GPS ve navigasyon sistemi

konu:

Genel
Pozisyon belirleme
Navigasyon sistemi

Genel:
GPS, Global Konumlandırma Sisteminin kısaltmasıdır. GPS, dünyanın yörüngesinde dönen bir uydu ağından oluşur. Bunlar sürekli olarak nerede bulunduklarını gösterir. Navigasyon ekipmanındaki GPS alıcılarının, Dünya üzerindeki konumunu ve (seyahat) yönünü tam metre doğruluğu ile belirlemek için 3 ila 8 uyduya ihtiyacı vardır.

Pozisyon belirleme:
Konumlandırma için yaklaşık 24 km yükseklikte Dünya yörüngesinde dönen 20.000 uydu kullanılır. Uyduların konumları, Dünya üzerinde en az beş uydunun aynı anda aynı noktaya ulaşabileceği şekilde belirlenmektedir.

Üç sabit nokta arasındaki mesafeyi biliyorsak, en az üç uydu ile üç boyutlu bir uzay hesaplanabilir. Konum, sinyallerin gönderilmesi ve alınması arasındaki süre hesaplanarak belirlenir. Alıcı ile her uydu arasındaki mesafeyi, zamanı ışık hızıyla (saniyede 300.000 km) çarparak hesaplayabiliriz. Bunu en az üç uyduyla yaptığımızda ortak bir noktaya hayali çizgiler çizebiliriz. Dördüncü uydu konumlandırmanın doğruluğunu artırır.

Konum, alıcı tarafından boylam ve enlem dereceleri olarak görüntülenir. Ekvator 0°, kutuplar ise 90°’dir. Boylam çizgileri (meridyenler) kutupları birbirine bağlar. Meridyenler Dünya üzerindeki hayali çizgilerdir:

ekvatora dik;
kutuptan direğe.

Dünya, başlangıç meridyeninden ölçülen 360 dereceye bölünmüştür. Bu başlangıç meridyeninden itibaren mesafe derece cinsinden ölçülür (0'dan° ila 180°) sırasıyla doğu boylamı ve batı boylamı. Bir derece (°) aşağıdakilere ayrılabilir:

maksimum 60 dakika (')
ve maksimum 60 saniyede bir dakika (“).

Ekvator'a (enlem) göre derece cinsinden konum ve muhtemelen yükseklik ile birlikte Dünya üzerindeki herhangi bir yer belirtilebilir.

Amsterdam'da bir sonraki konum GPS alıcısı tarafından sağlanır kesin:

Uydu sayısı: 4
Kuzey: 52°22'02.8"
D: 4°53'48.7"

Amsterdam'da belirtilen konum, başlangıç meridyeninden ve ekvatordan yaklaşık 52° kuzey enlemi (K) ve 4° doğu boylamı (E)'dir.

Hollanda başlangıç meridyeninin doğusunda ve ekvatorun kuzeyinde yer almaktadır. Başlangıç meridyeninin soluna bakıldığında (Fransa'nın bir kısmı ve İspanya'nın büyük bir kısmı) burası kuzeybatı yarımkürededir. Ekvatorun altında güney yarımküreden bahsediyoruz. Google Haritalar'da Güney Afrika (Güneydoğu Yarımküre) ve Brezilya'nın (GüneyBatı Yarımküre) koordinatlarına bakarsak koordinatlar şöyle görünür:

Güney Afrika koordinatları:

K: 28°21'15.5"
D: 23°53'13.0"

Brezilya koordinatları:

K: 4°51'56.4"
G: 51°57'27.7"

Navigasyon sistemi:
Enlem ve boylam daireleri ülke ve yol haritalarında gösterilir. Her yerin coğrafi konumu bilinmektedir. Arabadaki GPS alıcısı mevcut konumu öğrendikten sonra yol haritasının koordinatlarıyla karşılaştırılabilir.

Seyahat yönü ve varış noktasına olan mesafe uydular kullanılarak hesaplanır ve araçtaki ekranda gösterilir.

Örnek: Dordrecht'ten (Güney Hollanda) Paris'e gitmek istiyoruz.
Koordinatlar aşağıdaki gibidir:

Dordrecht: 51°48’33.2″N 4°38’53.0″E
Parijs: 48°51’16.8″N 2°20’52.0″E

Hedefin konumu ve mesafe koordinatlara göre hesaplanır. Bir önceki paragraftaki bilgileri kullanarak koordinatlar hakkında şunları söyleyebiliriz:

51 derece kuzeyden 48 dereceye kadar. Burası ekvatora daha yakın olduğundan rota güneydir;
4 derece doğudan 2 dereceye kadar: burası başlangıç meridyenine daha yakın olduğundan rota batıya doğrudur.

Navigasyon bilgisayarındaki yazılım yol haritasına göre en mantıklı rotayı hesaplar. Bu, asfaltsız yollar, ücretli yollar, feribot seferleri vb. gibi faktörleri hesaba katar. Sistem internete bağlandığında, yazılım aynı zamanda trafik koşullarını da hesaba katar. En mantıklı (standart) güzergahta gecikme yaşanması halinde alternatif güzergah sunulacaktır. Bu daha uzun mesafeli bir rota olabilir ancak uygun trafik koşulları nedeniyle yine de hızlı bir rotadır.