Katalog

CORS TR Projesi (I) Küresel konum belirleme İstanbul Kültür Üniversitesi’nden Prof. Dr. Turgut Uzel ile Prof. Dr. Kamil Eren’in, yaklaşık 2.5 yıl önce başlattıkları, yetkili kişi ve kurumlarca alanında devrim olarak nitelendirilen CORS TR Projesi, tamamlanarak kullanılmaya başlandı. TÜBİTAK tarafından desteklenen proje, elliye yakın bilim adamının katkısıyla İstanbul Kültür Üniversitesi’nde gerçekleştirildi. Prof. Dr. Turgut Uzel, Prof.Dr. Kamil Eren (İstanbul Kültür Üniversitesi) İnsanoğlu yaratıldığı zamandan beri nerede olduğunu ve gideceği yere nasıl ulaşacağını bilmek istemiştir. si için uydular, belirli bir yapılandırma ve sayıda yerleştirilir. Uydularda, zaman standard olarak adlandırılan çok duyarlı birer atom saati vardır. Her uydu, ana kontrol istasyonunda hesaplanan kendi yörünge ve saat bilgilerini sürekli olarak yayınlar. Kontrol aya , dünyanın belirli yerlerine yerleştirilmiş kontrol merkezlerinden oluşur. Bunlar, çanak antenleriyle aldıkları uydu GPS uydularının yörüngeleri GNSS uyduları bilgilerini toplayarak ana kontrol merkezine iletirler. Ana kontrol merkezi, gelen bu bilgileri değerlendirerek her uydunun yörüngesiyle saat düzeltmelerini hesaplar ve bunları 012 ve 1224 saatleri arasında yayınlanmak üzere kontrol merkezleri aracılığıyla uydulara gönderir. İçerisinde bir bilgi işlemci ve bir saat olan al c lar (kullan c aya ), antenleriyle aldıkları uydulardan gelen bu bilgileri işleyerek kendi koordinatlarını hesaplarlar. şeklinde formüle edilebilir. Burada uydu koordinatları bilinmektedir. Amaç alıcının koordinat değerlerini hesaplamaktır. Uydu ve alıcıların saat hatası de bilinmeyen olduğundan bu denklemde toplam dört bilinmeyen vardır. Bu bilinmeyenlerin çözülebilmesi için aynı anda en az dört uydudan veri alınması yani yukarıdaki gibi dört uzaklık denklemi yazılması gerekir. Bu denklem Neredeyim? GNSS ile konum belirleme Buna çare olan en yeni teknoloji, ABD’nin GPS (Global Positioning System), Rusya’nın aynı anlama gelen sözcüklerin kısaltılmışı olan GLONASS ve Avrupa Birliği’nin tamamlamaya çalıştığı Galileo isimli küresel konum belirleme sistemleridir. Basit bir aletle bile, bağımsız olarak dünyanın her yerinde, 7 gün 24 saat kesintisiz, güvenlikli, ucuz ve en az 1020 metre duyarlıkta konum belirlenebilmektedir. GPS sinyalleri Gecikme (t1t0) GNSS teknolojileri Küresel konum belirleme el aleti: Küresel konum belirleme sistemleri, GNSS (Global Navigation Satellite Systems = Küresel Yönbulum Uydu Sistemleri) olarak adlandırılır. CBT 1148 / 12 20 Mart 2009 ABD, 1960’larda denizaltılardan fırlatılan kıtalararası Polaris füzelerinin güdülmesi için Transit, Timotion ve 621b gibi yapay uydular yardımıyla konum belirleme sistemleri geliştirdi. Bunlardan alınan olumlu sonuçlar, daha iyi bir sistemin gerçekleştirilmesine karar verilmesini sağladı ve 1973’ün başlarında Navstar GPS (NAVigation System with Timing And Ranging) isimli projeye başlandı. Sistem, 19791985 arasında tamamlandı ve tüm kullanım testleri yapıldı. 1996’dan sonra tamamen sivil kullanıma açıldı. Dünya üzerindeki her noktanın, GNSS ile belirlenen ünik ve üniform bir adresi (koordinat değerleri) vardır. Yani dünyada aynı koordinat değerlerine sahip sadece tek bir nokta bulunur ve bu koordinat değerleri, WGS84 datum’u olarak tanımlanan sabit bir koordinat sisteminde tanımlanır. Her üç sistemin çalışma ilkesi aynıdır. GNSS, üç ayaktan oluşur; Uzay aya , yerden yaklaşık 20.250 km yuWGS84 koordinat sistemi karıda dairesel yörüngelerinde dönen yedekleriyle beraber 2430 yapay uydu içerir. Sistemin dünyanın her yerinde kesintisiz çalışabilme GPS kontrol merkezleri takımı çözülerek alıcının koordinat değerleri hesaplanır. Uydu bilgileri, modüle taşıyıcı dalgalar (L1, L2, L5 vb) üzerinden gönderilir. Uydu ile alıcı arasındaki uzaklık, dalga boyu cinsinden; formülüyle gösterilebilir. Burada m, uzaklığa sığan tam dalga boylarının sayısını, ise elektromagnetik dalganın uydudan çıkış ve alıcıya geliş faz açıları arasındaki faz farkını gösterir. m, belirli bir yöntemle saptanır. Faz farkının ölçülmesi, modüle dalga boyu ile uzaklık ölçümünün esasını oluşturur. Bilgiler kodlanmış olarak gelir. Kod, (code), ölçüm için anahtardır. Alıcı (receiver), her uydunun kod yapısını bilir. Sinyal hangi uydudan gelmişse onun kodunun eşdeğerini yaratır ve t1t0 (gecikme) süresini (uydu kodunun LogTime’ını) ölçer. Dalga boyu kesirleri, sinyal i ş l e m e tekniğiyle bulunur. Bu teknikle, dalgaboyunun %1’i ölçülebilir. Birden fazla dalga boyu ile ölçüm yapılarak istenen duyarlığa erişilir. 300 m çip uzunluğu kullanılarak 3 m çip uzunluğu kullanılarak yaklaşık 3 m çözünürlük sağlanır yaklaşık 30 cm çözünürlük sağlanır. GNSS yardımıyla konum belirleme, uydu ile alıcı arasındaki uzaklığın ölçülmesine dayanır. Uydudan t0 zamanında gönderilen bir sinyal, alıcıya t1 zamanında ulaşır. Böylece uydu ile alıcı arasındaki uzaklık, D=v.(t1t0) formülüyle hesaplanır. Formüldeki v, gönderilen elektromagnetik dalganın hızıdır (~ 300 000 km/sn). Uydudan gönderilen bir sinyal yaklaşık 0,033 saniye gibi çok kısa bir süre sonra alıcıya ulaşır. Formülde görüldüğü gibi ölçülen sadece zamandır. Koordinat değerlerinin belirli bir incelikte belirlenebilmesi için zamanın en az ±1011 sn duyarlıkta ölçülmesi gerekir. Bu nedenlerle uydulara Cesium vb zaman standardları (atom saatleri) yerleştirilir ve bunların herbiri ana kontrol merkezindeki zaman standardları ile kontrol edilir. Uydu ile alıcı arasındaki uzaklık, uydunun koordinatları (X,Y,Z) ve alıcının koordinatları (x,y,z) cinsinden