GPS

KONUNUN ANLATIMI

GPS Hakkında Bilgiler Gps nedir

GPS Hakkında Bilgiler

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 üç-boyutta 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.

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

Tribmle Series 4000 SE DGPS Refenrence Station Users Guide
1994

Alıntıdır

< Bu mesaj bu kişi tarafından değiştirildi @oğuzhan@ -- 28 Ekim 2007; 19:27:21 >

DiSaSteR_

Yüzbaşı

276 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

uruzgar

Yüzbaşı

402 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

hasanyy

Binbaşı

1363 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Benzer içerikler