Global konum belirleme sistemi ( GPS ) ve uygulama alanları

Abstract

ÖZET İnsanoğlu yaradılışından bu yana bulunduğu yeri ve gitmek istediği yeri basit bir şekilde de olsa belirlemek için çalışmalar yaptı. Bu alanda ilk çalışanlar, muhtemelen kendi yollarım bulabiliyorlardı. Daha sonraları ise yapabildikleri en iyi şey, yalnızca gece yapabildikleri gözlemler ile yıldızlara bakarak yaklaşık konumlarını belirlemekti. Modern insan, Loran gibi radyo dalgalarına bağlı bir kaç sistemi denedi. Bu sistem ise Dünya'nm tamamım kapsamıyor ve hassasiyeti, bulunulan yerin coğrafîk konumuna göre değişiyordu. 1957 yılında ilk yapay uydu olan SPUTNIK-I'in yörüngeye oturtulması ile uzay teknolojisinde yeni bir dönem başladı. Şu ana kadar uzaya fırlatılan 7000'den fazla yapay uydu, telekominikasyondan meteorolojiye, jeodezik konum belirlemeden uzaktan algılamaya kadar birçok alanda hizmet vermektedir. Uzay teknolojisindeki devamlı gelişmeler, elektronik uzunluk ölçen aletler ve bilgisayar teknolojisindeki büyük değişiklikler, uyduların özellikle jeodezik amaçlar için donatılması ile sonuçlandı. Global Konum Belirleme Sistemi(GPS), ölçüm teknolojisinde yeni bir çığır açmış, jeodezik ve fotogrametrik uygulamalarda karşılaşılan bazı problemlere çözüm olmuştur. Ölçüm esnasında noktalar arasında görüş zorunluluğunu ortadan kaldırması, hava koşullarından etkilenmemesi ve yapılan projeye göre ekonomik oluşu nedeni ile, bilinen klasik ölçme tekniklerinin yerini almaktadır. Bu sistemde uydulardan yayınlanan sinyaller kullanılarak, Dünya'nm herhangi bir yerinden, herhangi bir zamanda hassas bir şekilde konum, hız ve zaman belirlenebilmektedir. Bu çalışmada önce, GPS yönteminin esasını oluşturan ve uydu jeodezisinde kullanılan koordinat sistemleri hakkında bilgiler verilmiştir. Ayrıca GPS yönteminin dayandığı koordinat sistemleri incelenmiştir. Konum belirleme konusuna yer verilmiş, buradan GPS yönteminin tanıtımı yapılmış ve genel özelliklerini içeren bilgiler verilmiştir. Kullanılan uydu datumu ve zaman sistemleri açıklanmıştır. GPS 'in temelini oluşturan ölçü yöntemleri (Gerçek olmayan uzunluk ve Taşıyıcı faz farkı), matematiksel eşitlikleri ile gösterilmiştir. Daha sonra GPS'te kullanılan ölçüm teknikleri kullanım avantajları ile birlikte verilmiştir. GPS sonuçlarım etkileyen hatalar ve değerlendirme yöntemlerini oluşturan fark gözlemleri açıklanmıştır. Son olarak GPS'in uygulama alanları konusunda bilgi verilmiştir. vnı

SUMMARY GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) AND IT'S APPLICATIONS Global Positioning System (GPS) is a space-based system that provides three dimensional position.velocity and time information to any user located at any region of the earth by acquiring and processing the continuously emitted radio signals from the GPS satellites. NAVSTAR GPS has been developed by U.S.Department of Defense. Positioning can be applied under all weather conditions, continously, anywhere on or near the surface of the earth. GPS comprises three major segments: the space segment, i.e. GPS satellites, the control segment and the user segment which are receivers. Now, the number of GPS satellites is 25. They are arranged with four satellites in each of six nearly circular orbital planes. GPS satellites have an average orbit altitude of about 20200 km above the earth's surface, with the orbital period of 11 hours and 58 minutes. The first GPS satellite was launched on February 22, 1978. The GPS satellites transmit at two fundamental frequencies Ll=1575.42 Mhz. and L2=1227.60 Mhz. modulated with two types of code and with the navigation message. The two types of code are the P-code and the C/A-code. The frequency of the P-code is that of the fundamental frequency, i.e. 10.23 Mhz., and the frequency of the C/A code is 1.023 Mhz. There are two types of measurements which can be performed by a geodetic receiver, pseudorange and carrier (beat) phase measurements. Carrier phase observable is the difference between. the phase of the carrier signal of the satellite, measured at the receiver, and the phase of the local oscillator within the receiver at the epoch of measurement. The pseudorange observation is the difference between the time of transmission(in the satellite time scale) and the time of arrival(in the receiver time scale) of a particular signal transmitted by the satellite. This time difference is determined by comparing a receiver code with the real code received from a particular satellite. When it is scalled by the speed of light, the pseudorange represents mainly the geometric range between the receiver and the satellite plus, the range bias caused by the time difference between the satellite and receiver clocks. The pseudorange observations will also be contaminated by the measurement noise, the multipath(if it exists), and the biases caused by the ionospheric and tropospheric refractions. Pseudorange measurements are used for navigational purposes whereas the carrier phase is used in high-precision surveying. By positioning we understand the determination of positions of stationary or moving objects. IX