GPS sistemi nedir, nasıl çalışır kısaca anlattım. Yazıyı okuduktan sonra GPS sisteminin cep telefonunda, araç ve hatta GPS saptıran fake cihazlarda nasıl çalıştığını çok daha iyi anlayacaksınız. Eğer siz de GPS sistemleri nasıl çalışır öğrenmek istiyorsanız, GPS'in tarihi ve çalışma prensibini anlattığım bu yazımı okumalısınız.

GPS aslında askeri bir buluştur, ilk uydusu 1978 yılında yollandı ancak 2000'e kadar sadece askeri olarak kullanıldı.

GPS esasında askeri bir icattır, ilk uydusu 1978'de fırlatıldı ancak 2000'e kadar askeri amaçla kullanıldı.

GPS küresel konumlandırma sistemi anlamına gelen İngilizce Global Positioning System ifadesinin kısaltmasıdır ve esasında askeri bir icattır. İlk adı New Star'dı ve ilk uydusu 1978'de fırlatıldı. Ancak tüm New Star uyduları yörüngeye oturmamıştı.

O yüzden hala üretim aşamasındaydı. GPS, ABD'de 1995 itibarıyla tam olarak işlevsel hale geldi ve arabalarda ilk kez 1996'da kullanıldı. Bu yüksek kaliteli sinyallerin tüm sivillerin ücretsiz kullanımına hazır hale geldiği Mayıs 2000'e kadar sadece askeri amaçla kullanıldı.

GPS günümüzde Amerikan Hava Kuvvetleri tarafından yönetilmektedir. Dünyanın her yerinde bulunan birçok modern alıcı, sinyallerinin doğruluğunu mükemmel hale getirmek için aynı anda hem GPS'e hem de Rus Glonass uydularına bel bağlıyor.

Üç ana bölümden meydana gelen GPS pozisyon konumunu uydular, yer istasyonları ve alıcılarla belirlemektedir.

Üç temel bölümden oluşan GPS konum durumunu uydular, yer istasyonları ve alıcılarla tespit etmektedir.

GPS'in düzgün bir şekilde işlemek için internet bağlantısına veya telefon sinyaline ihtiyacı yoktur. Ancak bunlarla birlikteyken daha etkin oluyor. GPS kelimenin tam anlamıyla her yerde ve günümüzde çocuklarınızın ya da alzheimer hastası yakınlarınızın izini sürebilmek için bile satın kullanabiliyorsunuz.

Üç temel bölümü olan bu sistem uydular, yer istasyonları ve alıcılarla yönetilmektedir. Günümüz uyduları yıldızlar ve atalarımızın yerlerini bulmak için kullandıkları takım yıldızlar gibidir. Belirli zamanlarda belirli yerlerde olmaları beklenir ve bu gerçekten önemlidir. Yer istasyonları uyduların aslında olmaları gerektiği yerde olup olmadıklarını belirlemek için radarlardan faydalanır.

Telefonunuzdaki veya arabanızdaki bir alıcı onların kendilerinden ne kadar uzak olduğunu belirlemek için uydulardan gelen sinyalleri takip eder. Dört ya da daha fazla GPS uydusundan ne kadar uzakta olduğunuzu bulduğunda metreler veya hatta santimetreler içinde nerede bulunduğunuzu söyleyebilir.

Dünyanın etrafında 32 etkin GPS uydusu bulunuyor, 24 tanesi esas uydudur diğer 8 tanesi yedek uydulardır.

Dünyanın yörüngesinde 32 aktif GPS uydusu vardır, 24 tanesi ana uydudur diğer 8 tanesi yedek uydudur.

GPS sisteminin dünyanın etrafında 32 etkin uydusu vardır. Bunların 24'ü esas uyduyken geri kalan 8 uydu diğer uyduların zarar görmesi durumunda acil ihtiyaç yedeği olarak beklemektedir. Sürekli bakıma ve bazen onarıma ihtiyaç duyarlar. Ama tüm bunlara rağmen bile ömürleri sadece 10 yıldır.

GPS ister yağmurlu ister güneşli olsun her hava şartında çalışır. Ancak önemli bir koşul vardır. Yeryüzündeki bir alıcı belirli bir konumu belirlemek için en az 4 uyduyu görmelidir. Bunun nedeni GPS'in trilaterasyon mekanizmasını kullanmasıdır.

2-B trilaterasyonu haritadaki enlem ve boylam konumunu belirlemek içindir. 3-B trilaterasyonu ise temelde aynıdır ama çizimde daireler yerine küreler kullanır. Pozisyonun enlem, boylam ve yüksekliğini belirler.

GPS haritadaki enlem ve boylam konumunu tahmin etmek için 2-B ve 3-B trilaterasyonundan faydalanır.

GPS haritadaki enlem ve boylam pozisyonunu hesaplamak için 2-B ve 3-B trilaterasyonu kullanmaktadır.

Usain Bolt tarzında bir koşuya çıktığınızı hayal edin, Wisconsin'daki evinizden çıktınız ve günlerce koştuktan sonra ilk kez durakladınız. Hala ABD'de olduğunuzu biliyorsunuz fakat GPS henüz var olmadığı için tam olarak nerede olduğunuz hakkında hiçbir fikriniz yok.

Şans eseri bir çiftçiye rastlayıp ona soruyorsunuz. Doğrudan cevaplamıyor ama size ilk ipucunu veriyor. Boise'den 643 kilometre uzakta olduğunuzu anlıyorsunuz. Fakat bu da pek yardımcı değil, çünkü bu tarife uyan yüzlerce yer var. O yüzden daha fazla ipucuna ihtiyacınız var. Yani başka birine daha soruyorsunuz, size kibarca Kuzey Dakota'daki Fargo'dan 1255 kilometre uzakta olduğunuzu söylüyor.

Sahip olduğunuz bu bilgiyi kağıda döker, iki daire çizerseniz sadece belirli noktalarda kesiştiklerini görürsünüz. Artık onlardan birinde olduğunuzu biliyorsunuz. Ama bu da yeterli değil ve size son ipucunu veren bir kız izciyi buluyorsunuz. Size Utah'dan 660 kilometre uzakta olduğunuzu söylüyor. Çiziminize üçüncü daireyi eklediğinizde tek bir kesişim noktası olduğunu görürsünüz. İşte 2-B trilaterasyon bu şekilde çalışır.

3-B trilaterasyonu esas olarak aynıdır, ancak enlem ve boylamın yanı sıra yüksekliği de hesaplar.

3-B trilaterasyonu temelde aynıdır ama enlem ve boylamın yanında yüksekliği de hesaplamaktadır.

3-B trilaterasyona gelirsek bu da esas olarak aynıdır ama çiziminizde daireler yerine küreler bulunur. 3-B konumunuzu enlem, boylam ve yüksekliğinizle belirler. Bir önceki örnekte bulunan yarıçaplar her yöne gitseydi bir dizi 3-B küreleriniz olacaktı.

Yani A uydusundan 24 kilometre uzakta olduğunuzu biliyorsanız o zaman 24 kilometre çapı olan hayali bir kürenin içinde bir noktadasınız demektir. B uydusundan 32 kilometre uzakta olduğunuzdan da eminsiniz. 2 küre üst üste geldiğinde bir çember göreceksiniz. Bir başka küre çizmek için üçüncü uyduya olan uzaklığı alınca da 2 adet kesişim noktası elde edersiniz.

Dünyanın kendisini de dördüncü küre olarak kabul edelim, çünkü bildiğiniz gibi yeryüzündesiniz ve iki muhtemelen noktadan sadece biri ihtiyacınız olan noktadır. Ne kadar çok uydu kullanırsanız o kadar doğru bir pozisyon elde edersiniz.

Uyduların zamanı bildiren atomik saatleri bulunur, dataları bu saatlere göre iletirler.

Uyduların zamanı gösteren atomik saatleri vardır, bilgileri bu saate göre radyo dalgalarıyla iletmektedir.

GPS uyduları belli zaman dilimlerinde konumları ve o ana ilişkin bilgileri gönderir. Alıcı bilgiyi bir sinyal biçiminde alır. GPS alıcıları, GPS uydularından gelen radyo sinyallerini iki önemli şeyi bulmak için analiz ederler.

Uzayda bulunan en az iki adet uydunun konumunu ve sizinle o uydular arasındaki mesafeyi ölçer. Radyo dalgaları ışık hızıyla seyahat eder. Alıcı sinyalin ne kadar uzağa yolculuk yaptığını hesaplamak için sinyalin uzaydan dünyaya yaptığı seyahatin zamanını ölçer.

Bu o kadar kolay bir süreç değildir. GPS uydularının zamanı doğru bildiren atomik saatleri vardır. Fakat bu saatleri her alıcıya yerleştirmek mümkün değildir. Zira 50 bin dolarla 100 bin dolar arasında bir maliyeti olurdu. Yani o da GPS'i olan cihazları çok çok pahalı bir hale getirirdi.

Uzayda zaman farklı aktığı için uyduların atomik saatleri her geçen gün 31 mikro saniye ileri gitmektedir.

Uzayda zaman daha hızlı aktığı için uyduların atomik saatleri her gün 30 mikro saniye ileri sapmaktadır.

Alıcıların en kesin zamanı elde etmeleri, uydulardan aldıkları bilgi sayesinde sürekli kendisini güncelleyip duran sıradan kuvars saatler sayesindedir. Bu sürecin ikinci güçlüğü ise zamanın yerçekiminden uzakta olan nesneler için daha hızlı akmasıdır.

Tıpkı Einstein'ın Genel Görelilik Kuramı gibi. Uyduların atomik saatleri yerküredeki saatlerden her gün 30 mikro saniye daha ileri gitmektedir. Bilim adamları bu konuda herhangi bir şey yapmamış olsaydı GPS konumları günden güne 10 kilometre daha yanlış olurdu.

İşte bu yüzden 3 yerine en az 4 uydu kullanmak iki sorunu da çözmeye ve nesnelerin kesin konumlarını belirlemeye yardımcı olmaktadır. Sadece 3 uydu ve 3 küre kullandığınızda yanlış şeyleri elde etseniz bile bir noktada kesişebilirler. 4 küreniz olduğunuzda yanlış ölçümleri alma şansınız yoktur.

Ay ve Güneş'in çekim gücü arada sırada GPS uydularını yörüngelerinden saptırmaktadır.

Ay ve Güneş'in çekim kuvveti zaman zaman GPS uydularının yörüngelerini ve sinyallerini etkilenmektedir.

Uydunun sadece alıcıdan ne kadar uzak olduğunu bilmek değil, uydunun tam olarak nerede olduğunu bilmek de önemlidir. Bu iş aslında o kadar zor değil. Çünkü uyduların öngörülebilir yörüngeleri vardır. Alıcıda da şu ya da bu uydunun anlık olarak nerede bulunduğunun kaydını tutan bir GPS almanağı mevcuttur.

Ay'ın ya da Güneş'in çekimi bu yörüngeleri birazcık etkiler. Ama Amerikan Savunma Bakanlığı onun çaresine bakarak, uydu sinyallerinin yanı sıra güncellenmiş bilgileri tüm GSP alıcılarına göndermektedir. GPS yalnızca insanların ve objelerin en doğru pozisyonunu tespit etmekle kalmaz, bununla beraber saniyenin 10 milyarda biri doğruluğunda zaman sinyalleri de yollar.

Daha doğru zamanı sadece GPS uydularındaki gibi atomik saatlerden öğrenebilirsiniz. Bankacılık sistemleri, güç nakil şebekeleri ve hücresel şebekeler, senkronize çağrı transferinden zamanı doğru olarak damgalanmış işlemlere kadar birçok operasyonlarında GPS'e bel bağlarlar.

Sinyal sapmaları GPS uydularının zaman zaman yanıltıcı datalar iletmesine sebep olmaktadır.

Yörünge, saat ve sinyal sapmaları uyduların arada sırada yanıltıcı bilgiler iletmesine neden olmaktadır.

Şaşırtıcı derecede kesin ve yararlı olsa da GPS kimi zaman insanları umulmadık yerlere yönlendirebilir. Özellikle de kırsal bölgelerde. Doğru bir yolu çamurlu bir patikadan ayırmak GPS için zor olabiliyor ve sonuçları da şoför ve yolcular için pek hoş olmuyor.

Öyle ki İsviçre'deki bir kamyon şoförü bir keresinden kendini Bergun dağının tepesinde bulmuştu. Ne geriye ne de ileriye gitmesi mümkün değildi ve mecburen yardım çağırmak zorunda kaldı. Ağır yük taşıyan bir helikopter sayesinde kaldığı yerden kurtulabildi.

Kendisini kurtaranlara da ana yoldan ayrılmasına GPS'in sebep olduğunu ve geri dönmek istediğinde de bunu yapamadığını söyledi. Washington Virginia'daki üç kadın ise helikopteri bekleyecek kadar zamanları olmadığı için batan Mercedes Benz EQC'lerini bırakmak zorunda kalmıştı.