GPS ve Navigasyon

GPS AND GLOBAL NAVIGATION SYSTEMS:

                                         

GPS Temel Bilgiler

                                                                    GPS'in Geçmişi
 1970 yılında ABD hava kuvvetlerinde çok amaçlı bir navigasyon sistemi kurmasını istendi.
Kongrenin maliyetleri yüksek bulması nedeni ile sistemin askeri amaçlar dışında da
kullanılabilmesi kararlaştırıldı. Böylece NAVSTAR GPS (Navigation Satelite Timing And Ranging
Global Positioning System – Uydu zamanlama ve mesafelendirme Navigasyonu Küresel
konumlama sistemi) ortaya çıktı. “Küresel konumlandırma sistemi” Türkçe'de kullanılmaktaysa da
sistem yaygın olarak GPS olarak bilindiğinden bu kısaltılmış isim ile anmaya devam edeceğiz.

1978 -1985 yıllarında Block I uyduları atıldı. Bu dönemde GPS hala deneyseldi ve yeryüzünün
küçük bir bölümünde günün belirli saatlerinde kullanılabiliyordu. 1989 yılından 1997 yılına kadar
Block II uyduları atıldı, daha sonra daha yeni modeller devreye girdi ve daha yeni modeller
üzerinde çalışmalar devam ediyor.

Ordu GPS sisteminden faydalanarak büyük hassasiyetle konum belirlerken, sivil kullanımın
hassasiyeti daha düşüktür. Başlangıçta selective availibility (SA) denilen sinyallerin hassasiyetini
azaltan sistem, sivillerin 100 metreye kadar hatalar ile konum belirlemesini sağlıyordu. ABD Sahil
Güvenlik teşkilatı bu hatayı azaltabilmek için DGPS olarak adlandırılan Differential GPS sistemini
oluşturdu. Sistem kurulan kara istasyonları ile uydu sinyallerini alıyor, kendi konumları sabit
olduğu için SA ile oluşan hatayı belirliyor ve bunu telsiz vasıtası ile DGPS özelliği olan cihazlara
yayıyordu. Böylece daha hassas olarak konum belirlenebiliyordu. Bu uygulama ABD sahillerinde
başaltıldı ve başka ülkeler de benzer istasyonlar kurdular.
2000 yılında ise SA, ABD Başkanının emri ile kaldırıldı. Bu sayede GPS alıcılarının yer belirleme
hataları 10 - 15 metrelere indi. Aslında GPS uyduları iki değişik frekansta yayın yapmaktadır.1521
MHz üzerinden yapılan ve L1 olarak adlandırılan, sivil yayınlar bizim kullanabildiğimiz
yayınlardır. Ordunun kullanımı için ise ek olarak L2 denilen ve 1227 Mhz'de çalışan ikinci bir yayın
daha vardır.Bu yayın L1 yayınına göre çok daha uzun ve detaylı bir pseudorandom sinyal gönderir.
Yani Ordunun kullandığı GPS cihazları çok daha hassas yer belirleyebilir. Uydularda iki atomik saat
bulunur. Atomik saatler 1000 yılda 1 saniyeden daha az hata ile çalışırlar, yine de yer istasyonları
doğru zamanı bularak gerektiğinde uyduların saatlerini düzeltirler.
Uydular dünya çevresinde Ekvator ile 55 derece yapacak bir yörüngede dönerler. Bu yörüngey
Inclined Polar Orbit (Kaydırılmış Kutupsal yörünge) adı verilir. Kullanılan toplam 24 GPS uydusu
vardır, 11.000 deniz mili uzakta dönerler. Uydulardan biri arızalandığında yedekteki uydulardan biri
onun yerine görev yapmaya başlar. Benzer bir sistem Rusya tarafından da devreye sokulmuştur.
GLONASS (Global'naya Navigationnaya Sputnikovaya Sistema) değişik yörüngelerde dönen daha
az sayıda uydudan oluşur. Başka ülkelerin de benzer sistemleri vardır. Özel işlemler için bilim
adamları tarafından bu değişik konumlandırma sistemleri bir arada kullanılsa da denizcilerin
kullandığı sistem GPS'tir.

Sistem dünyanın değişik yerlerine yerleştirilmiş yer istasyonları tarafından kontrol edilmektedir. Bu
bilgilerin değiştirilmesi ise Colorado ABD'de bulunan merkezi komuta merkezi tarafından yapılır ve
dünyanın başka yerlerindeki uydu iletişim noktaları aracılığı ile iletilir.
 
GPS Nasıl Çalışır
Temel olarak her GPS uydusunun yolladığı sinyal içinde zaman ve mevki vardır. Her uydu ben
buradayım, sinyali saat ..... gönderdim mesajı yollar. GPS alıcısı mesajın kendisine ulaştığı zamana
bakarak sinyalin ne kadar zamanda kendisine ulaştığını hesaplar. Sinyalin hızı ışık hızına eşit
olduğundan bu süre oldukça kısadır. Süreye bakarak uydudan ne kadar uzakta olduğumuzu bulur.
Tek bir uydu olsaydı uydudan mesafemizi belirlediğimizde uydu çevresinde o yarıçapta bir kürenin
yüzeyinde olmamız gerekirdi. Denizcilik açısından işler biraz daha kolaydır. O kürenin üzerinde
olduğumuzu bilirsek ve ikinci bir küre olan dünyamız üzerinde de olduğumuzu bildiğimize göre
yerimiz iki kürenin kesiştiği daire üzerindedir. Yani bir daire üzerindeyiz demektir. İkinci bir
uydudan da benzer sinyal değerlendirildiğinde birinci daireyi kesen ikinci bir daire çıkar. Kesişme
iki noktada olacağına göre bu iki noktadan birinde olmamız gerekir. Üçüncü bir uydu sinyali ile
hangi noktada olduğumuz kesinleşir.

Sistemin çalışma prensibi budur. Ancak atmosferik koşullar uydu sinyallerinin hzını değiştirir. Bu
nedenle üç daire tek bir noktada kesişmez ve bir üçgen oluşturur. GPS cihazımız beş genellikle 12
uydudan aldığı sinyalleri değerlendirir ve bulunduğumuz noktayı belirler. Yani oniki dairenin
kesiştiği noktalara göre en doğru yer belirlemesini yapar. Bu nokta genellikle gerçek noktadan en
fazla 10-15 metre sapar. Cihazlar aslında en iyi sonuç aldıkları uydu ile çalışırlar, bir uydunun
yerinin değişmesi nedeni ile yetersiz kalması veya tekne üzerindeki bir cismin örneğin direğin
arkasında kalması nedeni ile o uydu devreden çıkarılır ve başka uydu kullanılır.
GPS alıcısının yer belirleyebilmesi için uydudan gelen “ben buradayım” mesajını alıp geçen süreyi
ölçmesi gerekir. Nano saniyelerle ölçülecek bu zaman aralığı için çok hassas bir saatinin olması
gerekir. Bu tür hassasiyette bir saat ise atom saatidir ve alıcı içine sığmaz. Bu nedenle oldukça
hassas olsa da GPS saati uydulardan gelen sinyallerle zamanı sürekli olarak doğru tutar.
Çalışma prensibine baktığımızda GPS yer belirlemesinin sekstant ile yer belirleme sistemi ile
yaklaşık aynı olduğunu görürüz. Sekstantla yer belirlemede doğal gök cisimlerinin açılarını
ölçerek, ölçtüğümüz zaman nerede olduklarına cetvellerden bakıyoruz ve yaklaşık yerimize göre
noktayı işaretliyebiliyoruz. GPS sistemi bu ölçümleri çok daha hassas ve birden çok uydu ile yaptığı
için yer belirlemede çok daha hassas oluyor.
 
GPS Alıcıları
GPS alıcıları hayatımıza oldukça hızlı ve değişik çeşitlerde girdi. El tip GPS alıcıları, Araç
navigasyonnu yapanlar, sabit tekne alıcıları ve haritalı gps alıcıları bunların başlıcaları,ayrıca ekranı
olmayan ve bilgisayara veri sağlayan bluetooth veya USB portundan bağlananlar da var. Hangi cins
olursa olsun en önemli konu satın aldığınız cihazı tam olarak kullanmasını öğrenmenizdir.
Teknelerde en sık kullandığımız GPS alıcıları el tipi GPS alıcıları ve haritalı sabit GPS'lerdir.
El tipi GPS alıcılarının eski modelleri sadece rakam ile bulunduğunuz mevkiyi verir ve eğer bir rota
belirledi iseniz ekranda yola benzer bir şekil üzerinde rotadan sapmanızı gösteririrdi. Yeni model
alıcılar ise genellikle harita üzerinde yerinizi gösteriyor ve rota belirliyebiliyorsunuz. Hangi tipi
olursa olsun genelde yukarı, aşağı, sağ ve sol tuşları bulunan bir navigasyon tuş sistemleri var ve
“enter” giriş tuşları var. Tuş sayısı kısıtlı olduğundan bu tuşlara değişik ekranlara geçtikçe değişik
görevler atanıyor. Örneğin harita ölçeğini bu tuşlarla büyütüp küçültebiliyorsunuz veya haritanın
başka bir bölgesini ekrana getirebiliyorsunuz. Bir başka ekranda ise belirlediğiniz bir noktaya isim
vermek için alfabe harflerini yazmak için kullanabiliyorsunuz. Cihazların kullanılabilmesi için
hangi ekranda hangi tuşların ne işe yaradığını çok iyi bilmeniz gerekiyor. Bağımsız sayfa değiştirme
tuşu yoksa istediğiniz ekrana ulaşmanız bile öğrenmezseniz çok zor oluyor. Cep telefonları
sayesinde küçücük ekranlarda bir çok bilgiyi görmeye alışmış olsak da bir haritanın bu kadar küçük
bir ekranda değerlendirmesi oldukça zordur.

Teknelerde sabit GPS'ler ilk çıtığında rakam olarak değerleri veriyorlardı. Zamanımızda kullanılan
haritalı GPS'ler ise bir laptop ekranı büyüklüğünde ve bilgileri harita üzerinde işaret ile gösteriyor
ve çok az alfa nümerik veri sunuyor. Kullanmaları ise yine oldukça zor çünkü tuş sayısı kısıtlı ve
bunları iyi öğrenmek gerekiyor. Elektronik geliştikçe cihazlar diğer cihazlardan veri alışverişi
yapabilir hale geldi. Bu şekilde başka değerleri de ekranda görmek olasılığı var. Örneğin bazı
haritalı GPS cihazlarında rüzgar yönü ve hızı görülebiliyor. Bazı cihazlar ise çok amaçlı olabiliyor.
Haritanın yanı sıra radar ekranı da görülebiliyor. Yine de bu iki cihazın bağımsız iki ekranının
olması tercih edilmeli.

Cihazınız hangi cins olursa olsun mutlaka kullanma talimatını iyice okumalı ve cihazınızı çok iyi
tanımalısınız. Hangi verileri hangi koşullarda görüntelediğini bilirseniz cihazı daha kolay
kullanırsınız.

El GPS'leri
 
Büyükçe bir cep telefonu kadar olan el GPS alıcıları denizde navigasyon konusunda önemli
yardımcılardır. Bazı modellerde ekranda harita gösterilmektedir. Ekranın küçük olması ve
kullanmak için tuş sayısının kısıtlı olması en büyük dezavantajlarıdır. Bunu yanı sıra pille
çalışmaları ve cepte taşınabilmeleri en büyük avantajlarıdır. Bir el GPS cihazında bulunabilecek
tuşlar aşağıda çıkarılmıştır. Bu tuşların hepsi tüm cihazlarda bulunmaz ancak bu fonksiyonlara
ulaşabilmek için tek tuşa iki görev atanmış olabilir. Tuş üzerinde belritilen fonksiyona ilk basmada
ulaşılırken, aynı tuşa ikinci defa basılması ile diğer fonksiyona ulaşılabilir. Piyasada çok sayıda
GPS markası vardır. En çok bilinenleri Magellan, Garmin, Lowrance'dır. Cihaz üzerinde bulunan
tuş sayısının azaltılması, maliyeti düşürmenin yanı sıra, cihaz ebadını da küçültmektedir.
 
Power
Güç anlamına gelen bu kelime ile işaretli tuş cihazın açılıp kapanması için kullanılmaktadır. Bu tuşa
atanan ikinci özellik ise ekran aydınlatması olabilir. Aynı tuşa cihaz açıkken kısa aralıklarla
basılarak ekran aydınlatması devreye sokulabilir ve ışığın miktarı ayarlanabilir. Bazı cihazlarda ise
ışık ayarı Cursor tuşları ile yapılabilir. Ayar sırasında ekranda görünen bir işaret aydınlatmanın
miktarını gösterir. İki fonksiyon atanmış bu tuş ile GPS cihazını kapatmak için uzun süre basılı
tutmak gerekir. Bazı cihazlarda kapanma ekranda saniyelerin geri sayılması ile gösterilir. Bu
ekraanın çok anlamlı olmadığını belirtmek gerekir. Ekranda saniyeler sayılırken vaz geçmek için
yapılabilecek hiçbir şey yoktur. Cihaz saniyesi dolduğunda kapanır.

Enter (Mark)
Bilgisayar klavyesindeki Enter tuşu ile aynı görevi görür. Düğmeye basıldığında belirlenen görev
yerine getirilir. Bu tuşa atanan ikinci görev Mark (işaretle) anlamındandır. Tuşa iki kere basıldığında
mevkiyi kaydeder.

Quit
Quit tuşu bilgisayar klavyesindeki Esc tuşu ile eşdeğerdir. Basıldığında GPS bir önceki ekrana
döner. Bazı GPS cihazlarında Esc veya Clear olarak işaretlenmiştir.

Zoom In/Out
Genellikle iki ayrı tuştur. Ekrandaki haritanın ölçeğinin büyütülmesi küçültülmesi için kullanılır.
Cihazın özelliklerine bağlı olarak belirlenmiş bir oranda harita ölçeğini değiştirirler.

Mark
İşaretle anlamındaki bu tuş bulunduğunuz noktayı kaydetmekte kullanılır. Basıldığında mevki
hafızaya kaydedilir ve genellikle sayısal bir isim verilir. Bazı cihazlarda ayrı olan bu tuş bazı
cihazlarda çift görev atanmış Enter tuşudur.

GoTo
 GoTo tuşu gitmek istediğiniz bir noktayı belirlemekte kullanılır. Tuşa basıldığında genellikle daha
önceden verilmiş noktaların bir listesi gelir. Eğer sizin tarafınıdan isim ile belirtilmemişse bu
listedeki isimler genellikle sayı ile GPS tarafından atanmış noktalardır. Ekranda noktayı seçtikten
sonra GoTo veya Enter tuşuna basılması cihazın bu noktaya gidilmesi için gereken hesaplamaları
yapması ile sonuçlanır. Rota ve mesafe belirlenir, zamanlama hesaplanır. Bu tuşa basıldığında
önceki rota belirlemesi silinir ve yenisi yerine koyulur.

Nav
Bazı cihazlarda GoTo tuşu yerine Nav tuşu vardır. Basıldığında genellikle GoTo, Route ve Find alt
menüsü çıkar. Ekrandan seçerek işlem yapılır. Ekran seçiminden sonra Enter tuşuna basıldığında
yenisi devreye girer ve eskisi silinir.

MOB
Denize adam düştü anlamındaki Man Over Board teriminin kısaltılmışıdır. Basıldığında bulunulan
noktayı işareteler ve o noktaya geri dönebilmek için gerekli yönlendirmeleri yapar. Bazı cihazlarda
Mark veya Nav butonuna atanmış olabilir. Eğer ikincil olarak atanmışsa tuşu uzun süre basılı
tutmak veya iki defa basmak gerekebilir. Daha önceki rota belirlemelerini siler.

Cursor
Dört yönlü bir tuş olan Cursor bir çok değişik kumanda için kullanılır. Ekranda görünen menülerden
bir seçim bu tuşlarla yapılır ve Enter tuşu ile o menü seçilir. Değişik ekranlarda değişik işlere
yarayabilir. Örneğin ekranda harita varken haritanın değişik alanları cursor tuşları ile ekrana
getirilir. Waypoint girişlerinde ise adlandırmada kullanılır. Aşağı ve yukarı tuşları veyaa sağ sol
tuşları kullanılarak ekranda görülen harf işaretlenir ve Enter ile seçilerek isimlendirme yapılır.

Menu
Bu tuşa basılarak GPS menülerinden biri seçilebilir. Bazı cihazlarda bu tuşa her basıldığında değişik
bir ekran seçilebilir. Bazı cihazlarda ise menü ekranda belirir ve Cursor ile seçilerek Enter tuşu ile o
sayfaya gidilir.

Page
Ekranda hangi bilgilerin verileceğinin seçildiği bir tuştur. Bazı Magellan GPS cihazlarında Nav tuşu
kullanılır.

Ekranlar
Cihaz ekranında değişik verilerin gösterildiği birden çok alternatif ekran vardır. Bu veriler bazı
GPS cihazlarında sabittir. Yeni cihazlarda ise hangi verinin hangi satırda verilmesi istendiği
kullanıcı tarafından programlanabilir. Aşağıda Garmin modeli bir cihazın değişik ekran görüntüleri
verilmiştir. Page tuşuna basıldığında bir sonraki ekran seçilir, son ekranda ise page tuşu tekrar ilk
ekrana götürür. Quit tuşu ise bir önceki ekrana gitmek için kullanılır.