Kaybolmamak için yapılan yer işaretlemeleri, haritalar ya da yıldızların yerlerine göre konum tahmini yapmak geçmişte kaldı, artık yer tayini daha kolay bir hale geldi. Günlük hayatımızın kaçınılmaz bir parçası olan GPS gibi uydu navigasyon sistemi, bilmediğimiz yollarda yardımcımız oluyor.
Uydu Navigasyon Sistemi Nedir?
Uydu navigasyon sistemi, belirli bir yer için coğrafi konumlandırma sağlayan bir şirket veya ülke tarafından yönetilen uydu sistemidir. Başka bir deyişle, uydu navigasyon sistemleri, konumlandırma bilgisi üretiyor. Enlem, boylam, yükseklik, hız ve zaman bilgisini bulmak için bir uydu navigasyon sistemi kullanılabilir.
Uydu navigasyon sistemi, bağımsız coğrafi konumlandırma sağlamak için yapay uyduları kullanan bir sistemdir. Ayrıca, yörüngeli uydulardan gelen ışık hızı sinyallerini almak için bir radyo alıcısı kullanıyor. Bu sistemler, yerel saat bilgisini hassas bir şekilde veriyor ve zaman senkronizasyonuna yardımcı oluyor.
Uydu Navigasyon Sistemleri Nasıl Çalışır?
Uydular, yörünge verileri içeren bir sinyal ve sinyal iletiminin tam zamanını yayınlıyor. Yörünge verileri, zamanlama gönderimi olarak hizmet veren bir kodun üzerine yerleştirilmiş bir veri mesajında iletiliyor. Uydu, takımyıldızındaki tüm uyduların senkronizasyonunu sağlamak için bir atomik saat (bilinen en doğru zaman ve frekans standartları) kullanıyor. Atomik saatin uydudaki arızası yanlış konum bilgisine neden olabilir.
Uydu navigasyon sistemleri, iletilen zaman sinyalleri ve elektronik alıcıların yardımıyla, yüksek hassasiyetle konum belirleyebiliyor. Elektronik alıcılar, mevcut yerel saati analiz etmek için sinyalleri kullanırlar. Ek olarak, alıcı antene ulaşmak için her bir uydudan gelen zamanı ve mesafeyi analiz eder.
Alıcı, aynı anda birkaç uydudan gelen sinyalleri ölçüyor. Uydulardan gelen sinyaller, cihazları alırken diğer uydulardan gelen bir zaman gecikmesine sebep olur. Bu cihazlar, üç veya daha fazla uydudan sinyal alarak mesafe karşılaştırması yapar. Böylelikle, kesin pozisyonu veya doğru koordinatları hesaplar. Bu işlem trilaterasyon olarak bilinen, sinyal dairelerinin kesişme noktasını kullanan hesaplama işlemine dayanır. Trilaterasyon, farklı uydulardan üç sinyal gerektirir. Uydudan alınan konum ve saat süresi, alıcıdaki üç sinyalin gecikme süresini karşılaştırarak kesin yeri tayin etmede kullanılıyor.
Alıcının izleyebileceği uydular ne kadar çok olursa, konum hesaplaması o kadar doğru olur. Ancak, atmosferik koşullar doğruluğu etkileyebilir. Alıcı, dört parametre hesaplıyor; enlem, boylam, yükseklik ve zaman. Yani, alıcının bilinmeyenleri hesaplaması için en az dört uydu görmesi gerekir. Daha az uydu içeren sistemlerde, değerler tahmin şeklinde verilebiliyor, ancak bu şekilde hata oranı da artıyor. Navigasyon sistemindeki dördüncü uydu, üç uydu durumunda mesafe belirsizliğinin giderilmesine yardımcı oluyor.
ABD’nin NAVSTAR GPS sisteminin çalıştırıldığı ilk günlerde, uydu sinyaliyle birlikte bir hata kodu iletildi. Bu hata, sistemin doğruluğunu azalttığı için ABD ordusu dışındakiler için etkili olmamıştı. Hata kodu 2000 yılında devre dışı bırakıldı ve GPS, o zamandan beri çok yaygın olarak kullanılıyor. Ancak, ABD’nin hata kodunu istediği zaman tekrar açabilmesi veya sinyalleri tamamen kapatabileceği gerçeği, diğer ülkelerin kendilerine ait uydu navigasyon sistemleri geliştirmeye başlamasını sağladı. ABD, Rusya, Avrupa Birliği, Çin, Hindistan ve Japonya tarafından geliştirilen farklı uydu navigasyon sistemleri, saat ve konum bilgisini yayınlamak için kullanılan frekans bantları dışında benzer bir prensipte çalışıyorlar.
Küresel ve bölgesel olmak üzere iki tür uydu navigasyon sistemi vardır. Küresel uydu navigasyon sistemleri (GNSS) tüm dünyada kapsama alanı sağlıyor. Bölgesel uydu navigasyon sistemleri ise sadece bir bölgede kapsama sağlıyor. Bölgesel sistemler, küresel sistemleri güçlendiriyor, bazıları da tek başına sistem olarak kullanılabiliyor.
Küresel Uydu Navigasyon Sistemleri
►GPS (Küresel Konumlama Sistemi): GPS, 1978 yılında ABD ordusu tarafından başlatılan ve ABD hava kuvvetleri tarafından işletilen uydu tabanlı bir navigasyon sistemidir. 31 uyduya sahip ve uydu orbital yüksekliği 20.180 km’dir. GPS, dünyanın yörüngesindeki uydular grubundan oluşan ve en popüler navigasyon sistemlerinden biridir. GPS özellikli cihazlar, uydulardan gelen sinyalleri alıyor ve navigasyon uydularına geri bilgi göndermiyor. Askeri uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanan uydu navigasyon sistemleri, zamanla sivil uygulamalarda özellikle de karayolu navigasyonunda da popülerlik kazanmıştır.
►GLONASS (Küresel Navigasyon Uydu Sistemi): 1982 yılında Rus Federal Uzay Ajansı tarafından başlatılan bir Rus uydu navigasyon sistemidir. Başlangıçta Rusya’ya hizmet etmek için tasarlanan GLONASS’a, hizmet kapsamını genişletebilmesi için daha fazla uydu eklediler. 2011 yılında küresel bir navigasyon sistemi haline geldi. Dünyanın 19.100 km üzerindeki yörüngesinde 24 uydudan oluşan bir takımyıldızına sahiptir.
►Galileo: Galileo, Avrupa Birliği tarafından oluşturuldu ve 2005 yılında ilk uydu fırlatıldı. Şu an yörüngesinde 18 aktif uydu bulunuyor. Galileo’nun daha fazla uydu yayınlaması ve sistemde 30 uydu ile 2020 yılında tamamen çalışır durumda olması bekleniyor.
Bölgesel Uydu Navigasyon Sistemleri
►BeiDou: BeiDou, Çin tarafından 2000 yılında oluşturuldu. Belirli bir pozisyondaki uydu ve sabit konumda duran uydu sistemlerinden oluşuyor. İlk aşama olan BeiDou-1, 2000 yılında üç uydu ile faaliyete geçti ve 2012 yılında hizmetten çıkarıldı. Daha sonra 2012 yılında, BeiDou-2 sistemi 10 uydu ile Çin ve komşu bölgelerde aktif hale geldi. Şu an aktif olan sistem ise BeiDou-3’tür. Yörüngesinde 9 uydu bulunan küresel bir sistemdir. 2020 yılı sonuna kadar toplam 35 uydu olması bekleniyor.
►IRNSS (Hindistan Bölgesel Navigasyon Uydu Sistemi): Hindistan Uzay Araştırma Kuruluşu (ISRO) tarafından kıtadaki ve komşu bölgelerdeki askeri hizmetleri desteklemek için geliştirilen bir uydu navigasyon sistemidir. Yörüngesinde 7 uydu bulunuyor. İlk uydu, 2013 yılında fırlatıldı.
►Quasi-Zenith Uydu Sistemi (QZSS): QZSS, 2010 yılında Japonya tarafından geliştirilen uydu tabanlı bir büyütme ve zaman aktarma sistemidir. Bölgede kesin konum tabanlı hizmetleri ile GPS navigasyonuna benziyor. Yörüngesinde 4 aktif uydu bulunuyor ve henüz tam olarak çalışmıyor.
Uydu Navigasyon Sistemi Uygulamaları
Uydu navigasyon sistemleri, diğer navigasyon seçeneklerinden daha hassastır. Ve çeşitli alanlarda kullanılırlar. Örneğin; teorik olarak, eğer bir araba her zaman nerede olduğunu biliyorsa ve bu bilgiyi bir tür merkezi izleme sistemine aktarabilirse, trafik, park yeri bulma ve hatta hırsızlık sorunları çözülebilir. Verimli yol trafik kontrolü ve yönetiminde kullanılabilir. Uydu navigasyon sistemleri, hava ve deniz trafiğine de yardımcı oluyor. Sadece araba ve uçaklar değil, çiftçilerin bitkilerini verimlilikle ve hassasiyetle haritalaması, ekebilmesi, yönetmesi ve hasat etmesi için traktörler ve biçerdöverler de artık GPS ile donatıldı. ABD, bu uygulama ile mahsulünü üç yılda yaklaşık 20 milyar dolar artırdı. GPS’in sağladığı kolaylıktan ambulanslar ve arama kurtarma görevlileri de faydalanıyor. Onlar için uzak ve bilmedikleri yerlere gidebilmek, yaşam ve ölüm arasındaki ince çizgidir.
GPS, 100 yıl öncesinde askeri ekipmanların standart bir parçası olan harita ve pusulanın yerini aldı. ‘Akıllı bombalar’ olarak tasarlanan sistem, kesin bir doğrulukla belirlenen hedeflere kılavuzluk etmede, askerlerin bilinmeyen arazilerde dolaşmalarına yardımcı olmak gibi birçok askeri uygulamada kullanılabiliyor. Uydu navigasyon sistemleri, lojistik ve nakliye hizmetleri, drone operasyonları, interaktif oyun gibi daha birçok alanda da kullanılıyor.
Kaynaklar:
►rfpage.com
►linxtechnologies.com ►techopedia.com ►explainthatstuff.com
►elektrikport.com