GPS Sistemi Nedir?
GPS (Global Positioning System; Küresel Konumlama Sistemi)
GPS Sistemi Düzenli olarak kodlanmış bilgi yollayan bir uydu ağıdır ve uydularla arasındaki mesafeyi ölçerek Dünya üzerindeki kesin yeri tespit etmeyi mümkün kılar. GPS Sistemi Küresel ölçekte çalışır bu tür sistemlerin öncülüdür. Bu sistem, Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı’na ait, yörüngelerinde sürekli olarak ilerleyen uydulardan oluşur. Savunma Bakanlığı tarafından desteklenen sistem, bir GPS alıcısı ile kullanılacak şekilde herkes tarafından erişilebilirdir. Uydular bir tür radyo sinyali yayarlar ve yeryüzündeki GPS alıcıları bu sinyalleri alıp yorumlayarak konum belirlenmesini gerçekleştirir.
GPS, Amerika Birleşik Devletleri’nin geliştirdiği bir küresel konumlama servisidir. GPS’in yanı sıra Rusya’nın geliştirmiş olduğu GLONASS, Hindistan’ın geliştirmiş olduğu IRNSS, Çin’in geliştirmiş olduğu BeiDou (BDS) ve Avrupa ülkelerinin geliştirdiği Galileo gibi küresel konumlama sistemleri de mevcuttur. Tüm bu sistemlere global navigation satellite system (küresel uydu seyrüsefer sistemi, GNSS) ismi verilmektedir, fakat ilk çıkan sistem olması sebebiyle çoğu zaman bu sistemlerin tamamı GPS adıyla anılmaktadır.
Navigasyon cihazları ve cep telefonlarımız ise, bu konum bilgisini kullanarak haritada o an bulunduğumuz konumu gösterebilir ve seçtiğimiz hedefe ulaşmamız için gerekli rota bilgilerini hesaplayarak en kısa yolu, en ekonomik yolu vs. seçebilir. Bu işlem için cihaz içerisinde harita bilgisinin yüklü olması gereklidir.
Cep telefonlarında ise, harita bilgisi önceden yüklenebileceği gibi, internet bağlantısı aracılığıyla en güncel harita bilgisi elde edilebilmesinin yanı sıra anlık trafik bilgisi gibi imkanlar da sunulabilmektedir.
GPS Nasıl Çalışır?
Amerikan Savunma Bakanlığı, dünya yörüngesine 24 adet GPS uydusu yerleştirmiştir. Bu sayı 2008 itibariyle 32’ye ulaşmıştır. Bunların bir kısmı sadece Amerikan ordusunun kullanımına açıktır. 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.
Bu uydular, dünyanın her tarafına sürekli yer ve zaman bilgisi yayınlar. Küçük, elde kullanılan portatif GPS alıcısı bu uydulardan sinyalleri alır ve bunların kodlarını çözerek, yer ve yükseklik bilgilerini elde eder. İki boyutlu yer bilgisini elde etmek için (enlem ve boylam), alıcı üç uydudan sinyal almak zorundadır. Dördüncü sinyal alınabilirse, yükseklik de belirtilir.
GPS sisteminin nasıl çalıştığını bir örnekle incelemek gerekirse, Türkiye’nin herhangi bir yerinde kaybolduğunuzu hayal edin. Nerede olduğunuz hakkında en ufak bir fikriniz yok. Oranın yerlisi birine nerede olduğunuzu soruyorsunuz. Size, İstanbul’dan kuş uçuşu 350 km uzakta olduğunuzu söylüyor.
Bu gerçekten bilinmesi zor bir bilgi, fakat pek de işinize yaramıyor. Çünkü bulunduğunuz yer, İstanbul’un çevresinde yarı çapı 350km olan bir çemberin herhangi bir noktası olabilir.
Başka bir yerliye nerede olduğunuzu sorduğunuzda ise size, Samsun’dan 330km uzakta olduğunuzu söylüyor. Şimdi bir yerlere varıyorsunuz. İlk bilginizi bu bilgiyle birleştirdiğinizde kesişen iki çember elde ediyorsunuz. Artık biliyorsunuz ki, Samsun’a 330km, İstanbul’a 350 km uzaklıkta olan bu iki noktadan birinin üzerindesiniz.
Üçüncü bir kişi size Kayseri’den 200km uzakta olduğunuzu söylediğinde ise, bu iki olasılıktan birini eliyorsunuz. Çünkü üçüncü çember bu iki noktadan sadece bir tanesini kesebilir. İki nokta’dan birisi elendiğinde ise Ankara’da olduğunuzu anlıyorsunuz.
GPS sistemi de aynı mantıkla çalışıyor. Uydular size çeşitli uzaklıklar veriyor ve alıcılar bu uzaklıkları kullanarak nerede olduğunuzu gösteriyor. Gördüğünüz üzere 2 boyutlu uzayda bunu yaparken de en az 3 veriye, yani uyduya ihtiyaç duyuyor.
3 boyutlu uzayda düşündüğümüzde ise, bu sefer çemberlerin kesişimleri değil kürelerin kesişimleri söz konusu oluyor. İlk örneğe benzer bir örnek vermek gerekirse; A uydusundan aldığınız sinyaller size, A uydusundan 10 km uzakta olduğunuzu söylüyor. Bu da demek oluyor ki A uydusu merkez olmak üzere, 10 km yarıçaplı bir kürenin üzerinde herhangi bir noktadasınız.
Daha sonra B uydusunun sizden 15 km uzaklıkta olduğunu öğreniyorsunuz. İki kürenin kesiştiği yerlere bakınca bunun bir çember olduğunu anlıyorsunuz ve böylece olabileceğiniz yerler bir çemberin üzerindeki noktalara dönüşüyor. 3. bir uydu olabileceğiniz noktaları 2 ye indiriyor.
Bu noktada yüksekliği hesaplayamayarak dünyada nerede olduğunuzu anlayabiliyorsunuz. Çünkü bu iki noktadan biri uzayda oluyor ve bu noktayı eleyebiliyorsunuz. Fakat 4. bir uydu size tam olarak nerede olduğunuzu söylüyor ve yüksekliğinizi de bilebiliyorsunuz. 4’ten sonraki uydular ise hata oranını azaltıyor ve isabeti arttırıyor. GPS Sisteminin çalışma prensibi bu şekilde gerçekleşir.