GPS TEKNİĞİGPS TEKNİĞİ

GPS’ İN GENEL ESASLARI

İlk çağlarda ilkel yöntemlerle konum ve yer belirleme işleri yapılırkenzamanla teknolojik gelişmelere paralel olarak konum belirleme venavigasyon sistemlerinde önemli gelişmeler olmuştur.

Uzunluk ölçüsünün elektromagnetik dalgalarla gerçekleştirilmesiylebaşlayan gelişmeler hızlı bir şekilde devam etmiş, açıların elektronikolarak ölçülmesi ve sonrasında bu iki sistemin bütünleşerek elde edilendataların kaydedilmesi ve bilgisayar aracılığı ile değerlendirilmesineolanak tanıyan Total Station aletlerinin üretilmesine kadar uzanmıştır.

Yersel ölçülerde bu gelişmeler yaşanırken, yapay uydularla konumbelirleme sistemleri de gelişmelerden etkilenmiştir.

60 lı yıllarda Transit uydusu geliştirilmiş ve 1967 yılından itibarenjeodezik konum belirleme çalışmalarında kullanılmaya başlanmıştır.

GPS, Transit sisteminin zayıf yönlerini ortadan kaldırmak içingeliştirilmiştir.

Amerika Savunma Bakanlığı tarafından navigasyon amaçlıgeliştirilen ve bilim adamlarının çabasıyla jeodezikproblemlerin çözümünde de kullanılan,

Dünya üzerinde her türlü hava koşullarında,

24 saat esasına göre,

En az 4 uydudan kod-faz varış zamanının ölçülmesi esasınadayanan,

Herhangi bir noktaya ait konum, hız ve zaman bilgilerisağlayan,

Uzay tabanlı bir ölçme sistemidir.

GPS’ İN GENEL ESASLARI

Sistem temel olarak jeodezideki en eski tekniklerden biriolan ‘geriden kestirme’ esasına dayanır.

Geriden kestirme, konumu bilinmeyen bir noktadankonumu bilinen noktalara yapılan gözlem ve hesaplar ilebilinmeyen noktanın koordinatlarını hesaplamaya dayanır.

GPS’ İN GENEL ESASLARI

GPS sisteminde konumu bilinen noktalar GPS uydularıdır.

Bilinmeyenler, bulunulan noktanın kartezyen koordinatlarıdır (X,Y,Z).

Matematiksel olarak 3 bilinmeyenli bir denklemin çözümü için 3 bilinene ihtiyaç vardır.

Burada 3 bilinen yetiyor gibi gözükse de, saat hatalarını ortadan kaldırmak için en az 4 tane bilinene ihtiyaç vardır.

Bu nedenle GPS, 4 boyutlu bir sistemdir (X, Y, Z, t).

Bu modelde kullanılan mesafeler radyo dalgalarıyla elde edilenuzaysal mesafe ölçüleri, kullanılan nirengi noktaları ise yörünge(efemeris) bilgileri vasıtasıyla belirli bir andaki koordinatlarıbulunabilen GPS uydularıdır.

GPS’ İN GENEL ESASLARI

UZAY GERİDEN KESTİRME

UZAKLIK= HIZ × ZAMAN

r1 r2

r3

Askeri Kullanım Alanları : Kara, deniz ve hava araçlarınınnavigasyonu, arama-kurtarma, uçakların iniş ve kalkışları,hedef bulma ve diğer amaçlar.

Sivil Kullanım Alanları : Kara, deniz ve hava araçlarınınnavigasyonu, GPS Ülke jeodezik ağlarının ölçülmesi vesıklaştırılması, detay ölçmeleri, aplikasyon uygulamaları,kadastral ölçmeler, deformasyon ölçmeleri, araç takipsistemleri, CBS için veri toplama gibi birçok alanda kolaylıksağlayan, çalışmalara hız ve ekonomi getiren bir yöntemdir.

Turizm, tarım, ormancılık, spor, güvenlik, hidrografikçalışmalar, CBS’ nin veri tabanının geliştirilmesi ve diğeralanlar.

GPS’ in Tanımı ve Kullanım Alanları

Noktalar arasında görüş zorunluluğu ortadan kalkmıştır. Ölçü noktalarının yükseklerde seçilmesi zorunluluğu yoktur. GPS ölçüleri büyük oranda hava koşullarından etkilenmez. Gece-gündüz 24 saat ölçü yapılabilir. Noktaların konum doğruluğu oldukça yüksektir.

GPS’ in zayıf tarafları ise;

GPS’ in sinyalleri mikrodalga sinyaller gibi güçlü değildir. Kapalı yerlerde, çok sık ağaçlıklı alanlarda, sualtında ve binaların yoğun oldu olduğu yerleşim yerlerinde, tünellerde ve maden galerilerinde ölçü yapılamaz.

Ağır yağışta, güçlü radyo yayınının yapıldığı ya da yayın ntenlerinin olduğu yerlerde verimli değildir.

GPS koordinatları WGS-84 datumundadır. Lokal datuma dönüşüm gerekir. Elde edilen yükseklikler Ortometrik değil, elipsoidal yüksekliklerdir

GPS’ in klasik sisteme göre üstün ve zayıf yönleri :

GPS’ in Bölümleri

Uzay Bölümü

Kontrol Bölümü

Kullanıcı Bölümü

Kullanıcı Bölümü

GPS Üç Bölümden OluşurGPS Üç Bölümden Oluşur

Kontrol BÖlümü

Uzay Bölümü

İzleme İstasyonları

Yer Antenleri

Ana İstasyon

Uzay Bölümü Uzay bölümü uydulardan oluşur. Uydular ekvator düzlemi ile yaklaşık 55 lik açı yaparlar, 6 yörünge düzleminden oluşur 28 aktif, 4 yedek olmak üzere toplam 32 uydudan oluşmaktadır. Yedek uydular esas uydulardan birinde sorun olması durumunda

devreye girerler.

Her bir GPS uydusu ,

Senkronize (eşzamanlı) zaman sinyallerini, Tüm diğer uydularla ilgili konum bilgilerini, Yörünge parametrelerine ilişkin bilgileri iki taşıyıcı frekanstan (L1, L2)

yayınlar; Kontrol bölümü tarafından yayınlanan bilgileri alır.

• Uydular yeryüzünden yaklaşık 20200 km, yer merkezinden 26500 kmuzaktadırlar,• Yörüngelerindeki bir tam devirlerini 11h 58’ da tamamlarlar.• Yeryüzünün herhangi bir yerinde gözlenebilecek en az uydu sayısı 4 olup enaz yaklaşık olarak 5 saat ufuk üzerinde kalır.• Türkiye’de gözlenebilen en çok uydu sayısı 10 dur.

• Uydu yörünge zamanı (ortalama yıldızzamanı) ile yer dönmesi (ortalama güneşzamanı) arasında yaklaşık 4 dak./gün farkvardır. Bu nedenle yeryüzündeki bir gözlemciaynı uyduyu her gün 4 dakika erkengözlemektedir.

Uzay bölümünün özellikleri

Uydulara ilişkin özellikler Altı farklı tip GPS uydusu vardır. (Blok I, Blok II, Blok IIA,

Blok IIR, Blok IIF ve Blok III)

Blok I uyduları 1978-1985 yılları arasında yörüngeyeoturtulmuş olup ağırlıkları 845 kg ve ömürleri yaklaşık 7,5yıldır. Bu uydular ekvator düzlemi ile 63 lik açı yaparlar.Deneysel amaçlı olup, sistemi test etmek için kullanıldı. 11uydu fırlatıldı ve şu an bunların hiçbiri varlığınısürdürmemektedir.

Block II uyduları 9 uydudan oluşmaktadır. Ekvatorla 55 likaçı yaparlar. Ağırlıkları yaklaşık 1500 kg ve ömürleri 7 yıldır.1989 yılında yörüngeye oturtulmuştur. Haberleşmeolanaklarına sahip olup, bazılarında laser ölçülerine olanaksağlayan yansıtıcılar vardır.

Block IIA serisi 19 uydudan oluşmakta

• Blok IIR uydularının ömürleri yaklaşık 10 yıldır. Atomik saatlertaşırlar, ağırlıkları 2000 kg olup 1997’ de yörüngeyeoturtulmuşlardır. Bu uydular kontrol bölümünün desteğiolmadan kullanıcılara 180 günlük navigasyon olanağı sağlarlar.Mevcut uyduların yenileri ile yer değiştirmesi için geliştirilmiştir.

• Şu anda güncel olarak 27 adet Block II, IIA and IIR uydularıyörüngelerinde bulunmaktadır.

• Blok IIF uydularını 2005-2010 tarihlerinde yörüngeyeoturtulmaları planlanmıştır. 1176,45 Mz lik frekanstaki L5 sinyalibu uydularda kullanılacaktır.

• Blok III uyduları tasarım aşamasındadır. Bunların 2010yılından itibaren yörüngeye oturtulmaları planlanmış olup buuydular askeri amaçlar için kullanılacaklardır.

Kontrol Bölümü Bu bölüm yeryüzünün çeşitli yerlerine dağılmış 1

ana ve 5 izleme istasyonundan oluşmaktadır.

Ana istasyon Colorado’da (USA) dır.

Bunun dışındakiler izleme istasyonlarıdır.

GPS uyduları

Dünya üzerine uygun dağılmış,

Çok hassas saatlerle donatılmış,

Konumu iyi bilinen,

6 sabit izleme istasyonu tarafından izlenmektedir.

Kwajalein Atoll

US Space Command

Kontrol BölümüKontrol Bölümü

Hawaii

Ascension Is.

Diego Garcia

Cape Canaveral

Yer AnteniAna Kontrol İstasyonu İzleme İstasyonu

Bu istasyonların görevi;

Günlük olarak uyduların sağlıklı şekilde çalışmalarınısağlamak,

Toplanan verileri irdeleyerek uydu yörüngelerinibelirlemek,

Uydu saat düzeltmelerini hesaplamak ve SA etkileri gibibilgileri uydulara yüklemektir.

Ana kontrol istasyonu; Tüm sistemin kontrolünden, Her bir uydu için uydu efemeris bilgilerinin saat

düzeltmelerinin hesabından sorumludur.

Diğer 5 istasyon, gözleme istasyonu görevi yapar ve uyduefemerislerinin belirlenmesi için gerekli verileri toplarlar.

Kullanıcı BölümüGPS uyduları tarafından gönderilen verileri alabilen GPS alıcıları vebunların fonksiyonel parçalarından oluşmaktadır.

Kullanıcı bölümünü oluşturan GPS alıcıları üçe ayrılırlar.

Kullanım amacına göre : Bilimsel amaçlı alıcılar. Hassas çalışmalarda kullanılırlar. Pratik amaçlı alıcılar. Anında kabaca 3 boyutu belirlerler.

Kullanım alanlarına göre : Askeri amaçlı alıcılar Sivil tip alıcılar

Yapılarına göre: Kanal sayısına göre. Tek ve çift kanallı alıcılar Frekanslarına göre. Tek ve çift frekanslı alıcılar

GPS alıcıları 7 bölümden oluşur.

Mikroişlemci Data-Kayıt

Osilatör

Sinyalİşlemcisi

ANTEN

Enerji KaynağıDış

Kominikasyon

AntenUydudan gelen sinyalleri alır, bu sinyalleri güçlendirdikten sonrasinyal işlemcisine gönderir.

Sinyal değerlendirme bölümüAnten tarafından alınan sinyal, sinyal işlemcisi tarafındandeğerlendirilir.

MikroişlemciKoordinat hesaplamalarının yapılabilmesi için GPS alıcılarındamikroişlemciler bulunmaktadır.

Data KayıtYapılan ölçülerin kayıt edildiği bölümdür.

Dış kominikasyonBu bölümünde klavye ve ekran birimleri vardır.

OsilatörIşık akımını elektrik akımına dönüştüren bölümdür. Kristalosilatörler gibi gelişmiş osilatörler kullanılmaktadır

GPS Alıcısının Çalışması

GPS alıcısı açıldığında sinyal alma aşaması başlamıştır. GPS alıcısı sinyal almaya başladığında ilk önce

hafızasındaki uydulara ait navigasyon bilgilerine bakar eğerbu veriler işlevsel değilse gökyüzünü taramaya başlar.

Çok kanallı GPS alıcıları tarama işlemleri sonucundasinyalini aldığı uyduları kanalları ile ayrı ayrı ilişkilendirir.Daha sonra hesapladığı mesafelere göre ve aldığı bilgileregöre konum belirleme işlemini yapar.

Sinyaller taşıyıcı izleme döngüsü ve kod izleme döngüsü iletakip edilir.

Yazılımlarla ve donanımlarla desteklenen her iki döngününneticesinde uydulara kilitlenilir ve konum belirlenir.

GPS’ de Kullanılan Sinyaller GPS ölçmelerinde elektromagnetik dalgalar kullanılarak

uydulardan kullanıcı bölümüne veri akışı sağlanmaktadır.

Kontrol bölümü ile uydular arasında S-band,

İyonosferik etkilerin etkisinin az olmasından dolayı uydu ilekullanıcı bölümü arasında L-band kullanılmaktadır.

Sinyaller iki farklı frekansta taşıyıcı dalga üzerinden iletilirler.

Bunlar L1 ve L2 sinyalleridir.

Uydular bu sinyallerle faz ve kod ölçüleri ile kendi konumbilgilerini (efemeris) yayınlarlar.

Bu sinyallerin frekansları, bir temel frekansın(f0=10,23Mhz) 154 ve 120 katları alınarakbelirlenmiştir.

L1 frekansı 1575,42MHz (10,23MHz * 154), dalga boyu 19 cm

L2 frekansı 1227,60MHz (10,23MHz * 120), dalga boyu 24 cm

Temel Frekans10.23 MHz

L1

1575.42 MHz

L2

1227.60 MHz

C/A KOD1.023 MHz

P KOD10.23 MHz

P KOD10.23 MHz

× 154

× 120

÷ 10

Frekans: Birim zamanda bir noktadan geçen dalga tepesi sayısı.

Dalga Boyu: Dalga tepeleri arasındaki uzunluk.

Frekans ve dalga boyu arasında ters orantı vardır. Uzun dalga boyu, düşük frekans demektir.

GPS kısa dalga boylu (yüksek freakanslı) radyo dalgaları kullanır

GPS sisteminde çift frekans kullanılmasının nedeni ???

• L1 frekansı herhangi bir nedenlekesildiğinde L2 frekansı görev yapar.

• Çift frekans özelliğinden yararlanarakiyonosferik düzeltme olanağı sağlamaktadır.

L1 ve L2 taşıyıcı frekansları, uydu saat düzeltmeleri,yörünge parametreleri gibi bilgilerin yeryüzündekialıcıya ulaştırılabilmesi amacıyla kodlarla venavigasyon mesajı verileri ile modüle edilmişlerdir.

Tüm uydular aynı taşıyıcı frekansla veri yayınıyapmasına karşın, uydu sinyalleri kod modülasyonutekniği nedeniyle birbiri ile karışmamaktadır.

L1 ve L2 taşıyıcı frekansları üzerinde C/A ve P kodlarıile navigasyon mesajı verileri modüle edilmiştir.

C/A Kod Özellikleri C/A kod (Coarse Acquisition) L1 taşıyıcısı üzerine

modüle edilmiştir. Her milisaniyede bir tekraretmektedir. Periyodunun kısa seçilmesinin amacı,GPS alıcılarının uydulara en kısa süredekilitlenmesini sağlamaktır. Sivil amaçlı kullanıcılariçin tasarlanmıştır.

C/A kodun dalga boyu 300 m, çözünürlüğü 3 m dir.

“Selective Availability” adı verilen bir yöntem ileC/A kodun hassasiyeti ~100 m. olacak şekildeuydu saati ve yörünge bilgileri kasıtlı olarakbozulmuştur.

Selective Availability 2 Mayıs 2000 tarihindekaldırılmış ve konum belirleme hassasiyeti 15m.’ ye kadar inmiştir.

P Kod Özellikleri P kod (Precise) L1 ve L2 taşıyıcı frekansları üzerine modüle edilmiş

olup yaklaşık 266,4 günlük kod uzunluğundadır. P kodun dalga boyu 30 m, çözünürlüğü 30 cm dir. Askeri kullanıcılar için tasarlanmıştır. W kod adı verilen bir kod ile şifrelenmiş, sadece askeri amaçlı GPS

alıcılarının doğrudan çözebileceği Y kod ortaya çıkmıştır. Bu özellik Anti-Spoofing olarak adlandırılmaktadır.

GPS Navigasyon Mesajı

Navigasyon mesajı saat düzeltmeleri, diğer uyduların sağlıkdurumları, uydu almanak bilgileri, atmosfer durum bilgileri ve diğernavigasyon bilgilerini içerir.

Efermis bilgisi uyduların konumlarını ve hızlarını hesap etmeyeyarayan bilgileri içerir.

Alt Bölüm No İçeriği

1

a. GPS hafta sayısıb. URA (user range accuracy) değeric. Uydu sağlık durumud. Uydu saat düzeltmeleri

2-3 a. Efemeris verileri

4a. Almanak verilerib. UTC-GPS saat düzeltmeleriiyonosferik modellendirme katsayıları bulunmaktadır.

5Bu bölüm büyük oranda tüm uydular için almanak verilerine ayrılmıştır.

Almanak Bilgisi Almanak verileri efemeris ve saat parametrelerinin belli bir

kısmını kapsamaktadır. Amacı GPS alıcısı ilk açıldığında yaklaşık koordinatları

sağlamak ve alıcının uyduya kilitlenmesini sağlamaktır.

Parametre Açıklaması

IDHealthWeek

taae

M0wcl0

Wa0a1

Uydu PRN numarasıUydu sağlık durumuÖlçü anındaki GPS haftasıEpokElipsoit büyük yarı ekseniDış merkezlikReferans epoktaki ortalama anomaliPerigee argümanıOfset değeri (54) (Eğim düzeltmesi)ta anındaki rektesansın ile t0 zamanındaki Grenwich Yıldız

zamanı arasındaki farkYükselen düğüm noktasının rektesans değişimiUydu saati faz sapması (bias)Uydu saati frekans sapması (bias)

Bileşenin Adı Frekansı (MHz) Dalga Boyu ()

Temel Frekans f0 = 10,23 ---

L1 taşıyıcı 154f0 = 1575,42 ~19,0 cm

L2 taşıyıcı 120f0 = 1227,60 ~ 24,4 cm

P Kod f0 = 10,23 30 m

C/A Kod f0/10 = 1,023 300 m

N Kod f0/20 = 0,5115 ---

Navigasyon Mesajı f0/204600 = 50.10-6 ---

GPS’ de Kullanılan Koordinat Sistemleri

Referans sistemleri, Uluslararası Jeodezi Birliği (IAG)ile Uluslararası Astronomi Birliği (IAU)’ninorganizasyonunda IERS tarafından yürütülmektedir.

Her bir uydu jeodezisi tekniği için (VLBI, SLR, LLR,GPS) IERS analiz merkezleri kurulmuştur.

Bu merkez bürosu sonuçları birleştirip yayınlar. ICRFve ITRF sistemlerini tanımlar.

Uydulara dayalı koordinat belirlerken iki temelkoordinat sistemi kullanılmaktadır.

Uzay sabit koordinat sistemi (inertial) Yer sabit koordinat sistemi

Yer Merkezli İnertial Koordinat Sistemi (ECI)

GPS tekniğinde kullanılan uydu yörüngelerininölçülmesi ve belirlenmesinde ECI koordinatsistemi kullanılmaktadır.

Bu koordinat sisteminin başlangıç noktası yermerkezidir.

ECI koordinat sisteminde XY düzlemi yerekvator düzlemi ile çakışık, Z ekseni kuzeykutbu doğrultusundadır.

ECI koordinat sistemini tanımlarken yeryüzünün düzensizhareketlerinden dolayı birtakım sorunlar ortaya çıkmaktadır.

Ay ve Güneşin ekvator üzerindeki çekim etkisi nedeniyle ekvatordüzlemi gök küreye göre hareket halindedir.

X ekseni gök küreye, Z ekseni ekvator düzlemine göretanımlandığından yerin güneş etrafındaki hareketindekidüzensizlikler ECI sisteminin yukarıda tanımlandığı gibi tamanlamıyla inersiyal olmamasına neden olmaktadır.

Bu sorunun çözümü için koordinat sistemi eksenlerininyönlendirilmesi belirli bir an veya epoka göretanımlanmaktadır.

GPS ECI koordinat sistemi 01 Ocak 2000 tarih 12:00 UTCzamanındaki ortalama ekvator ve ekinoks ile çakışık kabuledilmektedir.

Bu şekilde tanımlanan koordinat sisteminde +X ekseni yeryüzü kitle merkezinden ilkbahar noktası

doğrultusunda, +Y ve +Z eksenleri yukarıda açıklandığı şekildedir.

Yer Merkezli Yer Sabit Koordinat Sistemi (ECEF)

(ECEF) Koordinat Sisteminde yeryüzünde ölçü yapılanbir noktanın koordinatları yeryüzü ile birlikte dönen birkoordinat sisteminde tanımlanmaktadır.ECEF koordinat sistemi şöyle tanımlanmaktadır.

Merkezi yer kütle merkezi ile çakışıktır. Z ekseni coğrafi kuzey doğrultusunda ekvator düzlemine

diktir. X ekseni ortalama Greenwich meridyeni ile çakışık olup,

doğrultusu sıfır derece boylamdır. Y ekseni 90o doğu boylam doğrultusunda olup sağ el

koordinat sistemini oluşturur.

Bu tanımlara göre X, Y eksenleri yer ile birliktedönmektedir.

ECEF, yeryüzünde tesis edilmiş çok sayıdaki yerkontrol noktasında yapılan ölçümler sonucubelirlenmiş Jeosentrik (Yer merkezli) koordinatlar (X,Y, Z) ile tanımlanmıştır.

Bu sabit noktaların çoğuna SLR ve VLBI aletleri tesisedilmiştir.

Bu referans sistemine örnek olarak IERS verilebilir.IERS tarafından bu şekilde kurulmuş olan referanssistemine ITRF adı verilmektedir.

ITRF SİSTEMİ

1988 yılında IERS tarafından gerçekleştirilmiştir.

VLBI, SLR, LLR istasyonlarındaki ölçülerin birlikte değerlendirilmesiyle hesaplanmıştır.

İlk olarak ITRF-88 adını almış ve güncelleştirildikçe ITRF-89, ITRF-90…….ITRF-2000 koordinat sistemi ve istasyonların kartezyen koordinatları ve hız vektörleri hesaplanmıştır.

ITRF’ in güncelleştirmeleri arasındaki dönüşümler dönüşüm parametreleri ve hız vektörleri kullanılarak gerçekleştirilir.

Eksenleri WGS-84 sistemi gibi yönlendirilir.

WGS 84 Sistemi Bu sistem Dünya Jeodezik Sistemi 1984 olarak da

tanımlanmaktadır. Sistemin kurucusu ABDsavunma dairesi (DoD)’dur.

GPS uydularından yayınlanan Navigasyon mesajıiçersindeki uydu yörünge bilgileri WGS-84sistemindedir.

Orijini yerin ağırlık merkezidir Z ekseni, 1984 yılının başlangıcındaki kutba

yönelik. X ekseni 1984 yılının başlangıcı için Greenwich

ortalama astronomik meridyeni ile Z eksenine yerinağırlık merkezinde dik ekvator düzleminin arakesiti

Y ekseni iki eksene dik ve sağ sistem oluşturacakdoğrultuda belirlenmiştir.

• WGS84 sistemi ülkemizde kullanılmayan birsistemdir.

• Bu datum için GRS80 elipsoidi temel alınmıştır.• GRS80 ITRF için de referans elipsoidi olarak

seçilmiştir.• WGS84 ulusal bir datumdur, ancak GPS uydu

yörüngeleri bu datumda yayınlandığından, busistemin diğer sistemlerle ilişkisi kurulmalıdır.

Amerika’nın GPS sistemine ve Rusya’nınGLONASS sistemine alternatif olarak AvrupaBirliği tarafından GALILEO geliştirilmiştir.

Yakında GNSS’e dahil olacaktır.

İlki 2005 yılında gönderilen uyduların sayısının 30,yörünge sayısının 3 olması düşünülmektedir.

Dünyanın kuzey bölgelerinde de kullanımımümkün olacak ve uyduların hiçbir koşuldakullanım dışı bırakılmaması sağlanacaktır.

GNSS - Global Navigation Satellite System

GPS GLONASS GALILEO

Uydu Sayısı 32 14 2008’ de 18 30

Yörünge Sayısı 6 3 3

Yörünge Eğimi 55 0 64,8 0 56 0

UydularınYüksekliği

20200 km 19100 km 23616 km

GPS, GLONASS VE GALILEO SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

ABD, AB ve Rusya’dan sonra Çin de kendi küresel konumlama sisteminidünyaya açmak için çalışmalara başladı (2009).

2015 yılında tamamlanması planlanan projeyle, 30’dan fazla uydu birbirinebağlanacak.

Askeri ve sivil amaçlı kullanılacak Beidou Navigation System (BNS) isimliprojenin tamamlanması için iki yıl içinde 10 uydu fırlatılacak. Yeni uydularşu an yörüngede bulunan ve sadece Çin üzerinde navigasyon sağlayan 5uyduya entegre edilecek

Çin BNS’ in ilk uydusunu 2000 yılının Ekim ayında fırlattı, bugüne kadar 5uydu fırlatan ülke, son uydusunu 2007 yılının Nisan ayında fırlattı.

BNS sistemi; GPS, GLONASS ve GALILEO sistemi gibi dünyadan 2000 ile35786 kilometre uzaklıkta bulunan MEO (Medium Earth Orbit) yerine 36bin kilometre yükseklikte, Ekvator düzleminde olan ve dönme periyotlarıDünya’nın dönüş periyoduna eşit olan GEO (Geostationary Earth Orbit -Yerdurağan Yörünge Uyduları) kullanılarak oluşturuluyor.

Bir GEO uydusunun ortalama kapsama alanı Dünya’nın %40’ına eşit.

ULUSLARARASI GPS SERVİSİ – IGS

Dünya çapında 200’den fazla sivil kurum vekuruluş tarafından oluşturulmuş “sabit GPS(ABD) & GLONASS (Rusya) istasyonları ağı”nıişleterek elde ettiği verileri analiz eden veinternet yoluyla kullanıcılara dağıtan birorganizasyondur.

Standartları belirlemek amacıyla kurulmuştur. Verileri arşivler, GPS uydularının yörüngelerini hesaplar, GPS ile yer dönme parametreleri ve nutasyon

serilerini hesaplar.

Verileri, Global Data Centers olarak adlandırılan merkezlerbarındırmaktadır. Bunlar:

• Crustal Dynamics Data Information System, ABD (CDDIS)• Institut Géographique National, FR (IGN)• Scripps Institution of Oceanography, ABD (SIO)• Korean Astronomy and Space Science Institute, KR (KASI)

Bölgesel ve diğer veri merkezleri (GA, SOPAC gibi) ile ilgilidetaylı bilgiye

http://igscb.jpl.nasa.gov/organization/centers.htmladresinden ulaşılabilir.

IGS verileri RINEX formatında yayınlanır. Her GPS yazılımıfarklı formatta veri değerlendirmektedir. Rinex ile bunlararasında dönüşüm mümkündür.

30 Kasım 2006 itibariyle, dünya üzerinde 333’ü aktif olmak üzeretoplam 379 istasyon bulunmaktadır.Ülkemizde bu ağa bağlı 4 istasyon bulunmaktadır:

•Ankara (ANKR)•Trabzon (TRAB)•Gebze (TUBI)•İstanbul (ISTA)

WGS-84 ile ITRF arasındaki bağıntı

WGS-84 sistemi ile ITRF sistemi arasındaki ilişkiyi belirlemekve WGS-84 sisteminin doğruluğunu arttırmak için 24 IGS ve10 DoD noktasında eşzamanlı GPS ölçüsü yapılmış,

8 IGS noktasının ITRF-91 koordinatları sabit alınarak DoDnoktalarının koordinatları yeniden hesaplanmıştır.

Nokta koordinatlarını ortak bir epoka getirmek için NUVELNNR-1 plaka hareketi modeli kullanılmıştır.

Daha sonra 11 adet IGS noktasının ITRF-94 koordinatlarıesas alınarak GPS ölçüleri yapılmış ve WGS-84 ITRF’ eyaklaştırılmıştır.

Bunun sonucu olarak elde edilen referans sistemi WGS-84(G873) olarak adlandırılmıştır.

Yerel Koordinat Sistemi

Bu sistemde de başlangıç noktası GPS alıcıanteninin üzerine kurulduğu noktadır. Koordinateksenleri n, e, u harfleri ile gösterilirse;

n-ekseni jeodezik kuzeyi göstermekte,

e-ekseni jeodezik doğuyu göstermekte,

u-ekseni alıcı anteninin kurulduğu noktanın elipsoitnormalini göstermektedir.

Böylece n ve e eksenleri yerel jeodezik ufukdüzlemini göstermektedir. Yerel koordinat sistemininuzaydaki yönlendirilmesi jeodezik enlem ve boylamagöre yapılmaktadır.

GPS ve Yükseklik

Yükseklik için; h = H + N

eşitliği kullanılır. Bu eşitlikte,

h : P noktasının elipsoit yüksekliği H : P noktasının ortometrik yüksekliği N : P noktasının jeoit yüksekliği

Jeoit

Jeodezik Koordinatlardan (, , h) ECEF Koordinatlarına (X, Y, Z) Dönüşüm

Jeodezik koordinatlardan ECEF koordinatları aşağıdaki eşitlikten bulunur. h noktanın elipsoit yüksekliği, N meridyen yarıçapıdır.

GPS ve ÜLKE SİSTEMİ

GPS’ in ülkemizde kullanışlığını artırmak için, GPS ile Ülke Sistemiarasındaki ilişkilerin tanımlanması gerekmektedir.Her iki sistemin jeodezik altyapısı farklıdır. Sistemler farklı datumlarasahiptir ve farklı koordinat sistemleri ile çalışmaktadır.GPS ile elde edilen bir koordinat bilgisinin Ülke Sistemi içindekullanılabilmesi için bazı ilişkilere ihtiyaç vardır.

Ülke Sistemi GPS TUTGA

Datum ED50 WGS84 ITRF96

Elipsoid Hayford WGS84 GRS80

Koordinatlar 2D+H 3D 3D

Projeksiyon TM, UTM TM, UTM TM, UTM

• Datum, herhangi bir noktanın yatay ve düşeykonumunu tanımlamak için başlangıç alınan referansyüzeyidir.• Datum, Yer’in şeklini ve boyutunu tanımlayan birreferans sistemidir.• Yatay datum: Koordinatlar için referans alınanbaşlangıç yüzeyi,• Düşey datum: Yükseklikler için referans alınanbaşlangıç yüzeyidir.• Bir datum; elipsoidi, enlem-boylamı ve fiziksel birorijini ile tanımlanır.

• TUTGA (Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı ), ülkemizdeki GPSkullanımının altyapısını oluşturmaktadır.• Ülkedeki koordinat bütünlüğünü sağlamak için GPS ileyapılan gözlemler TUTGA’ya bağlanmalıdır.• GPS ile yapılan çalışmaların Ülke Sistemi ile olan ilişkisidönüşüm ile kurulmalıdır.• (TUTGA); ITRF koordinat sisteminde 1-3 cmdoğruluğunda, üç boyutlu koordinatları ve bu koordinatlarınzamana bağlı değişimleri (hızları) ile uygun yüksekliksisteminde yüksekligi (H) ve jeoid yüksekligi (N) bilinen,nokta aralığı 25-30 km jeodin hızlı değişim gösterdiğibölgelerde 15 km olan, olabildiğince homojen dağılımda 594noktadan oluşan bir ağdır.

GPS’de Kullanılan Zaman Sistemleri

Uydu jeodezisinde 3 farklı zaman sistemikullanılmaktadır. Bunlar; dinamik zaman, atomikzaman ve yıldız zamanı sistemleridir.

Dinamik Zaman Sistemi

Yerçekimi etkisindeki cisimlerin belli bir yerçekimiteorisine göre belli bir referans sistemindekihareketlerini tanımlamak için kullanılmaktadır.

GPS uydu yörüngelerinin hesaplanmasındakullanılan dinamik zaman sistemine Yersel DinamikZaman Sistemi denilmektedir.

Atomik Zaman

Bilimsel çalışmalarda temel zaman ölçeği olarakUluslararası Atomik Zaman kullanılmaktadır.

Atomik zaman sürekli bir zaman ölçeğidir.

Atomik zaman ile GPS zamanı arasında 19saniyelik bir kayıklık vardır.

Yıldız Zamanı Yıldız zamanı yerin dönmesi ile ilişkilidir.

Atomik saatler yokken eski dönemlerde zaman ölçüsü içinyerin dönüşü temel alınıyordu.

O zamanlar yıldız ve universal zaman sistemleri arasındadönüşüm yapabilen iki zaman sistemi kullanılıyordu.

Yıldız ve UT zaman sistemleri atomik zaman ölçeği ilekarşılaştırıldığında çok düzensiz

Jülyen Gün ve Hesabı

Jülyen günü JD, 1 Ocak 4713 (MÖ) 12.00 UT epokundanitibaren geçen ortalama güneş günü sayısıdır.

GPS’ de Kullanılan Uydu Yörüngeleri

GPS uyduları dünyanın etrafında belli bir elips yörüngesiüzerinde dönmektedir. Uydular yörüngede hareket ederkenyerin gravite alanının çekim etkisinde kalırlar. Bu yörüngehareketi yerin çekim etkisi ve diğer birçok kuvvetin (ayın vegüneşin çekim etkisi) etkisinin bir sonucudur.

Keppler Yörünge Elemanları

Johannes Keppler’ in 1609 ve 1619 yıllarında güneş vegezegenlere ait varsayımları günümüzde “Keppler Yasaları”olarak bilinmektedir.

Kepler yasalarına göre:

Gezegenler, güneş etrafında dolanırken bir elipsçizerler (yörünge elipsi). Güneş yörüngeelipsinin odak noktalarının birindedir.

Güneşle gezegenin ağırlık merkezini birleştirendoğru eşit zamanlarda eşit alanlar süpürür.

Bir gezegenin tam dolanım süresi (periyot) P,yörünge elipsinin büyük yarı eksen yarıçapı a ise

Keppler yasaları büyük oranda yer etrafındahareket eden uydular için de geçerlidir.

Bu nedenle güneş yerine “yer”, gezegen yerine“uydu” kullanılabilir.

Keppler elemanları olan (a, e, Tp) yörüngeninşeklini belirtmektedir.

Diğer üç eleman (i, , w) ise yörüngenin ECEFkoordinat sisteminde yönlendirilmesinisağlamaktadır.

Aşağıdaki tablo yapay uydular için yörüngeelemanlarını,

Aşağıdaki şekil gök koordinat sistemine göreyörünge düzlemindeki Keppler elemanlarınıgöstermektedir.

Parametre Açıklaması

i

w

aeTp

• Yükselen düğüm noktasının rektesasyonu olup ekvatordüzleminde ölçülür (radyan).

• Uydu yörüngesinin ortalama ekvator düzlemine göreeğimi (radyan).

• Perigee konumu (perigee ile yükselen düğüm noktasıarasındaki açı olup, uydu hareketi yönünde ve yörüngedüzleminde ölçülür (radyan).

• Yörünge elipsinin büyük yarı ekseni (m)• Elipsin dışmerkezliği• Prigee geçiş anı

y a(1-e)

Tp

Perige(Yerberi)

Uydu

Z= Gök Kutbu

Yükselen Düğüm Noktası

i

Ekvator

Ω ω

XY

Uydu Yörünge Hareketi

Newton kanunları : Bir cisme mevcut durumunu değiştirecek bir

kuvvet etki etmezse cisim ya hareketsizdir ya dadüzgün doğrusal hareketine devam eder(eylemsizlik özelliği).

Bir cismin ivmesi cisme uygulanan kuvvetledoğru orantılıdır ve uygulanan kuvvet ivme ileaynı yöndedir.

İki cismin karşılıklı olarak birbirlerine etki ettiklerikuvvetler her zaman eşit fakat zıt yöndedir.

a

O

vr

E

tp Perigee (yerberi)

P Doğrultusuyer

t0 anında uydu konumuS

ae

Apogee

(yeröte)

GPS Uydu Yörüngeleri

Anlık konum belirlemede yayın (broadcast)efemerisi ve saat bilgileri kullanılmaktadır.

Ölçü sonrası değerlendirmede duyarlı GPSyörünge ve saat bilgilerinin kullanılması tercihedilir.

Hesaplanan duyarlı yörünge ve saat bilgileriinternet aracılığı ile tüm kullanıcılara ücretsizsunulmaktadır.

Yayın Efemerisi (Broadcast Efemeris)

Yer izleme istasyonları tarafından önceden tahminedilerek uydulara gönderilen ve uydu sinyalleri ileyayınlanan uydu konum bilgileridir.

Yayın efemeris bilgileri GPS kontrol bölümü izlemeistasyonlarından toplanan kod (pseudorange)gözlemlerine dayalı olarak üretilirler.

Anlık olarak yayınlanır ve yaklaşık 12-36 saatlik süreiçin geçerlidir.

6 izleme istasyonundan toplanan verilerle 5-10 m likbir yörünge doğruluğu elde edilmektedir.

WGS84 sistemindedir.

t1 zamanında konum

X1,Y1,Z1

t2zamanında

konum X2,Y2,Z2

t3zamanında

konum X3,Y3,Z3 t4 zamanında

konum X4,Y4,Z4

t5zamanında

konum X5,Y5,Z5

YERYÜZÜ

YAYIN EFEMERİSİ (BROADCAST EPHEMERİS)

HASSAS EFEMERİS (PRECISE EPHEMERIS)

Pratik amaçlı jeodezik konum belirleme içinyayın efemerisi yeterlidir.

Daha hassas sonuç gerektiren işlerde hassasefemeris kullanılması ile doğruluk arttırılabilir.

Hassas efemeris, dünya yüzeyine dağılmış çoksayıda istasyondan elde edilen uydu verilerinindeğerlendirilmesi ile (post processing) eldeedilmiş sonuçlar olup, internettenulaşılabilmektedir.

NGS Duyarlı EfemerisiBu efemeris gözlem anından itibaren 2-6 günarasında kullanıcıların hizmetine internetaracılığı ile sunulmaktadır. NGS efemerisiITRF sisteminde IERS noktalarına ait duyarlıkoordinatlar kullanılarak hesaplanır.

IGS Duyarlı EfemerisiYayın ve NGS duyarlı efemerislerinin tersine IGSyörüngeleri, duyarlı P kod alıcılarının kuruluolduğu yoğun bir global ağda yapılan fazgözlemlerinden yararlanarak oluşturulmuştur.Türkiye’nin de içinde olduğu Avrupa bölgelerindeIGS izleme ağı oluşturulmuştur.

GPS ile yapılan Gözlemler ve Kullanılan Matematiksel Modeller

GPS gözlemleri, alıcı tarafından alınan ile alıcı tarafından üretilensinyallerin zaman ya da faz farklarından oluşmaktadır.

Elektronik Uzaklık Ölçme Sistemlerinin (EDM) aksine, GPS’ de tektaraflı uzaklık ölçme söz konusudur.

GPS ile iki temel büyüklük gözlenmektedir. Kod Gözlemleri Faz Gözlemleri (L1, L2)

Yüksek doğruluk gerektiren uygulamalarda ve bilimsel çalışmalardafaz gözlemleri, navigasyon amaçlı uygulamalarda ise kod gözlemlerikullanılmaktadır.

Jeodezik amaçlı GPS ölçülerinde doğrudan faz gözlemlerikullanmak yerine bunlardan yararlanarak elde edilen lineerkombinasyonlar ve fark gözlemleri kullanılmaktadır.

Kod Gözlemleri

Uydu ile alıcı arasındaki uzaklık, uydudan yayınlanansinyalin uydudan çıkış anı ile alıcıya ulaştığı ana kadargeçen zamanın (ΔT) ışık hızı ile çarpılmasıyla eldeedilen ham uzunluktur.

Sinyalin uydudan alıcıya ulaşana kadar geçen zaman,alıcı ve uydu tarafından üretilen PRN kodlarınınkarşılaştırılması ile elde edilmektedir.

Uydu ile alıcı saatlerindeki hatalardan dolayı elde edilenuzunluk gerçek geometrik uzunluktan farklıdır.

Saat hatalarının neden olduğu sapmalar nedeniyle eldeedilen uzaklığa ham uzunluk (pseudorange) denir.

Saat hatasının olmadığı ve uydudan alıcıya ulaşan sinyalinatmosferik etkilerin olmadığı bir ortamda yayıldığı kabul edilirsepseudorange,

Ancak bu varsayımlar gerçekte sağlanamadığından eşitlik ;

şeklinde yazılabilir. İlk eşitlik yeniden düzenlenirse

1

2

3

tS : Sinyalin uyduyu terk ettiği andaki GPS zamanı tR : Sinyalin alıcıya ulaştığı andaki GPS zamanı tS : Uydu saati ile GPS zamanı arasındaki fark tR: Alıcı saati ile GPS zamanı arasındaki fark : İyonosferik etki : Troposferik etki c : Işık hızı (c=299792458 m/s) : Uydu ile alıcı arasında, sinyalin uydudan

ayrıldığı ve alıcı tarafından alındığı epoklardakitoposentrik uzunluktur. Toposentrik uzunluk

şeklinde yazılabilir. Burada

R=(XR,YR,ZR)anten kurulan noktanın koordinatlarıS=(XS,YS,ZS) uydu koordinatlarıdır.

4

eşitliği 3

şeklini alır. Uydunun konumu efemeris bilgilerinden bilindiği varsayılırsa bu) eşitlikte 7 bilinmeyen kalır.

5

Uydu ve alıcı saat hataları (2) Alıcı anteninin koordinatları (XR,YR,ZR) (3) İyonosferik etki (1) Troposferik etkidir. (1)

Uydu saatleri kontrol altında tutulabilir ve atomik saatlerinkullanılması ile uydu saat hataları yok edilebilmektedir.

Alıcı saatlerinin anlık hataları belirsizdir. Bu nedenle ölçülenuzunluk alıcı saat hatasını bilinmeyen olarak içermektedir.

İyonosferik ve troposferik etkiler sonraki bölümlerdeaçıklanacak modellerle yok edilebileceklerinden bubilinmeyenlerde yok edilmiş olmaktadır.

Bu bilinmeyenler

+7

Böylece eşitliğinden geriye 4 bilinmeyen kalmaktadır. Bu4 bilinmeyenin çözümü için 4 uyduya eş zamanlı yapılmış 4pseudorange ölçüsüne gereksinim vardır. Buna göre

3

6

şeklinde yazılabilir. Bu eşitlikler Taylor serisine açılıp iki ve dahayüksek dereceden terimler göz ardı edilebilir. Lineerleştirme içinnoktaların yaklaşık koordinatları ve alıcı saat hatasıbilinmeyeninin yaklaşık değeri bilinmesi gerekir.

Yaklaşık (X0,Y0,Z0) değerler ile kesin değerler arasında;

7

olup bilinmeyenlerin dengeli değerleri arasında

Li+Vi = f(X0+X,Y0+Y,Z0+Z) 8

bağıntısı vardır. eşitliği Taylor serisine açılıp yüksekdereceden terimler ihmal edilirse eşitliği elde edilir.

8

9

yaklaşık uydu-alıcı uzunluğu (pseudorange) olup

9

10

eşitliği ile ifade edilir. Eş zamanlı 4 uyduya gözlem yapılırsayukarıdaki eşitlik matris formunda aşağıdaki şekildeyazılabilir

11

A, düzeltme denklemleri katsayılar matrisini,

, bilinmeyenlere getirilecek düzeltmeleri,

ise düzeltmeler (gözlenen, hesaplanan) vektörünü göstermektedir.eşitliğinin çözümü ile11

12

Faz, herhangi bir dalganın herhangi birreferansa göre durumuna verilen addır.Referans değiştirildikçe faz değeri dedeğişmektedir.

Faz Gözlemleri

İki dalga arasındaki faz farkı şöyle belirlenir, Yukarıdaki grafikte iki sinüs dalgası çizilmiştir. Kırmızı grafik tam

sinüs formunu takip ettiğinden fazı 0°dır. Kırmızı sinüsün genliği, maksimum noktasına ulaştıktan sonra

grafikte de görüleceği gibi 10 ms‘ de sıfıra düşmektedir. Beyaz sinüs ise maksimum genliğe t=0 ms‘ de ulaşmaktadır, Maksimumdan sonraki ilk sıfırını ise t=5 ms‘ de bulmaktadır. Bu iki nokta grafikte çember içine alınmıştır. Çünkü bu noktalar iki

sinüsün de benzer özelliğe sahip olduğu noktalardır(maksimumdan sonraki ilk sıfırlar).

Aradaki farkın 5 ms olduğu görülmektedir Açı olarak fark ise şöyle bulunmaktadır.

Faz Gözlemleri

Bir dalga saniyede frekansının değerince kendini tekrareder. Buna göre de periyodu belli bir değer alır. Periyot,dalganın kendini tekrar etme süresidir. Örneğin bunu birçember üzerinde düşünürsek, çember üzerindeki bir noktatam 360 0 sonra yine kendi üzerine gelir. Dolayısıylaperiyodun açı olarak değeri 360 0 olarak tanımlanabilir.Üstteki grafiklerde yapılan örnekte f = 50 Hz olarakalındığından periyot T = 20 ms olmaktadır. Sinüs dalgası20 ms = 360 0 'de kendini tekrar etmektedir. Bunlardanhareketle de 5ms = 90 0 olduğunu söyleyebiliriz

Faz Gözlemleri

Faz gözlemleri GPS ölçmelerinde en çok kullanılangözlemlerdir.

Taşıyıcı dalganın C/A ve P kodları yerine modüleedilmemiş L1 ve L2 sinyalleri ile yapılmaktadır.

Uydudan yayınlanan fazın benzeri alıcı içerisinde deüretilmekte ve bunlar arasında korelasyonsağlanmaktadır.

Başka bir deyişle tS zamanında uydudan yayınlanansinyalin L1 ve L2 taşıyıcı fazı ile tR zamanında alıcıtarafından üretilen sinyalinin fazı arasındaki farkolarak tanımlanmaktadır.

Atmosferik etkiler, relativistik etkiler, alıcı saathatası ve diğer bozucu etkiler dikkate alınmazsaanlık faz farkı

eşitliği ile ifade edilir.

Burada , tSV uydu saati zamanındayayınlanan sinyalin fazını,

ise alıcının uydu sinyalini aldığı tRzamanında alıcıda üretilen fazı göstermektedir.

SV uydusu ve R alıcısı için dalga boyu biriminde faz gözlemi

alıcı tarafından t zamanında (GPS zamanı) kaydedilen sinyalin fazı

t zamanında alıcıda üretilen sinyalin fazı

başlangıç epoğundaki faz başlangıç bilinmeyenidir

İyonosferik ve troposferik etkiler dahil faz farkı

Kod gözlemi ile faz gözlemi arasındaki farklar şunlardır:

Kod gözlemlerinde kod tam olarak ölçülürken, fazgözlemlerinde faz başlangıç belirsizliği söz konusudur(ambiguity).

Taşıyıcı dalga fazı iyonosferden geçerkenhızlandığından iyonosferden dolayı faz gözlemlerinegetirilecek düzeltme (-) işaretlidir. Kod gözlemleri iseyavaşladığından iyonosfer düzeltmesi kod gözlemleri için(+) işaretlidir.

Faz gözlemlerinin doğruluğu kod gözlemlerinindoğruluğundan daha yüksektir.

Faz Farkı Modelleri

Kod ve faz gözlemlerinden yararlanarakoluşturulan farklarla alıcı saat hataları, uydu saathataları ve faz başlangıç belirsizliği gibi birçokortak hata giderilebilmektedir. GPSgözlemlerinde fark kombinasyonları farklı şekildeyapılmaktadır. Fark gözlemleri genellikle

Alıcılar arasında Uydular arasında Ölçü epokları arasında veya L1 ve L2 frekansları arasında yapılmaktadır

Tekli Farklar

İki farklı alıcı noktasındaaynı uyduya eş zamanlıolarak yapılan fazgözlemleri arasındakifarklar anlaşılır. Buyöntemle temel olarakuydu saat hatalarıgiderilmektedir. Tekli fark,uydular arasında aynı biralıcı için oluşturulursa budurumda alıcı saatihataları giderilmiş olur.

Alıcı R

1

Alıcı R

2

İkili Farklar

İki tekli farkın farkı olaraktanımlanabilir. Başka bir anlamda,aynı epokta iki farklı uydu içinoluşturulan tekli farklar arasındakifarktır. Bu yöntemle uydu ve alıcısaat hatalarının her ikisi birdengiderilmektedir. Genel olarak bueşitlik GPS ölçülerinideğerlendirme yazılımlarında temelgözlem eşitliği olarakkullanılmaktadır. Ayrıca buyöntemle kısa baz uzunluklarındatroposferik ve iyonosferik etkiler degiderilmektedir. Alıcı R2Alıcı R1

SV1SV2

Üçlü Farklar

Üçlü fark, iki farklı epoktaoluşturulan iki ikili farkarasındaki fark olaraktanımlanmaktadır. Üçlüfark gözlemleri için geneleşitlik aşağıdaki şekildeverilmektedir. Üçlü farkgözlemlerininoluşturulmasının temelamacı taşıyıcı fazbelirsizliğinin (ambiquity)giderilmesidir.

SV1Epok(i)

SV1Epok(i+1)

SV2Epok(i)

SV2Epok(i+1)

Hata KaynaklarıUzunluk ölçmedeki hatalar Uydu efemeris hataları Uydu saat hataları Atmosferik hatalar

- İyonosferik etki- Troposferik etki- Uydu eğim açısı

Sinyal yansıma (Multipath) etkisi Anten faz merkezi hataları Taşıyıcı dalga faz belirsizliği (Ambiguity) ve faz kesiklikleri (cycle-slips) Seçimli doğruluk erişimi Uydu geometrisiAlıcı hataları: Tek veya çift frekanslı alıcılar Datum seçimi Alıcının kurulumu

GPS Hata Kaynakları

Seçimli erişilebilirlikAtmosferik gecikmeler

Alıcı saatleriSinyal yansımaları

Uydu saatleriefemeris

GPS hata kaynakları

Hata kaynağı Hata miktarı korelasyon etkileme

İyonosferik gecikme Uzay ve zamanda yüksek korelasyon

3 – 4 m (gece)20 – 30 m (gündüz)

Troposferik gecikmeUzay ve zamanda yüksek korelasyon3 m

Efemeris hatası3 m

Uydu saati

Bu hatalar çeşitli teknikler ve modellemelerle

düzeltilebilir

Uydu Efemeris Hataları GPS navigasyon mesajı içerisinde yayınlanan

uydu konum bilgilerinin doğruluğunun düşükolduğu veya kasıtlı olarak yanlış yayınlanmasıdurumunda karşılaşılan hataya efemeris hatasıdenilmektedir.

Uydu efemeris hatası uydu yörüngelerinin dahaduyarlı hesabını gerektir. Bu da uydulara etkieden hataların çok iyi ölçülmesi vemodellenmesine bağlıdır.

Birkaç kilometrelik bazlarda efemeris hatasınınetkisi çok küçüktür. Baz büyüdükçe bu hatanınbüyüklüğü de artmaktadır.

Uydular uzayda nerede? (efemeris)

Uydular hassas yörüngelerde hareketederler

GPS alıcıları doğru konumlama içinuydulardan alınan almanak bilgilerinikullanırlar (ephemeris).

Almanak uydulardan yayınlanır

Düzeltilmiş efemeris bilgileri uydularagönderilir.

Uydu Saat Hataları

GPS ile konum belirlemenin temelini zaman ölçüsüoluşturmaktadır. Bu nedenle GPS uydularında atomik saatlerkullanılmaktadır. Uydu ve alıcı saatlerinin GPS zamanına göreyeterli doğrulukta senkronize edilmemesi saat hatalarınıntemelini oluştur.

Uydu saat hataları kontrol bölümü tarafından sürekliizlenmekte ve yayın efemerisi saat düzeltmelerini günlükolarak navigasyon mesajının bir bölümü olarak yüklemektedir.Önemli olan uydu-alıcı uzaklığının hesaplanmasındaki toplamhatayı azaltmak, bunun için uydu saati ile GPS zamanıarasında yaklaşık 30 nanosaniyelik senkronizasyonusağlamaktır.

Saniyede yaklaşık 3.108m hızla giden GPS bilgisinyalleri 1 ns de yaklaşık 30 cm yol alır.

1 nano saniyelik hata dijital bir saatte yaklaşık olarak 30yılda 1 saniyelik hata olarak karşımıza çıkar bu iyi birhata oranıdır.

Fakat GPS sisteminde 30 cm ‘lik hataya nedenolmaktadır bu da koordinatın 30 cm hata ilebelirlenmesin neden olur.

Bu nedenle GPS uydularında ve kontrol merkezlerindeatomik saatler kullanılır.

Her ne kadar uydularda hassas saatler kullanılsa da yinede zamana bağlı olarak bu hatanın büyümesi sözkonusudur.

Bu nedenle yükleme istasyonlarından, hesaplanan uydusaati hataları uydulara yüklenir ve yayınlanannavigasyon mesajı ile kullanıcılara ulaştırılır.

Atmosferik Etkiler

20,000 km

50 km

200 km

parçacıklariyonesfer

bulutlar

Atmosferik gecikmeler

Efemeris

troposfer

yeryüzü

İyonosfer Etkisi

Yer yüzeyinden itibaren yaklaşık 50 km kalınlığındaki tabaka Troposfer,buradan itibaren yaklaşık 200 km kalınlığındaki tabaka ise iyonosfer olarakadlandınlır.

İyonosfer, hava moleküllerinin ileri derecede yoğunlaştığı ve elektrik iletkenliğikazandığı yüksek atmosfer bölgeleridir.

Burası elektromagnetik dalgaların yayılmasını etkileyebilecek kadar serbestelektron yoğunluğuna sahiptir.

İyonlaşma ve serbest elektron yoğunluğu doğrudan güneş ışımasına bağlıdır. İyonosferin gündüz elektromagnetik dalgalar üzerindeki etkisi geceden daha çoktur.

Uydu sinyalleri alıcıya ulaşıncaya kadar bu tabakalardan geçer vekarşılaştığı dirençten dolayı bir gecikmeye uğrar.

İyonosferik gecikmenin giderilmesi için, farklı frekanstaki dalgaların farklıdirençle karşılaşacağı gerçeğinden hareket ederek çift frekanslı GPSalıcıları kullanılmalıdır.

Bu nedenle ölçülecek mesafeler büyüdükçe çift frekansta ölçü alma dahabüyük önem taşır.

Atmosferik Etkiler

Troposfer Etkisi

Troposfer, havanın yeryüzü ile temas ettiği en alttabakasıdır. Kalınlığı kutuplarda 8 km, ekvatorda 18km’dir.

Hava olayları genel olarak troposferin 3-4 km’lik altkısımlarında görülmektedir.

Troposferik gecikme sinyalin frekansına bağlı olmayıp,her iki taşıyıcı dalgaya da aynı derecede etki etmektedir.

Farklı frekans kullanımı ile giderilemez. Troposferik Kırılma iki bileşenden oluşmaktadır. Bunlardan kuru hava bileşeni toplam kırılmanın 90%‘ına

sebep olmaktadır. Troposferin kuru bileşeninin modellenmesinde gözlem

noktasındaki hava basıncı kullanılmaktadır. Diğer bileşen olan ıslak havanın ise etkisi az olmakla

beraber modellenmesi daha zordur.

Atmosferik gecikmeGPS sinyalleri atmosferden geçerken gecikmeye uğrar

< 10 km > 10 km

Uydu Eğim Açısı

Düşük eğim açılı ölçüler, atmosferik refraksiyonnedeniyle sorun olmaktadır.

Ancak konum doğruluğunu arttırmak için dahafazla ölçü kullanmak isteğinden ve daha çok uydugörebilmek için bu açı değerini küçük tutmakisteriz.

Sinyal Yansıma (Multipath) Etkisi

GPS alıcı antenleri her yönden gelen uydusinyallerini eş zamanlı alabilme özelliğine sahiptir.Arazi yapısı ve sinyal yükseklik açısına bağlı olarakistenmeyen sinyal yansımaları ile karşılaşılır.

Uydulardan yayınlanan sinyallerin alıcı antenine birveya daha çok yol izleyerek ulaşmasına sinyalyansıma (multipath) etkisi denir.

Uyduların neden olduğu etkiler ve alıcı antenininçevresindeki yüzeylerin neden olduğu etkiler kısakenarlı ağlarda bazın iki ucundaki anten için aynıbüyüklüğe sahip olacağından göreli konumbelirleme yöntemi ile büyük ölçüde giderilmektedir.

Alıcı antenin çevresinin neden olduğu yansımalarınkaynakları yapılar, ağaçlar, su yüzeyleri ve diğeryansıtıcı yüzeylerdir. Sinyal yansıma etkisininbüyüklüğü dalga boyu ile orantılıdır.

Yansıma hatalarının büyüklüğü sinyalin dalgaboyuna bağlı olduğundan kod ve taşıyıcı dalgaölçümleri farklı şekilde etkilenir.

Taşıyıcı dalga ölçümlerinde yansımadankaynaklanan hatalar 3-5 cm’ yi geçmezken kodölçümlerinde bu hatalar 15 m. ye ulaşabilir.

Multipath Hatası

Doğrudan gelen sinyal

Yansıyan sinyalengel

uydu

alıcı

A

B

C

Ölçme noktası

D

Multipath gecikmesi = AB + BC

GPS Multipath hatları

Multipath etisinden kaçınmak için

• Yansıtıcı yüzeylerden kaçınmak• Multipath önleyici antenler kullanmak• Multipath engelleyici alıcılar kullanmak

GPSanteni

Sert zemin

Uydu

GPS Antenleri (hassas konumlama için)

• Halkalar choke-rings olarak adlandırılır (multipathiengellemek için)

Alıcı Anteni Faz Merkezi Hatası Alıcı anteni faz merkezi GPS sinyallerinin antene ulaştığı

noktadır. Bu nokta genellikle geometrik faz merkezinden farklıdır. İdeal bir GPS anteninin faz merkezi, antene ulaşan sinyalin

geliş doğrultusundan bağımsız olması gerekir. Uygulamada, uydu sinyalinin azimut ve yükseklik açısına

bağlı olarak antenlerin faz merkezlerinde küçük değişimlergözlenmektedir.

Bu değişimler L1 ve L2 sinyalleri için farklıdır. Kayıklık, biri sabit diğeri zamana bağlı değişim olmak üzere

iki ayrı büyüklük olarak incelenebilir. Anten faz merkezi değişimleri anten yapısına göre birkaç

milimetre ile 1-2 cm arasında değişmektedir. Önemli çalışmalarda bu değişimler dikkate alınmalıdır.

Seçimli Doğruluk Erişimi

Seçimli doğruluk erişimi (SA), ABD tarafındanyetkisiz kullanıcılar için konulmuştur. Yanikonum belirleme doğrulukları ABD tarafındankasıtlı olarak kötüleştirilmiştir. Bu durum 1 Mayıs2000’den itibaren kaldırılmıştır.

Kısa baz uzunluklarında SA etkisindenkorunmak için Diferansiyel GPS (DGPS) tekniğikullanılmaktadır.

SA iki kısımdan oluşur Uydu saat hataları

Uydu koordinat hataları

S/A Nasıl Çalışır

Uydu saatleri kapatılır.

Efemeris hata tanımlamaları uzay kumanda kontrol merkezince yayınlanamaz

Düzeltme bilgilerine sadece askeri birimler sahiptir

En büyük hata kaynağı

Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği ve Faz kesiklikleri

GPS alıcısı ölçü anında yalnız ölçü sinyali ile alıcı sinyaliarasındaki fazı ölçer.

Alıcının açıldığı anda devreye giren bir sayaç, uydu alıcıfazı 0 ile 2 arasında değiştiğinde + 1 veya – 1 tamsayıartar veya azalır. Böylece ilk ölçü epoğundan itibarenfazdaki tam sayı dalga boyu değişimleri belirlenmiş olur.

İlk epok (başlangıç anı) için uydu-alıcı arasındaki taşıyıcıdalga fazının kaç tane tam dalga içerdiği bilinmemektedir.

Bu bilinmeyene “Taşıyıcı Dalga Faz Başlangıç Belirsizliği”veya kısaca faz belirsizliği (ambiguity) adı verilmektedir.

Faz belirsizliği N ile gösterilmektedir. Gözlemlerde sinyal kesikliği olmadığı sürece N sabit

olacaktır.

Resim görüntülenemiyor.

Taşıyıcı dalga faz başlangıç belirsizliği

Uydu tarafından üretilen

taşıyıcı sinyal

Faz uzunluğu = Nλ + N = Faz başlangıç belirsizliği

Ambiguity

B- uydu ve alıcı saatlerinin senkronizasyonu çok iyi

C- uydu ve alıcı saatlerinin senkronizasyonu çok iyi değil

Ambiguity N (zamanda farklılık)

A- tamamlanan dalgaboyunun şekli (daire)

N Tamamlanan dalga boyu sayısı

GPS gözlemi devam ederken uydu sinyalinin alınmasında meydanagelecek sinyal kesikliklerine faz kesiklikleri yada faz kayıklığı adıverilmektedir.

Faz kesikliklerinin genel nedenleri şunlardır:Ölçü noktası çevresinde ağaç, bina, köprü vb. gibi uydu sinyallerinin alıcıyaulaşmasını engelleyen nesneler,Kötü iyonosferik koşullar nedeniyle sinyal-gürültü (S/N) oranının düşükolması,Sinyal yansıma etkisi (multipath),Alıcı yazılımında oluşabilecek arızalar.

Faz belirsizliği pratik konum belirlemede 20 km’ nin altındaki bazlarda GPSyazılımlarında otomatik olarak giderilmektedir.Faz belirsizliği bilinmeyenlerinin çözümü için;

Klasik yöntem, P kod destekli yöntem, Anten yer değiştirmesi yöntemi, Modern (QIF), (OTF) gibi yöntemler geliştirilmiştir.

Engellert1

t2

A uydusu

A uydusu

B uydusu

B uydusu

t1t2

Faz Kesilmesi

GPS Sinyali

Düşük Uydu yükseklik açısı

Engel

Sinyal karışması

Duyarlık Ölçütleri Yukarıda açıklanan hata kaynakları pseudorange ölçümünde

sapmalara neden olmaktadır. Bu hataların tümünün oluşturduğu toplam hataya UERE (User

Equivalent Range Error) denilmektedir. UERE, yukarıda verilen her bir hatanın kareleri toplamının

karekökü olarak hesaplanmaktadır. Kısaca UERE uydu-alıcıarasındaki uzaklığa getirilecek düzeltmeyi göstermektedir.

UERE’ nin uzay ve kontrol bölümlerine ilişkin kısmı URE olarakadlandırılır.

UERE’ nin alıcıya ilişkin kısmına UEE denir. Navigasyon mesajı içersinde yayınlanan ve uydu-alıcı

uzaklığına ilişkin hata miktarını ifade eden bir katsayı URA(user range accuracy) olarak adlandırılır.

GPS ile navigasyon amaçlı ölçmelerde üç boyutlu konumuetkileyen diğer bir faktör gökyüzündeki uydu geometrisidir.

Uydu geometrisi konum belirlemede önemli bir hatakaynağıdır.

Uyduların birbirine ve yeryüzündeki alıcıya göre olankonumlarının, alıcı anteni koordinatlarının belirlenmesindekihatalara katkısı duyarlık kaybı (DOP) faktörleri ile ifadeedilmektedir.

Yüksek DOP değeri uydu geometrisinin doğru konumbelirleme için uygun olmadığını (uyduların birbirine göre çokyakın olduğunu),

Düşük DOP değeri ise uydu dağılımının çok uygun olduğunugöstermektedir.

Duyarlık Kaybı (DOP) Faktörleri

Duyarlık Kaybı (DOP) Faktörleri

DOP faktörleri, uydu geometrisinin navigasyonçözümlerinden elde edilen doğruluklar üzerindekietkilerini ifade eden ölçütlerdir.

DOP faktörleri genel olarak dengeleme sonrası eldeedilen kofaktör ve varyans-kovaryans matrisininköşegen elemanlarının fonksiyonu olarak eldeedilmektedir.

Genel olarak = DOP . 0olup 0 , gözlenen pseudorange ölçüsünün standartsapmasını, ise koordinat bileşenlerinin standartsapmasını göstermektedir.

DOP faktörleri aşağıdaki gibi tanımlanmaktadır. Bunlar

GDOP :Uydu geometrisinin hesaplanan nokta koordinatlarına ve alıcı saati bilinmeyenine toplam etkisini,

PDOP : Uydu geometrisinin hesaplanan yatay ve düşey koordinatlara etkisini,

HDOP : Uydu geometrisinin hesaplanan yatay koordinatlara etkisini (enlem, boylam),

VDOP : Uydu geometrisinin hesaplanan nokta yüksekliğine etkisini,

TDOP :Uydu geometrisinin hesaplanan zaman bilgisine etkisini ifade etmektedir.

Birbirine çok yakın uyuar = kötü geometri ölçülen Duyarlılığın konum bozukluğu (Position Dilution of

Precision) (PDOP): PDOP >6 birçok uygulama için kötü/uygun olmayan geometri

Alıcının kurulması kilit nokta

Geometri & GPS Doğruluğu

Uydular gökyüzünde küçük bir hacim meydana getiriyor.

Uydular gökyüzünde büyük bir hacim meydana getiriyor.

Ölçü sırasında iyi GDOP ve iyi görünebilirlik olmalıdır. …bu herzaman mümkün olmayabilir.

Uydular bir arada ToplanmışPDOP kötü > 6

Uydular geniş alana yayılmış

PDOP iyi < 3

PDOP Position Dilution of PrecisionHDOP Horizontal Dilution of Precision

GPS ile Konum Belirlemede Temel İlkeler

GPS ile konum belirleme uydu-alıcı uzaklıklarının hesabınadayanan bir uzay geriden kestirme problemidir. Uydudan alınansinyallerle uydu-alıcı uzunlukları hesaplanır.

Uydu-alıcı uzaklığı (pseudorange),

eşitliğinden hesaplanır

4 uydu alıcı saat hatasının giderilmesi için kullanılmaktadır.

GPS ile konum belirlemede navigasyon hizmetleri iki farklı kullanıcıseviyesinde sunulmaktadır. Birincisi standart konum belirleme hizmeti(SPS), diğeri duyarlı konum belirleme (PPS) hizmetidir. PPS yüksekdoğrulukta konum, hız ve zaman belirleme hizmeti olup askeri kullanıcılaraaçıktır. SPS ise tüm kullanıcılara açıktır, doğruluğu daha düşüktür.

GPS nasıl çalışır? (5 kolay adım)

Adım 1:uydulardan üçgenleme GPS sisteminin temelidir

Adım 2: GPS üçgenleme için bir radyo mesajının seyahat süresini kullanarak mesafe ölçümü yapar.

Adım 3: Seyahat süresinin ölçümü için GPS çok hassas saatlere ihtiyaç duyar.

Adım 4: bir uyduya olan mesafe bilindiğinde bu sefer o uydunun uzaydaki konumunun bilinmesi gerekir. Adım 5: GPS sinyali

dünya atmosferinden geçerek seyat eder, bu da sinyal gecikmelerine neden olur.

GPS konumlama

uydu 120000 km Alıcı A

Alıcı A 20000km yarıçaplı bir çemberin herhangi bir noktasında olabilir.

Uydu 1

20000 km

Alıcı A

Alıcı A

21000 km

Uydu 2

Alıcı A farklı yarıçaplı iki çemberin kesim noktalarından ikisinde de olabilir

Uydu. 1

20000 km

Alıcı A

21000 km

Uydu 2

19000 km

Uydu. 3

Bilinin üç uzunluk Alıcı A için tanımlı bir konum verir.

Konum Belirleme YöntemleriMutlak Konum Belirleme

Mutlak konum belirlemede tek bir alıcı ile 4 ya da dahaçok uydudan kod gözlemleri yapılarak nokta koordinatlarıbelirlenmektedir.

Uzay geriden kestirme ile noktanın koordinatlarıbelirlenir.

Alıcı koordinatları kod bilgisine (P kod ve C/A kod) veuydu geometrisine bağlı olarak anında ve mutlakanlamda belirlenmektedir.

Bu yöntem alıcının sabit olması durumunda statik,hareketli olması durumunda ise kinematik konumbelirleme olarak tanımlanmaktadır.

Günümüzde mutlak konum belirleme ile birkaç metredoğruluğunda konum bilgisi elde edilebilmektedir.

A

Bağıl (Rölatif) Konum Belirleme

Bağıl konum belirleme, koordinatları bilinen birnoktaya göre diğer nokta veya noktalarınkoordinatlarının belirlenmesidir. Başka birdeyişle bağıl konum belirleme ile iki noktaasındaki baz vektörü belirlenmektedir.

Bağıl konum belirlemede iki ayrı noktadakurulmuş iki alıcı ile aynı uydulara eş zamanlıkod veya faz gözlemi söz konusudur. Bağılkonum belirleme ile elde edilen doğruluk mutlakkonum belirlemeden çok daha iyidir. Doğruluk0.001 ile 100 ppm arasında değişmektedir

BA

XB = XA + bAB

Diferansiyel Konum Belirleme DGPS ’te öncelikle referans noktasında bulunan alıcılardan elde

edilen uzunlukların düzeltmeleri hesaplanır. Referans noktasının ve uyduların konum koordinatları bilindiği

düşünülürse, bu düzeltmeler hesaplanan uzunluğun ölçülenuzunluktan olan farklarıdır.

Bu düzeltmeler ölçme anında alıcının görüş alanına giren her GPSuydusu için farklı değerlerdedir.

Elde edilen bu düzeltmeler her bir referans noktasından radyosinyalleri ile yayımlanır.

DGPS alıcısı taşıyan gemiler, otomobiller, uçaklar, vb. de businyalleri toplayarak referans noktasına ait DGPS düzeltmelerinialırlar.

Daha sonra taşıtlar üzerinde bulunan DGPS alıcısının görüşalanına giren uydulara olan uzunluklara bu düzeltmeler getirilerek,DGPS düzeltmesi getirilmiş uzunluklar belirlenir.

Elde edilen bu uzunluklar ve uydulara ait yörünge verilerikullanılarak bu taşıtların ölçme anındaki konumu hesaplanır.

Diferansiyel GPS (DGPS)

Gezici Alıcı 3

Düzeltme Mesajı 2

Düzeltme Mesajı 3Referans Alıcı RA

Gezici Alıcı 2

Gezici Alıcı 1

UYDUGPS Sinyali 1

Düzeltme Mesajı 1

Gezici Alıcı 4

GPS Sinyali 4

GPS Sinyali RA

GPS Sinyali 2

GPS Sinyali 3

Düzeltme Mesajı 4

GPS ile Ölçme YöntemleriMühendislik çalışmalarında daha duyarlısonuçlara gereksinim duyulmaktadır. Bu nedenlefaz gözlemleri kullanılmaktadır. Faz gözlemlerikullanılarak bağıl konum belirleme için beş farklıyöntem vardır.

Statik Ölçü Yöntemi Hızlı Statik Ölçü Yöntemi Tekrarlı Ölçü Yöntemi Dur-Git Ölçü Yöntemi Kinematik Ölçü Yöntemi

GPS İLE KONUM BELİRLEME

Büroda değerlendirme

(Post-processing)

Gerçek Zamanlı

(Real-Time)

Statik

Hızlı Statik

Kinematik

DGPS

(Kod)

Gerçek Zamanlı Kinematik-RTK

(Taşıyıcı Dalga)

Ek DonanımlarDur-Gİt Sürekli On-The-Fly

Statik Ölçü Yöntemi Statik ölçü yöntemi klasik bir GPS ölçü tekniği olup, 20km’den uzun

bazların çözümünde kullanılır. Bu yöntem birden çok alıcı ile eşzamanlı olarak yapılan ve ölçü süresi

noktalar arası uzaklığa bağlı olarak değişen oldukça duyarlı sonuçlarveren bir yöntemdir.

Ölçü süresi uzundur ve baz uzunluğu ile orantılıdır. Çok yüksek doğruluk istendiğinde, Yerkabuğu hareketlerinin araştırılmasında, Ülke nirengi ağlarının güncelleştirilmesinde, Mühendislik yapılarındaki deformasyonların belirlenmemesinde, Mevcut uydu geometrisi başka bir ölçüm tekniğine olanak

sağlamadığında, Düzenli etkilerin göz önüne alınması durumunda (örneğin iyonosfer ve

troposfer), en iyi yöntemdir. Sadece L1 taşıyıcı sinyali ile yapılan rölatif statik ölçmelerde yatayda

0.02 m düşeyde 0.03 m, L1 ve L2 sinyalleriyle yapılan rölatif statikölçmelerde yatayda 0.005 m düşeyde 0.02 m doğruluk eldeedilebilmektedir.

Hızlı Statik Yöntem Statik bir ölçü yöntemi olup, çok daha kısa süreli ölçülerle

duyarlı sonuçların alınması nedeniyle ekonomik önemtaşımaktadır.

Genel olarak alcılardan birisi referans noktasında sabitbırakılarak sürekli gözlem yaparken, diğer bir alıcı ötekinoktalara çok kısa süreler için kurularak eş zamanlıgözlemler yapılır.

Ülke nirengi ağlarının sıklaştırılmasında ve dizi nirengiçalışmalarında yeterli doğruluğu veren bir yöntemdir.

Bu yöntemde ölçü süresi noktalar arası uzaklığa ve uydugeometrisine bağlıdır.

Uydu sayısı arttıkça aynı uzunluktaki bazda ölçü süresiazaltılabilir.

Bu yöntem kısa sürede çok sayıda noktanın doğru veekonomik olarak ölçülmesi durumlarda iyi bir yöntemdir.

20km’ye kadar olan bazlar için uygundur.

Gözlem süresi daha kısadır.

Bu yöntemde bir alıcı, konumu bilinen noktaüzerindedir, diğeri (rover) koordinatı bilinmeyennoktalar üzerinde 5-15 dk bekletilerek gezdirilir.

Güvenilirliği arttırmak için 2 sabit alıcıdan ikivektör ile ya da 1 alıcıdan iki farklı zamanda 2vektör ile noktaya ulaşılmalıdır.

Kinematik Yöntem Kinematik rölatif konumlamada, bir referans

noktasındaki alıcı sürekli sabit kalır. İkinci alıcı ise hareketlidir. Burada en önemli unsur tamsayı bilinmeyeninin

belirlenmesidir. Bu bakımdan başlangıçta bir müddet statik ölçü

yapılmalıdır. Hareketli alıcıda uydu sayısı 4’ün altına düştüğü

taktirde tamsayı bilinmeyeni yeniden belirlenmelidir. Bu yöntem genellikle kısa baz uzunluklarına sahip

poligon kenarları ve halihazır alımındaki detaynoktaların ölçümünde kullanılmaktadır.

C/A koduyla yapılan tam kinematik ölçmelerde yatayda 2-5 m düşeyde 3-8 m,

Sadece L1 sinyali ile tam kinematik ölçmelerde yatayda0.03 m düşeyde 0.05 m ,

L1 ve L2 taşıyıcı sinyalleri ile tam kinematik ölçmelerdeyatayda 0.01 m düşeyde 0.02 m,

C/A kodu ile gerçek zamanlı (real-time) diferansiyelkonumlamada yatayda 3-5 m düşeyde 4-8 m,

C/A kodu ile gerçek zamanlı tam kinematik ölçmelerdeyatayda 2-5 m düşeyde 3-8 m,

Sadece L1 sinyali ile gerçek zamanlı tam kinematikölçmelerde yatayda 0.1 m düşeyde 0.2 m,

L1 ve L2 taşıyıcı sinyalleri ile gerçek zamanlı tam kinematikölçmelerde (RTK) yatayda 0.05 m düşeyde 0.1 m doğrulukelde etmek mümkündür.

Real-Time Kinematik GPS (RTK GPS)

RTK metodu ölçüm prensibi olarak DGPS’ e benzer. Fakat bu yöntem kod ölçüsünden farklı olarak taşıyıcı

dalga faz gözlemlerini kullanır. RTK ile ± 2-3 cm ile konum belirlemek mümkündür. Yine RTK metodu ile koordinatları ister lokal bir sistemde

isterse ülke sisteminde verilmiş olsun bir noktanın araziyeaplikasyonu yine ± 2-3 cm’ lik bir hassasiyetle yapılabilir.

Bu ölçü yönteminde Statik ve Kinematik GPS ölçüyöntemlerinde kullanılan donanımdan farklı olarak sabitistasyonda, hesaplanan düzeltmeleri yayımlayan birradyo vericisi ve gezici birimde de gönderilen radyosinyallerini alan bir radyo alıcısı kullanılır.

Bu ölçü yöntemi haritacılık alanında yeni bir dönem olarak kabuledilebilir.

Çok uzun zaman ve ön çalışma gerektiren aplikasyon işleri çokkısa bir sürede yapılabilmektedir.

Hassas sonuç alınabilmesi için en az 5 uydudan veri toplanmasıgerekmektedir.

4 uyduya bağlanıldığında da yöntem sonuç verir fakat budurumda tamsayı belirsizliğinin (N) belirlenme süresi uzayacaktır.

En az 5 uyduya bağlanma şartı ağaçlık alanlarda ve yüksekbinaların bulunduğu kent merkezlerinde sağlanmayabilir. Budurum sistemin buralarda kullanılabilme olasılığını azaltacaktır.

RTK GPS tekniği ile cm mertebesinde elde edilen doğruluk, pek çok haritacılık uygulamaları için yeterli olmaktadır.

ÖlçüYöntemi

Baz Ölçüm DoğruluğuOransal doğruluk

sınırları

Statik 5 mm + 1 ppm 1/100000 – 1/5000000

Hızlı-Statik 5-10 mm + 1 ppm 1/100000 – 1/1000000

Dur-Git 1-2 cm + 1 ppm 1/100000 – 1/1000000

TekrarlıÖlçü

5-10 mm + 1 ppm 1/ 50000 – 1/ 500000

Kinematik 1-2 cm + 1 ppm 1/100000 – 1/1000000