Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (2/2)
GNSS nasıl çalışır?
GNSS'in amacı dünya üzerindeki bir noktanın yerini, yüksekliği ile birlikte, kordinat sistemine göre hesaplamaktır. Bir yeri belirlemek için, alıcının, yayın yapan uydulardan sinyalleri alabilmesi gerekir. Uydular, Dünya çevresinde hassas ve sabit yörüngelerde dolaşırlar ve yerleri her zaman bilinir. Ayrıca uydular, bütün uyduların birbirleriyle senkronize olmaları için atomik saat ile donatılmışlardır. Her uydu sürekli olarak yerini ve iletişim zamanını yayınlarlar. Alıcı bir sinyali kaydettiği zaman, sinyalin uydudan çıktığı zaman ile alıcıya geldiği zamanı karşılaştırır. Sinyaller ışık hızı ile hareket ettiklerinden, sinyalin iletim süresine göre, alıcı, uydu ile arasındaki mesafeyi hesaplar.
Bir uydu referans noktası olarak kullanıldığında, merkezden bütün olası uzaklıklar küresel bir bölge oluşturur. Eğer ikinci uydu, ek referans noktası olarak kullanılırsa bütün olası konumlar daire içinde bu iki belirli uzaklığa sahip olurlar.
Kaynak: Wikimedia Commons
Üçüncü bir uydu eklendiğinde ise bu iki kürenin kesişimi, iki nokta haline gelir. Bu iki noktadan biri herhangi bir anlam ifade etmez (bu nokta ya uzayda ya da Dünyanın içinde olacaktır). Sonuç olarak Dünya üzerindeki bir noktanın yerini belirlemek için en az üç uydu gerekir. Daha yüksek kesinlik düzeyin ulaşmak için en azından dört yada beş uydu gerekir.
Differential GPS (DGPS)
GPS'in geliştirildiği ilk zamanlarda, askeri amaçlar hedeflendi. Herhangi bir askeri müdahalede füzelere yön vermek ve tam yerini tespit edebilmek için bu sistem kullanıldı. Zaman sinyaline, bilinçli olarak, sadece geçerli bir parola kullanılarak düzeltilebilen rastgele bir hata eklenerek kullanımı kısıtlandı.
Differential GPS (DGPS) yayın istasyonları ve bilinen noktalardaki alıcılardan oluşan bir ağdır. Bu alıcılar gelen GPS sinyalini okuyup, gerçek değer ile karşılaştırır. Aradaki fark, hatayı verir. Bu hata değeri sürekli olarak hareketli kullanıcıya gönderilerek, kullanıcının kendi aldığı sinyalleri düzeltmesi sağlanarak, pozisyon hataları en aza indirilir.
GPS'te hata kaynakları
GPS tam olarak kullanılabilen bir sistem olduğundan beri, bu sistemi kullanıyoruz, fakat GNSS ile aynı presiplere sahipler.
Daha önce bahsedilen havasal hatalara ek olarak, GPS ölçümlerinde başka hata kaynaları da vardır. GPS sinyallerinin yakalnması, uyduların görüş açısında olmalarını gerektirir. Bunun anlamı kullanıcı ile uydu arasında herhangi bir engelin olmaması gerektiğidir. Bu, GPS'in ormanda yada bazen gökyüzüyle bağlantımızı kesebilecek uzun binalarla sarılı olduğumuz şehirlerde bile problem yaratabileceği anlamına gelir.
Uydu geometrisi olarak bilinen faktör de, minimum dört uydu sinyalinin yakalandığı durumlarda bile önemli boyutlarda hataya sebep olabilir. Eğer dört uydu görünür biçimde yakalanmamışsa, küçük hatalar oransal olarak 100metre çapındaki büyük hatalara dönüşebilirler.
Sonuç olarak uydudan gelen sinyaller dünyadaki engeller sebebiyle alıcıya daha uzun sürede gelebilirler. Atmosfer, partiküller, gazlar, su buharı ile dolu olduğu için sinyaller dağılabilir. Diğer benzer bir etki de yerleşim alanlarındaki yüksek binalar gibi büyük yapıların sinyalleri yansıtması sonucu oluşur. Bu yansıma sinyallerin geliş süresini uzatarak gürültü yaratır ve uydudan olan uzaklığın hesaplanmasında hatalara yol açar.
