GPS kelimesi İngilizce Global Positioning System kelimesinin baş harflerinden oluşturulmuştur. Anlamı ise Global Konum Sistemidir. GPS nedir kısaca ve GPS ne işe yarar tüm detayları ile anlatacağız. Günümüzde cep telefonu, dijital fotoğraf makineleri, çocuk oyuncaklarına kadar pek çok alanda bu sistemi görebiliyoruz. Bulunduğunuz ortamın engelsiz olması şartı ile dört veya daha fazla uydu ile her türlü hava koşulunda yer ve zaman bilgileri sağlayan uzay tabanlı uydu navigasyon sistemidir. Pek navigasyon nedir? Navigasyon kelimesinin Türkçe karşılığı ise Seyirdir. Bir noktadan başka bir noktaya gitmek için en elverişli yolu tayin etme ve planlanan rotada yolculuk yapmaktır.

İlk çıktığı yıllarda ayrı olarak sa­tılan taşınabilir GPS cihazları o yıllarda genelde sa­dece araç sahipleri ve macera tutkunlarının ilgisini çekiyordu. Yongalar ufaldı, güç tüketimleri ve maliyetler azaldı. Öyle oldu olma­sına ama sistemin çalışma­sı için gerekli olan şebeke­de değişiklik olmadı. GPS’in temellerinde ABD hükü­meti ve Savunma Bakanlığı (DoD) var. 1973’den beri fa­aliyette olan sistemin üye­si olan çok sayıda uydu sü­rekli olarak dünya yörün­gesinde dolaşıyor ve bun­lardan gelen sinyaller sa­yesinde konum bilgisi ya da koordinatlar hesaplanı­yor. Söylemek istediğimiz, GPS sisteminin ABD kont­rolünde olması ve istedik­leri anda servisi kapatabi­lecek güce sahip olmaları. Ne de olsa askeri amaçlarla geliştirildi ve sonradan hal­kın kullanımına açıldı. Ney­se ki, bu sisteme bağım­lı olmak istemeyen Çin ve Rusya’nın da dünya çapında konum sistemleri var. Rusya’nın çözümü GLONASS bu sıra­lar sıkça ön plana çıkıyor. 2007’den beri halkın kulla­nımına açık, Çin’in aktif olan sistemi Compass. AB’nin geliştirdiği sistemse Galileo ve henüz bitmiş değil.

Artık güneşe, yıldızlara, büyük kulelere ve pusula­ya bakarak yol bulmak zo­runda değiliz. Dünya etra­fındaki çok sayıdaki uydu­dan gelen sinyalleri alabil­mek için bina dışında olmak ve GPS alıcılı bir cihaz kul­lanmak yetiyor. Çok sayıda ücretsiz navigasyon yazılımı var. Harita yükleyip yol ta­rihi almak mümkün oluyor. Çoğumuzun GPS dediğinde anlatmak istediği GPS alı­cısı. ABD’nin GPS adlı ağın­da 27 uydu var ve bunlardan 24’ü aktifken üçü yedekte bekliyor. Saatte 20 bin km hızla dolaşan ve 24 saatte dünya etrafını iki kez turla­yan uydular düzenli bir da­ğılıma sahip. Bundan dolayı dünyanın neresinde olursak olalım en az dört uydudan gelen sinyali alacak durum­dayız. Peki, bu neden gerek­li? Çünkü gelen sinyalle­ri kullanarak konum belir­leyebilmek için en az üç uy­duyu görmek şart. Çoğu ci­haz en az dört sinyal yaka­lamadan sonuç vermiyor. Gerçekte, açık havaya çıkan bir kullanıcı dört değil 9-10 tane uydudan gelen sinyali alabiliyor.

Sinyaller koordinatlara Nasıl Çevriliyor

Uyduların radyo vericisi gibi zayıf sinyaller gönderdiğini söyledik. İşte bu sinyallerin belirli bir frekansı var. Ulaşan sinyalin analiziyle uydunun ne kadar uzak mesafede olduğu hesaplanıyor. Üç uydudan gelen sinyalle bunların uzaklığı hesaplandığında matematiksel işlemler devreye giriyor. Temelde üçgen ve kosinüs açısının kullanımı yatıyor. Aslında çok fazla karışık bir sistem değil. Örneğin kendinizi bilinmeyen bir şehirde buldunuz. Yoldan geçenlere neredeyim dediniz ve aldığınız cevaplar şöyle

Cevap 1: Bursa’ya 140 km uzaktasınız.

Cevap 2: Ankara’ya 200 km uzaktasınız.

Cevap 3: Uşağa 160 km uzaktasınız.

Üç cevap sayesinde yerinizi bulmanıza imkan var. Daha azı yetmezdi, daha fazlasına gerek yok. Bursa, Ankara ve Uşağı merkez alan üç ayrı çapta çember çizince kesişme noktası Eskişehir’i veriyor ve yeriniz bulunuyor.

GPS sistemi de böyle işliyor ama uydular yerden ya da kuş uçuşu uzaklığı değil uzaydan size olan mesafeyi hesaplama imkanı veriyor. Tahmin edileceği gibi zemin de tam düz değil çünkü dünya küre biçiminde. Sonuç olarak iki boyutta değil üç boyutta yapılan hesaplamalarla yer bilgisi elde ediliyor. Bağlanılan uydu sayısı arttıkça hata payı düşüyor. Konumunuzu 30 metre hata payıyla değil 5-10 metre hata payıyla öğrenmek bazen şart olabiliyor. Dağcılar için çok büyük sorun olmayabilir ama arabayla gidiyor ve yol tarifi alıyorsanız yanlış sokağa girebilir ve dönülmez yerde dönebilirsiniz. Uyduların iletişimde kullandığı frekanslar GHz üstü olduğundan güçleri hayli düşük ve bu nedenle bina içinde ya da yüksek binaların arasında sorunlar yaşanabiliyor. Bir kez daha, çok sayıda uyduya erişimin avantaj sağlayacağı anlaşılıyor. Konum bilgisi sürekli kayda alınarak kullanıcının izlediği yol çiziliyor, yüklü harita üstünde gösteriliyor. İlerleme hızı, dijital pusula ve zaman bilgisi de gösterilebilmekte.

GPS ile A-GPS Arasındaki Fark Nedir

Sistemin esasını uydulardan gelen sinyaller oluşturuyor dedik. Sinyallerin uydudan direkt olarak ulaştığı ve saniyedeki hızın ışık hızına eşit olduğu varsayılıyor. Bu esasla sinyal süresinden uyduya olan uzaklık hesaplanıyor. Binalar arasında duranlara ulaşan sinyal yansımalara uğramakta. Ayrıca atmosferler arası geçişlerde sinyalin düz değil açılı gelmesi söz konusu. Saat ve uydu hataları, uydu yörüngesinde kaymalar, yuvarlama hataları da hesaba katılırsa toplam hata payı 5 metre altına düşmüyor. A-GPS sistemiyse GPS’e yardımcı olarak GSM ve Wi-Fi vericilerini de kullanarak konumu daha hızlı hesaplıyor ama bunun için internet bağlantısı gerekli oluyor. Denemelerde görüldüğü üzere A-GPS ile gerçekleşen ilk bağlantıda dakikalar yerine 30 saniye beklemek yeterli oluyor. Çoğu mobil cihazda A-GPS desteği hazır.

Son zamanlarda sıkça duyulan bir yenilikse GLONASS uyumu. Geçen sene sonunda tamamlanan 24 uyduyla GLONASS ağı Rusya’ya ek olarak global boyutta işler hale geldi. İşin kötüsü cihazlardaki yongaların tümü bu yeni sistemi desteklemiyor. Apple iPhone gibi son nesil cihazlarda GPS yanında GLONASS uyumu var. Avantajı daha fazla uydu bağlantısı ve daha hassas navigasyon. Gerekli olan ST-Ericsson, Broadcom, Qualcomm üretimi yeni yongaları içermek. İlginç bir detayı daha belirtelim. GPS sistemini halka açan ABD hükümetinin koyduğu bir kural var. ABD’den dışarı gönderilen GPS alıcı cihazları 18 km yüksekten sonra ya da 10001 km hız değerinin üstünde çalışamaz. Bu sayede saldırı amaçlı cihazlara kullanılmaları engellenmiş oluyor. Diğer ülkelerin ürettiği cihazlarda böyle bir zorlama karşımıza çıkmıyor.

WAAS Nedir?

WAAS’ın açılımı “Wide Area Augmentati on System” olmakla birlikte bu sistemde de uygular ve yer istasyonlarıyla GPS düzeltme sinyalleri gönderiliyor. WAAS desteği de olan alıcılar daha hassas konum belirleyebiliyor. Yüzde 95 oranda hata payı 3 metreyle sınırlanmış oluyor. Ek bir cihaza gerek yok ama GPS alıcısı cihazın WAAS desteği olmalı. ABD’deki 25 ayrı özel yer istasyonu düzeltmeden sorumlu olduğundan sistem şimdilik sadece Kuzey Amerika’da kullanılabiliyor. Asya’daki benzer sistem MSAS ve Avrupa’daki benzer sistemse EGNOS adını taşıyor.