, küresel kapsama alanına sahip bir uydu navigasyon sistemi olan Küresel Navigasyon Uydu Sistemi olarak kabul edilir.
2020 yılı itibariyle, tam olarak faaliyette olan üç küresel navigasyon uydu sistemi bulunmaktadır:
- ABD navigasyon sinyal zamanlama ve menzil belirleme (NAVSTAR) GPS sistemi
- Rusya’nın Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (GLONASS)
- Avrupa’nın Galileo sistemi
ABD’ye ait 32 uydudan oluşan NAVSTAR GPS , en bilinen ve en yaygın kullanılan uydu sistemidir. Rusya’nın GLONASS sistemi ise 24 faal uydudan oluşmakta olup, üç uydu yedek veya test aşamasındadır.
Diğer ülkeler de bu konuda hızla ilerlemeye çalışıyor. Örneğin, AB 1999’dan beri Galileo üzerinde çalışıyor ve bu sistem 2020’nin sonunda tam operasyonel kapasiteye ulaştı.
Çin, Haziran 2020 itibarıyla yörüngede 35 uyduya ulaşan BeiDou Navigasyon Uydu Sistemini inşa etti. Japonya ve Hindistan ise sırasıyla Yarı-Zenit Uydu Sistemi (QZSS) ve Hindistan Bölgesel Navigasyon Uydu Sistemi (IRNSS) olmak üzere kendi operasyonel bölgesel sistemlerini geliştirdiler .
GNSS cihazları nelerdir?
GNSS cihazları, bir kişinin veya nesnenin konumunu, hızını ve yönünü belirlemek için uydu ağından gelen sinyalleri kullanan elektronik cihazlardır .
Bir GNSS alıcısı, görüntüleme için 60 uyduya sahiptir . Bir cihazın konumunu belirlemek için yalnızca üç uyduya ihtiyacı olsa da, daha fazla sayıda uydu ile doğruluk artar.
GPS cihazları ve GNSS cihazlarının karşılaştırılması
GPS, GNSS’nin bir alt kümesi olmasına rağmen, alıcılar GPS (yani yalnızca GPS) veya GNSS olarak farklılaştırılır. Bir GPS alıcısı yalnızca GPS uydu ağındaki uydulardan bilgi okuyabilirken, tipik bir GNSS cihazı aynı anda hem GPS hem de GLONASS’tan (veya bu iki sistemden daha fazlasından) bilgi alabilir.
| Özellik | Küresel Konumlama Sistemi | GNSS |
|---|---|---|
| Ad Soyad | Küresel Konumlandırma Sistemi | Küresel Navigasyon Uydu Sistemi |
| Tip | Tek uydu sistemi | Tüm küresel uydu sistemleri (genel terim) |
| Tarafından işletilmektedir | ABD hükümeti | ABD, Rusya, AB, Çin, vb. |
| Örnekler | GPS (ABD) | GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou |
| Kapsam | Küresel | Küresel |
| Kesinlik | ~16-33 feet | ~3-10 feet (çoklu sistem alıcılarıyla) |
| Güvenilirlik | Yüksek, ancak bir sisteme bağlı. | Daha yüksek (yedeklilik için birden fazla sistem) |
Bir alıcıya bilgi sağlayan uydu sayısının artması, GPS cihazının konumu daha yüksek hassasiyetle hesaplamasını sağlar. Daha fazla uydu, alıcının kullanıcının konumunu hesapladığında cihazın konum tespiti yapma şansını artırır.
Bununla birlikte, GNSS alıcılarının bazı dezavantajları da vardır:
- GNSS çipleri GPS cihazlarından daha pahalıdır .
- GNSS, GPS’e (1559-1591 MHz) kıyasla daha geniş bir bant genişliği (1559-1610 MHz) kullanır . Bu, antenler, filtreler ve amplifikatörler gibi standart GPS radyo frekansı bileşenlerinin GNSS alıcılarında kullanılamayacağı ve bunun da maliyetlerin artmasına neden olacağı anlamına gelir.
- GPS alıcılarına kıyasla güç tüketimi biraz daha yüksektir , çünkü daha fazla uyduya bağlanır ve konum belirlemek için hesaplamalar yapar.